Definition av elektromagnetiska vågor. Inverkan av decimetervågor. Elektromagnetisk strålningsskala

elektromagnetiska vågor kallas processen för utbredning i rymden av ett växlande elektromagnetiskt fält. Teoretiskt sett förutspåddes förekomsten av elektromagnetiska vågor av den engelske vetenskapsmannen Maxwell 1865, och de erhölls först experimentellt av den tyske vetenskapsmannen Hertz 1888.

Formler som beskriver vektorernas svängningar och följer av Maxwells teori. Plan monokromatisk elektromagnetisk våg som utbreder sig längs axeln x, beskrivs av ekvationerna

Här E Och Här momentana värden, och E m och H m - amplitudvärden för elektriska och magnetiska fält, ω - cirkulär frekvens, k- vågnummer. Vektorerna och oscillerar med samma frekvens och fas, är ömsesidigt vinkelräta och är dessutom vinkelräta mot vektorn - hastigheten för vågutbredning (Fig. 3.7). Det vill säga elektromagnetiska vågor är tvärgående.

I ett vakuum fortplantar sig elektromagnetiska vågor med hastighet. I ett medium med permittivitet ε och magnetisk permeabilitet µ utbredningshastigheten för en elektromagnetisk våg är:

Frekvensen av elektromagnetiska svängningar, liksom våglängden, kan i princip vara vilken som helst. Klassificeringen av vågor efter frekvens (eller våglängd) kallas skalan för elektromagnetiska vågor. Elektromagnetiska vågor är indelade i flera typer.

radiovågor har en våglängd från 10 3 till 10 -4 m.

ljusvågor omfatta:

röntgenstrålning - .

Ljusvågor är elektromagnetiska vågor som inkluderar infraröda, synliga och ultravioletta delar av spektrumet. Våglängderna för ljus i vakuum som motsvarar primärfärgerna i det synliga spektrumet visas i tabellen nedan. Våglängden anges i nanometer.

Tabell

Ljusvågor har samma egenskaper som elektromagnetiska vågor.

1. Ljusvågor är tvärgående.

2. Vektorer u oscillerar i en ljusvåg.

Erfarenhet visar att alla typer av påverkan (fysiologiska, fotokemiska, fotoelektriska, etc.) orsakas av svängningar av den elektriska vektorn. Han heter ljus vektor .

Ljus vektor amplitud E m betecknas ofta med bokstaven A och ekvation (3.24) används istället för ekvation (3.30).

3. Ljusets hastighet i vakuum.

En ljusvågs hastighet i ett medium bestäms av formeln (3.29). Men för genomskinliga media (glas, vatten) vanligtvis.

För ljusvågor introduceras ett begrepp - det absoluta brytningsindexet.

Absolut brytningsindexär förhållandet mellan ljusets hastighet i vakuum och ljusets hastighet i ett givet medium

Från (3.29), med hänsyn till det faktum att för transparenta medier kan vi skriva jämställdheten.

För vakuum ε = 1 och n= 1. För alla fysiska miljöer n> 1. Till exempel för vatten n= 1,33, för glas. Ett medium med ett högre brytningsindex sägs vara optiskt tätare. Förhållandet mellan absoluta brytningsindex kallas relativa brytningsindex:

4. Ljusvågornas frekvens är mycket hög. Till exempel för rött ljus med en våglängd.

När ljus passerar från ett medium till ett annat ändras inte ljusets frekvens, men hastigheten och våglängden ändras.

För vakuum - ; för miljön - , alltså

.

Därför är ljusets våglängd i ett medium lika med förhållandet mellan ljusets våglängd i vakuum och brytningsindex

5. Eftersom frekvensen av ljusvågor är mycket hög , då skiljer inte betraktarens öga mellan individuella svängningar, utan uppfattar genomsnittliga energiflöden. Sålunda introduceras begreppet intensitet.

intensitetär förhållandet mellan den genomsnittliga energin som bärs av vågen och tidsintervallet och till området på platsen vinkelrätt mot vågens utbredningsriktning:

Eftersom vågenergin är proportionell mot kvadraten på amplituden (se formel (3.25)), är intensiteten proportionell mot medelvärdet av kvadraten på amplituden

En egenskap hos ljusets intensitet, med hänsyn till dess förmåga att orsaka synförnimmelser, är ljusflöde - F .

6. Ljusets vågnatur manifesteras till exempel i sådana fenomen som interferens och diffraktion.

Kapitel 1

HUVUDPARAMETRAR FÖR ELEKTROMAGNETISKA VÅGOR

Vad är en elektromagnetisk våg, det är lätt att föreställa sig följande exempel. Om du kastar en sten på vattenytan, bildas vågor som divergerar i cirklar på ytan. De rör sig från källan till deras förekomst (störning) med en viss fortplantningshastighet. För elektromagnetiska vågor är störningar elektriska och magnetiska fält som rör sig i rymden. Ett tidsvarierande elektromagnetiskt fält orsakar nödvändigtvis ett alternerande magnetfält, och vice versa. Dessa fält är sammanlänkade.

Den huvudsakliga källan till spektrumet av elektromagnetiska vågor är solstjärnan. En del av spektrumet av elektromagnetiska vågor ser det mänskliga ögat. Detta spektrum ligger inom 380...780 nm (Fig. 1.1). I det synliga spektrumet uppfattar ögat ljuset annorlunda. Elektromagnetiska oscillationer med olika våglängder orsakar känslan av ljus med olika färger.

En del av spektrumet av elektromagnetiska vågor används för radio- och tv-sändningar och kommunikation. Källan till elektromagnetiska vågor är en tråd (antenn) i vilken elektriska laddningar fluktuerar. Processen att bilda fält, som började nära tråden, gradvis, punkt för punkt, fångar hela utrymmet. Ju högre frekvensen av den växelström som passerar genom tråden och genererar ett elektriskt eller magnetiskt fält, desto intensivare blir radiovågorna av en given längd som skapas av tråden.

Elektromagnetiska vågor har följande huvudegenskaper.

1. Våglängd lv, - det kortaste avståndet mellan två punkter i rymden, där fasen för en harmonisk elektromagnetisk våg ändras med 360 °. En fas är ett tillstånd (stadium) i en periodisk process (Fig. 1.2).

I marksänd tv-sändning används meter (MB) och decimetervågor (UHF), i satellit - centimetervågor (CM). När frekvensområdet för CM fylls, kommer intervallet för millimetervågor (Ka-band) att bemästras.

2. Vågsvängningsperiod T- den tid under vilken en fullständig förändring av fältstyrkan inträffar, d.v.s. den tid under vilken radiovågens punkt, som har någon fast fas, vandrar en bana lika med våglängden lb.

3. Frekvens för svängningar av det elektromagnetiska fältet F(antal fältsvängningar per sekund) bestäms av formeln

Enheten för frekvens är hertz (Hz) - den frekvens med vilken en svängning inträffar per sekund. Inom satellitsändningar måste man hantera mycket höga frekvenser av elektromagnetiska svängningar mätt i gigahertz.

För direktsändning via satellit (SNTV) längs linjen Space - Earth används C-bandets låga intervall och en del av Ku-området (10,7 ... 12,75 GGi). Den övre delen av dessa intervall används för att överföra information över jord-rymdlinjen (tabell 1.1).

4. Vågens utbredningshastighet MED - hastighet för successiv utbredning av en våg från en energikälla (antenn).

Utbredningshastigheten för radiovågor i det fria rymden (vakuum) är konstant och lika med ljusets hastighet C= 300 000 km/s. Trots en så hög hastighet färdas en elektromagnetisk våg längs linjen Jord-Rymden-Jord på 0,24 s. På marken kan radio- och tv-sändningar tas emot nästan omedelbart när som helst. Vid fortplantning i verkliga rymden, till exempel i luft, beror hastigheten på en radiovåg på mediets egenskaper, den är vanligtvis mindre MED på värdet på mediets brytningsindex.

Frekvensen för elektromagnetiska vågor F, deras utbredningshastighet C och våglängden l hänger samman med relationen

lv=C/F, och sedan F=1/T , sedan lv=C*T.

Genom att ersätta värdet på hastigheten С= 300 000 km/s i den sista formeln får vi

lv(m)=3*10^8/F(m/s*1/Hz)

För höga frekvenser kan den elektromagnetiska svängningens våglängd bestämmas med formeln lv (m) = 300 / F (MHz) Genom att känna till våglängden för den elektromagnetiska svängningen bestäms frekvensen av formeln F (MHz) = 300 / lv (m)

5. Polarisering av radiovågor. De elektriska och magnetiska komponenterna i det elektromagnetiska fältet karakteriseras av vektorerna E och H som visar värdet av fältstyrkorna och deras riktning. Polarisation är orienteringen av den elektriska fältvektorn E vågor i förhållande till jordytan (fig. 1.2).

Typen av polarisering av radiovågor bestäms av sändningsantennens orientering (position) i förhållande till jordens yta. Både marksänd TV och satellit-tv använder linjär polarisering, dvs horisontell H och vertikal V (fig. 1.3).

Radiovågor med en horisontell elektrisk fältvektor kallas horisontellt polariserad, och med en vertikal - vertikalt polariserad. Polarisationsplanet för de sista vågorna är vertikalt och vektorn H(se fig. 1.2) är i horisontalplanet.

Om sändarantennen är monterad horisontellt ovanför jordytan, kommer de elektriska fältlinjerna också att vara horisontella. I detta fall kommer fältet att inducera den största elektromotoriska kraften (EMF) i horisontalplanet

Fig 1.4. Cirkulär polarisering av radiovågor:

LZ- vänster; RZ- höger

paraplymonterad mottagningsantenn. Därför kl H polarisering av radiovågor, måste mottagarantennen vara horisontellt orienterad. I detta fall kommer det teoretiskt inte att finnas någon mottagning av radiovågor på en vertikalt placerad antenn, eftersom EMF som induceras i antennen är noll. Omvänt, med den sändande antennens vertikala position, måste den mottagande antennen också placeras vertikalt, vilket gör att du kan få den högsta EMF i den.

I tv-sändningar från artificiella jordsatelliter (AES) används cirkulär polarisering, förutom linjär polarisering, i stor utsträckning. Detta beror, konstigt nog, på luftens täthet, eftersom det finns ett stort antal kommunikationssatelliter och satelliter för direkt (direkt) tv-sändning i omloppsbana.

Ofta i tabeller med satellitparametrar ger de en förkortning för typen av cirkulär polarisation - L och R. Cirkulär polarisering av radiovågor skapar till exempel en konisk spiral på matningen av sändarantennen. Beroende på spiralens lindningsriktning är cirkulär polarisation vänster eller höger (Fig. 1.4).

Följaktligen måste en polarisator installeras i bestrålaren på den markbundna satellit-TV-antennen, som svarar på den cirkulära polariseringen av radiovågor som sänds ut av den sändande satellitantennen.

Låt oss överväga frågorna om modulering av högfrekventa oscillationer och deras spektrum under överföring från en satellit. Det är tillrådligt att göra detta i jämförelse med markbundna sändningssystem.

Separationen mellan bild- och ljudbärvågsfrekvenserna är 6,5 MHz, resten av det nedre sidobandet (till vänster om bildbäraren) är 1,25 MHz och ljudkanalens bredd är 0,5 MHz

(Fig. 1.5). Med detta i åtanke antas TV-kanalens totala bredd vara 8,0 MHz (enligt D- och K-standarderna antagna i OSS-länderna).

Den sändande TV-stationen har två sändare. En av dem sänder elektriska bildsignaler, och den andra - ljud, respektive vid olika bärvågsfrekvenser. En förändring i någon parameter för en högfrekvent bärvågsoscillation (effekt, frekvens, fas, etc.) under påverkan av lågfrekventa oscillationer kallas modulering. Två huvudtyper av modulering används: amplitud (AM) och frekvens (FM). I tv sänds bildsignaler från AM och ljud från FM. Efter modulering förstärks elektriska svängningar i kraft, sedan kommer de in i sändningsantennen och strålas av den ut i rymden (eter) i form av radiovågor.

8 marksänd tv-sändning är det av flera skäl omöjligt att använda FM för att överföra bildsignaler. Det finns mycket fler platser i etern på SM, och en sådan möjlighet finns. Som ett resultat upptar satellitkanalen (transpondern) ett frekvensband på 27 MHz.

Fördelar med frekvensmodulering av en underbärvågssignal:

lägre känslighet för störningar och brus jämfört med AM, låg känslighet för olinjäriteten hos de dynamiska egenskaperna hos signalöverföringskanaler, samt överföringsstabilitet över långa avstånd. Dessa egenskaper förklaras av konstansen hos signalnivån i överföringskanalerna, möjligheten till frekvenskorrigering av fördistorsion, vilket positivt påverkar signal-brusförhållandet, på grund av vilket FM kan avsevärt minska sändareffekten vid sändning av information över samma avstånd. Till exempel använder markbundna sändningar 5 gånger mer kraftfulla sändare för att sända bildsignaler på samma tv-station än för att sända ljudsignaler.

Elektromagnetiska vågor är utbredningen av elektromagnetiska fält i rum och tid.

Som noterats ovan förutspåddes förekomsten av elektromagnetiska vågor teoretiskt av den store engelske fysikern J. Maxwell 1864. Han analyserade alla elektrodynamiska lagar som var kända vid den tiden och gjorde ett försök att tillämpa dem på tidsvarierande elektriska och magnetiska fält. Han introducerade konceptet med ett elektriskt virvelfält i fysiken och föreslog en ny tolkning av lagen om elektromagnetisk induktion som upptäcktes av Faraday 1831: varje förändring i magnetfältet genererar ett elektriskt virvelfält i det omgivande rymden, vars kraftlinjer är stängda.

Han lade fram en hypotes om existensen av den omvända processen: ett tidsvarierande elektriskt fält genererar ett magnetfält i det omgivande rummet. Maxwell beskrev för första gången dynamiken hos en ny form av materia - det elektromagnetiska fältet, och härledde ett system av ekvationer (Maxwells ekvationer) som förbinder det elektromagnetiska fältets egenskaper med dess källor - elektriska laddningar och strömmar. Ömsesidiga transformationer av elektriska och magnetiska fält sker i en elektromagnetisk våg. Fig. 2 a, b illustrerar den inbördes omvandlingen av elektriska och magnetiska fält.

Figur 2 - Ömsesidig transformation av elektriska och magnetiska fält: a) Lagen för elektromagnetisk induktion i Maxwells tolkning; b) Maxwells hypotes. Ett föränderligt elektriskt fält genererar ett magnetfält

Uppdelningen av det elektromagnetiska fältet i elektriskt och magnetiskt beror på valet av referenssystem. Det finns faktiskt bara ett elektriskt fält runt laddningar som vilar i en referensram; samma laddningar kommer emellertid att röra sig i förhållande till en annan referensram och generera i denna referensram, förutom elektriskt, även ett magnetfält. Således kopplade Maxwells teori samman elektriska och magnetiska fenomen.

Om ett alternerande elektriskt eller magnetiskt fält exciteras med hjälp av oscillerande laddningar, uppstår en sekvens av ömsesidiga transformationer av elektriska och magnetiska fält i det omgivande rummet, som fortplantar sig från punkt till punkt. Båda dessa fält är virvel, och vektorerna och är belägna i ömsesidigt vinkelräta plan. Processen för utbredning av det elektromagnetiska fältet visas schematiskt i fig. 3. Denna process, som är periodisk i tid och rum, är en elektromagnetisk våg.

Figur 3 - Processen för utbredning av elektromagnetiska fält

Denna hypotes var bara ett teoretiskt antagande som inte hade experimentell bekräftelse, men på grundval av den lyckades Maxwell skriva ner ett konsekvent ekvationssystem som beskrev de ömsesidiga transformationerna av elektriska och magnetiska fält, det vill säga ett ekvationssystem för det elektromagnetiska fältet.

Så, ett antal viktiga slutsatser följer av Maxwells teori - de viktigaste egenskaperna hos elektromagnetiska vågor.

Det finns elektromagnetiska vågor, d.v.s. elektromagnetiska fält som utbreder sig i rum och tid.

I naturen fungerar elektriska och magnetiska fenomen som två sidor av en enda process.

Elektromagnetiska vågor emitteras av oscillerande laddningar. Närvaron av acceleration är huvudvillkoret för strålningen av elektromagnetiska vågor, d.v.s.

• - varje förändring i magnetfältet skapar ett elektriskt virvelfält i det omgivande rummet (fig. 2a).
• - varje förändring i det elektriska fältet exciterar ett virvelmagnetfält i det omgivande rymden, vars induktionslinjer är belägna i ett plan vinkelrätt mot linjerna i det växlande elektriska fältet, och täcker dem (fig. 2b).

Induktionslinjerna för det framträdande magnetfältet bildar den "rätta skruven" med vektorn. Elektromagnetiska vågor är tvärgående - vektorer och är vinkelräta mot varandra och ligger i ett plan vinkelrätt mot vågens utbredningsriktning (fig. 4).

Figur 4 - Tvärgående elektromagnetiska vågor

Periodiska förändringar i det elektriska fältet (styrkevektor E) genererar ett föränderligt magnetfält (induktionsvektor B), som i sin tur genererar ett föränderligt elektriskt fält. Svängningar av vektorerna E och B sker i ömsesidigt vinkelräta plan och vinkelrät mot vågutbredningslinjen (hastighetsvektor) och sammanfaller i fas vid vilken punkt som helst. Kraftlinjerna för de elektriska och magnetiska fälten i en elektromagnetisk våg är stängda. Sådana fält kallas virvel.

Elektromagnetiska vågor fortplantar sig i materien med en ändlig hastighet, och detta bekräftade återigen giltigheten av kortdistansteorin.

Maxwells slutsats om den ändliga utbredningshastigheten för elektromagnetiska vågor stod i konflikt med den långdistansteorin som antogs vid den tiden, där utbredningshastigheten för elektriska och magnetiska fält antogs vara oändligt stor. Därför kallas Maxwells teori för kortdistansteorin.

Sådana vågor kan fortplanta sig inte bara i gaser, vätskor och fasta medier, utan också i vakuum.

Hastighet för elektromagnetiska vågor i vakuum с=300 000 km/s. Utbredningshastigheten för elektromagnetiska vågor i vakuum är en av de grundläggande fysiska konstanterna.

Utbredningen av en elektromagnetisk våg i ett dielektrikum är en kontinuerlig absorption och återutsändning av elektromagnetisk energi av elektroner och joner av ett ämne som utför forcerade svängningar i ett växlande elektriskt fält av vågen. I detta fall minskar våghastigheten i dielektrikumet.

Elektromagnetiska vågor bär energi. När vågor utbreder sig uppstår ett flöde av elektromagnetisk energi. Om vi ​​pekar ut ett område S (fig. 4) orienterat vinkelrätt mot vågens utbredningsriktning, så kommer på kort tid Dt en energi DWem att flöda genom området lika med

DWem \u003d (vi + wm) xSDt.

När man flyttar från ett medium till ett annat ändras inte vågens frekvens.

Elektromagnetiska vågor kan absorberas av materia. Detta beror på resonansabsorption av energi av laddade partiklar av materia. Om den naturliga frekvensen av svängningar av dielektrikumets partiklar skiljer sig mycket från frekvensen för den elektromagnetiska vågen, sker absorptionen svagt, och mediet blir transparent för den elektromagnetiska vågen.

När man kommer till gränssnittet mellan två medier reflekteras en del av vågen och en del passerar in i ett annat medium och bryts. Om det andra mediet är en metall, så avtar vågen som har passerat in i det andra mediet snabbt, och det mesta av energin (särskilt för lågfrekventa svängningar) reflekteras in i det första mediet (metaller är ogenomskinliga för elektromagnetiska vågor).

Elektromagnetiska vågor, som sprider sig i media, kan, precis som alla andra vågor, uppleva brytning och reflektion vid gränsytan mellan media, dispersion, absorption, interferens; vid fortplantning i inhomogena medier observeras vågdiffraktion, vågspridning och andra fenomen.

Det följer av Maxwells teori att elektromagnetiska vågor måste utöva tryck på en absorberande eller reflekterande kropp. Trycket av elektromagnetisk strålning förklaras av det faktum att under påverkan av vågens elektriska fält uppstår svaga strömmar i ämnet, det vill säga den ordnade rörelsen av laddade partiklar. Dessa strömmar påverkas av Amperekraften från sidan av vågens magnetfält, riktad in i ämnets tjocklek. Denna kraft skapar det resulterande trycket. Vanligtvis är trycket från elektromagnetisk strålning försumbart. Så till exempel är trycket från solstrålning som kommer till jorden på en absolut absorberande yta ungefär 5 μPa.

De första experimenten för att bestämma strålningstrycket på reflekterande och absorberande kroppar, som bekräftade slutsatsen av Maxwells teori, utfördes av den enastående fysikern vid Moskvas universitet P.N. Lebedev år 1900. Upptäckten av en så liten effekt krävde av honom enastående uppfinningsrikedom och skicklighet i att sätta upp och genomföra ett experiment. År 1900 lyckades han mäta lätt tryck på fasta ämnen, och 1910 på gaser. Huvuddelen av P.I. Lebedev, för att mäta ljusets tryck, var lätta skivor 5 mm i diameter, upphängda på en elastisk tråd (fig. 5) inuti ett evakuerat kärl.

Figur 5 - Experiment P.I. Lebedev

Skivorna var gjorda av olika metaller och kunde bytas ut under experiment. Ljus från en stark ljusbåge riktades mot skivorna. Som ett resultat av ljusets verkan på skivorna vred sig tråden och skivorna avböjdes. Resultaten av experimenten av P.I. Lebedev var helt i linje med Maxwells elektromagnetiska teori och var av stor betydelse för dess godkännande.

Förekomsten av tryck av elektromagnetiska vågor gör att vi kan dra slutsatsen att den mekaniska impulsen är inneboende i det elektromagnetiska fältet.Detta förhållande mellan massan och energin hos det elektromagnetiska fältet i en volymenhet är en universell naturlag. Enligt den speciella relativitetsteorin är det sant för alla kroppar, oavsett deras natur och inre struktur.

Eftersom trycket från ljusvågen är mycket litet spelar den ingen nämnvärd roll i de fenomen som vi möter i vardagen. Men i kosmiska och mikroskopiska system som är motsatta i skala, ökar rollen för denna effekt kraftigt. Således balanseras gravitationsattraktionen av de yttre lagren av materia av varje stjärna till mitten av en kraft, till vilken ett betydande bidrag görs av ljustrycket som kommer från stjärnans djup och utåt. I mikrokosmos manifesteras ljusets tryck, till exempel i fenomenet ljusrekyl hos atomen. Det upplevs av en exciterad atom när den avger ljus.

Lätttryck spelar en betydande roll i astrofysiska fenomen, i synnerhet vid bildandet av kometstjärtar, stjärnor etc. Ljustrycket når ett betydande värde på de platser där strålningen från kraftfulla kvantljusgeneratorer (lasrar) fokuseras. Således kan trycket av fokuserad laserstrålning på ytan av en tunn metallplatta leda till dess nedbrytning, det vill säga till utseendet av ett hål i plattan. Således har det elektromagnetiska fältet alla egenskaper hos materiella kroppar - energi, ändlig utbredningshastighet, momentum, massa. Detta antyder att det elektromagnetiska fältet är en av formerna för materias existens.

), som beskriver det elektromagnetiska fältet, visade teoretiskt att ett elektromagnetiskt fält i vakuum kan existera även i frånvaro av källor - laddningar och strömmar. Ett fält utan källor har formen av vågor som fortplantar sig med en ändlig hastighet, som i vakuum är lika med ljusets hastighet: Med= 299792458±1,2 m/s. Sammanträffandet av hastigheten för utbredning av elektromagnetiska vågor i vakuum med ljusets hastighet som uppmätts tidigare gjorde att Maxwell kunde dra slutsatsen att ljus är elektromagnetiska vågor. Denna slutsats låg senare till grund för den elektromagnetiska teorin om ljus.

1888 fick teorin om elektromagnetiska vågor experimentell bekräftelse i G. Hertz experiment. Med hjälp av en högspänningskälla och vibratorer (se Hertz vibrator) kunde Hertz utföra subtila experiment för att bestämma utbredningshastigheten för en elektromagnetisk våg och dess längd. Det bekräftades experimentellt att utbredningshastigheten för en elektromagnetisk våg är lika med ljusets hastighet, vilket bevisade ljusets elektromagnetiska natur.

Åren 1860-1865. en av 1800-talets största fysiker James Clerk Maxwell skapat en teori elektromagnetiskt fält. Enligt Maxwell förklaras fenomenet elektromagnetisk induktion enligt följande. Om magnetfältet någon gång i rymden förändras med tiden, så bildas också ett elektriskt fält där. Om det finns en sluten ledare i fältet, orsakar det elektriska fältet en induktionsström i den. Det följer av Maxwells teori att den omvända processen också är möjlig. Om det elektriska fältet i någon region av rymden förändras med tiden, så bildas också ett magnetfält här.

Sålunda resulterar varje förändring över tiden i det magnetiska fältet i ett förändrat elektriskt fält, och varje förändring över tiden i det elektriska fältet ger upphov till ett förändrat magnetfält. Dessa genererar varandra alternerande elektriska och magnetiska fält bildar ett enda elektromagnetiskt fält.

Egenskaper hos elektromagnetiska vågor

Det viktigaste resultatet som följer av teorin om det elektromagnetiska fältet formulerad av Maxwell var förutsägelsen av möjligheten av förekomsten av elektromagnetiska vågor. elektromagnetisk våg- utbredning av elektromagnetiska fält i rum och tid.

Elektromagnetiska vågor kan, till skillnad från elastiska (ljud)vågor, fortplanta sig i ett vakuum eller något annat ämne.

Elektromagnetiska vågor i vakuum fortplantar sig med en hastighet c=299 792 km/s, det vill säga med ljusets hastighet.

I materia är hastigheten för en elektromagnetisk våg mindre än i vakuum. Förhållandet mellan våglängden, dess hastighet, period och frekvens av oscillationer som erhålls för mekaniska vågor gäller även för elektromagnetiska vågor:

Spänningsvektorfluktuationer E och magnetisk induktionsvektor B förekommer i ömsesidigt vinkelräta plan och vinkelrätt mot vågens utbredningsriktning (hastighetsvektor).

En elektromagnetisk våg bär energi.

Elektromagnetiskt vågområde

Runt oss finns en komplex värld av elektromagnetiska vågor av olika frekvenser: strålning från datorskärmar, mobiltelefoner, mikrovågsugnar, tv-apparater etc. För närvarande är alla elektromagnetiska vågor indelade efter våglängd i sex huvudområden.

radiovågor- dessa är elektromagnetiska vågor (med en våglängd från 10 000 m till 0,005 m), som tjänar till att överföra signaler (information) över ett avstånd utan ledningar. Inom radiokommunikation skapas radiovågor av högfrekventa strömmar som flyter i en antenn.

Elektromagnetisk strålning med en våglängd från 0,005 m till 1 mikron, d.v.s. mellan radiovågor och synligt ljus kallas infraröd strålning. Infraröd strålning sänds ut av alla uppvärmda kroppar. Källan till infraröd strålning är ugnar, batterier, elektriska glödlampor. Med hjälp av speciella enheter kan infraröd strålning omvandlas till synligt ljus och bilder av uppvärmda föremål kan erhållas i totalt mörker.

TILL synligt ljus inkluderar strålning med en våglängd på cirka 770 nm till 380 nm, från röd till violett. Betydelsen av denna del av spektrumet av elektromagnetisk strålning i mänskligt liv är exceptionellt stor, eftersom en person får nästan all information om världen runt honom med hjälp av syn.

Elektromagnetisk strålning osynlig för ögat med en våglängd kortare än violett kallas ultraviolett strålning. Det kan döda patogena bakterier.

röntgenstrålning osynlig för ögat. Det passerar utan betydande absorption genom betydande lager av ett ämne som är ogenomskinligt för synligt ljus, vilket används för att diagnostisera sjukdomar i inre organ.

Gammastrålning kallas elektromagnetisk strålning som sänds ut av exciterade kärnor och som härrör från växelverkan mellan elementarpartiklar.

Principen för radiokommunikation

Den oscillerande kretsen används som en källa för elektromagnetiska vågor. För effektiv strålning "öppnas" kretsen, d.v.s. skapa förutsättningar för fältet att "gå" ut i rymden. Denna enhet kallas en öppen oscillerande krets - antenn.

radiokommunikation kallas överföring av information med hjälp av elektromagnetiska vågor, vars frekvenser ligger i intervallet från till Hz.

Radar (radar)

En enhet som sänder ut ultrakorta vågor och omedelbart tar emot dem. Strålningen utförs av korta pulser. Pulser reflekteras från föremål, vilket gör det möjligt att efter mottagning och bearbetning av signalen ställa in avståndet till föremålet.

Hastighetsradarn fungerar enligt en liknande princip. Tänk på hur radar bestämmer hastigheten på en bil i rörelse.