Электромагнитные волны (также называют как электромагнитное излучение) — это распространение в пространстве переменных электрических и магнитных полей. Другими словами, это поперечные волны, распространяющиеся со скоростью 300 000 км/с в вакууме. Электромагнитные волны включают: радиоволны, микроволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолет, рентгеновские и гамма-лучи. Приведенные волны различаются по длине и частоте.
В этой статье вы узнаете, что такое электромагнитные волны, как они используются, а также важные формулы, которые математически их описывают.
Что такое электромагнитная волна?
Название «электромагнитные волны» состоит из двух частей — «электромагнитные» и «волны». Волны» говорит о том, что что-то периодически колеблется вверх и вниз. Добавление слова «электромагнитный» говорит о том, что это «что-то» — электрические и магнитные поля.
Это означает, что электромагнитные волны (также называемые электромагнитным излучением) описывают периодическое колебание электрического и магнитного полей. Поля не колеблются беспорядочно вверх и вниз, а связаны друг с другом так, что электрическое поле перпендикулярно магнитному полю (см. рисунок 1).
ПРОХВАТЫ НА ЛОДКЕ ПВХ, ПРИЧИНА??? КАК ЗАКРЕПИТЬ МОТОР ЧТОБЫ ЕГО НЕ ПОТЕРЯТЬ!!!
Когда мы помещаем куда-либо положительный или отрицательный электрический заряд, в пространстве вокруг него возникают силы, действующие на другие заряды; например, явление поляризации (разделение электрических зарядов в проводнике). Мы говорим, что электрический заряд создает вокруг себя электрическое поле, и это поле оказывает влияние на другие заряды. Это электрическое поле отвечает за протекание электрического тока.
Если заряд, создающий поле, перемещается, т.е. приближается к одним зарядам и удаляется от других, то действующие силы будут меняться. Из этого следует, что поле будет меняться. Поэтому мы можем иметь дело с полем, постоянным во времени (статическим), или с полем, изменяющимся во времени. Если электрическое поле в проводнике постоянно, то постоянна и сила тока. Если поле меняется, то меняется и электрический ток.
То же самое справедливо и для магнитных сил — они возникают в пространстве вокруг магнита, электромагнита или проводника, в котором течет электрический ток. Это означает, что эти тела являются источниками магнитного поля. Если источники поля неподвижны, а электрический ток в обмотках электромагнита или одиночного проводника имеет постоянное значение, то создаваемое поле будет статическим. Движение источников и изменение силы тока создадут переменное поле.
Вы уже знаете, что изменение положения магнита относительно проводника может вызвать протекание в нем электрического тока. Поскольку для этого потока необходимо электрическое поле, следует, что переменное магнитное поле создает электрическое поле. Вы также знаете, что при протекании электрического тока в проводнике возникает магнитное поле вокруг проводника, и если электрический ток течет то в одну, то в другую сторону, или его интенсивность увеличивается или уменьшается, то магнитное поле, создаваемое этим электрическим током, будет переменным.
Физика 11 класс (Урок№2 — Механические волны.)
Что происходит, когда в каком-либо месте возникает переменное магнитное поле? Сразу же появится переменное электрическое поле. Там не обязательно должен быть проводник. А когда в определенном месте появляется изменяющееся электрическое поле (например, при движении)? Да, вы правы — в этом месте появится переменное магнитное поле.
Именно так эти поля переносятся в пространстве.
Деформация поверхности воды распространяется, создавая волну, а сгущение воздуха, вызванное движением струны, передается по воздуху, создавая звуковую волну. В отношении переменных электрических и магнитных полей мы говорим об электромагнитной волне. Во второй половине 19 века теория распространения волн была разработана Джеймсом Клерком Максвеллом. Известно, что он как-то сказал, что это чрезвычайно красивая теория, которая никогда не будет полезна.
Электромагнитные волны были открыты Генрихом Герцем в 1886 году. Теория Максвелла была подтверждена, но Герц не дожил до рождения радио.
Как видно из вышесказанного, для того чтобы возбудить электромагнитную волну, необходимо где-то индуцировать изменение магнитного или электрического поля. А как узнать, что волна куда-то дошла? Если мы возбудим механическую волну на одном берегу озера, то, когда она достигнет лодки, плывущей по воде на другом берегу, мы заметим, что она начнет подниматься и опускаться.
Электромагнитная волна, создаваемая переменными электрическим и магнитным полями, вызывает электрический ток в замкнутой цепи приемника. Наиболее важное различие между обоими типами волн заключается в том, что механическая волна требует материальной среды, в которой она может распространяться. Электромагнитная волна может распространяться в вакууме.
Свойства электромагнитных волн
Существует ряд свойств, которыми обладают электромагнитные волны. В этом подразделе мы перечислим наиболее важные свойства и их значение.
- Среда распространения. В то время как механические волны нуждаются в среде для распространения, электромагнитные волны могут распространяться и в вакууме. Электромагнитные волны могут распространяться не только в вакууме, но и в газах, таких как воздух, в жидкостях, таких как вода, или в твердых телах, таких как стекловолокно. Такое разнообразие сред распространения позволяет использовать электромагнитные волны для многих технологических и нетехнологических применений.
- Скорость распространения. Электромагнитные волны распространяются в вакууме со скоростью около c = 3*10 8 м / с. Это также скорость, с которой распространяется свет. Это открытие стало первым указанием на то, что свет является электромагнитным излучением.
- Тип распространения. Если бы вы посмотрели в направлении электромагнитной волны и увидели, например, колебания электрического поля, вы бы заметили, что электрическое поле колеблется перпендикулярно направлению распространения волны. Поэтому электромагнитные волны являются поперечными волнами. Благодаря этому свойству электромагнитное излучение может быть поляризовано. Магнитное поле всегда перпендикулярно электрическому полю.
- Цвет. Каждая электромагнитная волна имеет длину волны. Длина волны и частота волны могут быть преобразованы друг в друга (подзаголовок «Формулы»). Определенный цвет соответствует определенной длине волны (следовательно, и определенной частоте). Эта взаимосвязь между длиной волны и цветом иллюстрируется электромагнитным спектром.
Формулы
В этом разделе мы покажем вам, как преобразовать длину волны, частоту и энергию электромагнитной волны.
Связь длины волны с частотой и энергии с частотой.
В вакууме все типы электромагнитных волн распространяются с одинаковой скоростью (c). В любой другой среде считаем, что электромагнитные волны распространяются со скоростью v.
Если обозначить длину волны через λ, а частоту через f, то получится следующее: с = λ * f (1), где c — скорость света.
Однако это соотношение также применимо к волнам, которые распространяются не со скоростью c, а со скоростью v. Длина волны показывает пространственное расстояние между двумя гребнями или впадинами волны. Обратная величина частоты дает временное расстояние между двумя гребнями или впадинами. Поэтому длина волны имеет единицу измерения метр [ м ], а частота — единицу c -1 = 1 / c .
Между энергией E волны и ее частотой f действует соотношение: E = h * f (2), где h — постоянная Планка.
Если мы возьмем первое соотношение и преобразуем его к частоте, то получим f = c / λ .
Если мы теперь заменим частоту f во второй формуле на c / λ , то получим E = h * c / λ = ( h*c ) / λ .
Это означает, что все три величины связаны друг с другом. Таким образом, если вы задали одну из трех величин, вы можете рассчитать две другие. Например, если вы знаете длину волны, вы можете использовать формулу f = c / λ и вычислить частоту, а далее использовать формулу E = ( h*c ) / λ для того, чтобы вычислить энергию электромагнитной волны E.
Преобразование единиц измерения.
При выполнении таких преобразований всегда следите за тем, чтобы единицы измерения правильно соотносились друг с другом. Энергия E имеет единицу измерения джоуль (Дж), поэтому мы ожидаем, что выражение ( h*c ) / λ также имеет единицу измерения джоуль. Скорость света c имеет единицу измерения метр в секунду [ м / c ], длина волны λ имеет единицу измерения метр [ м ] и постоянная Планка имеет единицу измерения [ Дж*с ].
Таким образом, выражение ( h*c ) / λ имеет единицу измерения: ( Дж * с * м / c ) / м = Дж.
Виды электромагнитных волн и их диапазоны длин
Микроволны.
Микроволны чаще всего ассоциируются с микроволновой печью, и это лишь одно из многих возможных применений. Они производятся специальными электронными трубками. Микроволны легко распространяются по воздуху, даже при неблагоприятных атмосферных условиях (туман, осадки). Именно поэтому они используются в радарах — устройствах, применяемых для определения местоположения.
Радары используются в метеорологии, например, для отслеживания дождевых облаков. Микроволны также используются в радио- и спутниковой связи, т.е. между спутником и Землей (телефоны, факсы, передача данных) и между спутниками. Частота, соответствующая микроволнам, также используется в: мобильной телефонии, GPS-навигации, связи Bluetooth и беспроводных компьютерных сетях WLAN.
Помните! Микроволны — это электромагнитные волны, используемые в радарах, спутниковой связи и GPS-навигации.
Инфракрасное излучение.
Инфракрасное излучение испускается всеми телами с температурой выше абсолютного нуля. Источниками инфракрасного излучения являются горячий утюг, лампочка, кожа человека, солнце и т.д. Некоторые термометры работают путем измерения частоты излучения, испускаемого кожей. Поскольку человеческое тело является источником инфракрасного излучения, для наблюдения в ночное время можно использовать камеры ночного видения и тепловизоры. Гадюки наблюдают за окружающей средой таким же образом, поскольку у них есть рецепторы, которые работают как приборы ночного видения.
Поверхности твердых тел и жидкостей нагреваются инфракрасным излучением, поскольку частота волны и частота колебаний молекул твердых тел и жидкостей одинаковы. Инфракрасное излучение не нагревает газы, поэтому астрономы используют это свойство для наблюдения за зарождающимися звездами в туманностях. Инфракрасное излучение также нашло применение в передаче данных — в камерах сотовой связи IRDA и в оптических волокнах. Для считывания компакт-дисков используются лазеры, излучающие свет с длиной волны 650-790 нм.
Помните! Инфракрасный свет излучается различными телами, например, лампочками, Солнцем, человеческим телом. Он нагревает твердые вещества и жидкости, на которые падает. Он используется, например, в камерах ночного видения и тепловизорах.
Видимый свет.
Видимый свет, т.е. свет, регистрируемый человеческим зрением, находится в диапазоне от 400 нм до 780 нм. Глаз воспринимает волны различных частот и их комбинации, а мозг интерпретирует их как цвета.
Ультрафиолет (УФ) — это излучение, которое достигает нас вместе с солнечными лучами. Он необходим для выработки витамина D в организме человека, но избыток этого излучения может иметь серьезные последствия. Когда вы загораете, загар возникает под воздействием ультрафиолетового излучения, но иногда кожа обгорает. Длительный загар вызывает повреждение коллагеновых волокон кожи и ускоряет ее старение (образование морщин).
Слишком высокие дозы ультрафиолетового излучения могут привести к необратимым изменениям кожи, вплоть до рака. Поэтому важно защитить себя от этого излучения. Рекомендуется использовать кремы с УФ-фильтрами (чем выше фактор защиты от солнца, тем лучше), которые действительно защищают кожу. Помните также, что ультрафиолетовое излучение включает в себя свет электрической дуги, который образуется при электросварке (мы видим такой свет, например, при сварке трамвайных рельсов). Если смотреть на такую дугу в течение нескольких секунд, это повредит зрению.
Ультрафиолетовое излучение.
Ультрафиолетовое излучение можно использовать для считывания водяных знаков на банкнотах (см. рисунок 4). Его источником являются кварцевые лампы. Ультрафиолет оказывает неблагоприятное воздействие на живые организмы, поэтому его используют в больницах, например, для стерилизации помещений или медицинского оборудования. Ультрафиолетовое излучение также используется в криминалистике для наблюдения биологических следов, например, крови.
Помните! Ультрафиолет — это электромагнитная волна с частотой выше, чем у видимого света. Источниками ультрафиолета являются Солнце и кварцевые лампы. Он используется, в частности, для стерилизации больничных палат и в судебной медицине.
Рентгеновское излучение.
Гамма-излучение — это электромагнитная волна с самой высокой частотой и самой короткой длиной волны. Оно гораздо более проникающее, чем рентгеновские лучи, и может свободно проникать через бумагу, картон, алюминий. Но, в тоже время, гамма-излучение отлично поглощается слоем свинца. Источниками этого излучения являются различные радиоактивные элементы. Некоторые из них используются в медицине и радиотерапии.
Список использованной литературы
- Аксенович Л.А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л.А. Аксенович, Н.Н. Ракина, К.С. Фарино; Под ред. К.С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — C. 434-436.
- А так ли хорошо знакомы вам электромагнитные волны? // Квант. — 1993. — № 3. — С. 56-57.
- Кудряшов Ю. Б., Перов Ю. Ф. Рубин А. Б. Радиационная биофизика: радиочастотные и микроволновые электромагнитные излучения. Учебник для ВУЗов. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. — 184 с — ISBN 978-5-9221-0848-5
Источник: www.asutpp.ru
После внезапной холодной волны на этой неделе в Татарстане ожидается возвращение тепла
Об этом сообщил профессор кафедры метеорологии КФУ Юрий Переведенцев.
Как сообщил профессор кафедры метеорологии, климатологии и экологии атмосферы Института экологии и природопользования КФУ Юрий Переведенцев, в Татарстан вернётся тепло. Учёный отметил, что в настоящее время температуры воздуха в республике на 3–5 градусов ниже средних климатических значений. Это связано с движением циклонов и атмосферных фронтов с запада.
По его словам, «после периода жары в некоторых регионах России циклоническая активность привела к значительным осадкам. В Татарстане в этом плане сложилось удачно: циклоны приходят ослабленными, поэтому нет никаких серьезных катастроф, и осадки незначительны.»
Тем не менее, начиная с 29 августа, в Татарстане ожидается повышение температуры. Так, 29 августа ожидается 18 градусов тепла, 30 августа — 20 градусов, а в последний день месяца температура поднимется до 21 градуса.
«Согласно прогнозу, в конце августа и начале сентября погоду будет определять антициклон, что приведёт к повышению температурного фона. Это создаст комфортные условия, и температурные показатели приблизятся к средним климатическим значениям», — считает синоптик.
Последний день лета в Татарстане будет сухим и теплым. Такая погода сохранится и в День знаний для жителей республики.
Подписывайтесь на нас в соцсетях:
ВКонтакте Одноклассники Telegram
Телефон рекламного отдела 8(843)47-30-0-02.
Оставляйте реакции
К сожалению, реакцию можно поставить не более одного раза 🙁
Мы работаем над улучшением нашего сервиса
Расскажите друзьям
Нет комментариев
Показать все комментарии Написать комментарий
Мы в Яндекс Дзен
Перепечатка, воспроизведение и распространение в любом объеме информации,
размещенной на сайте, возможна только с письменного согласия редакций СМИ.
При поддержке Республиканского агентства по печати и массовым коммуникациям «ТАТМЕДИА».
Наименование СМИ: Яна тормыш (Новая жизнь)
№ свидетельства о регистрации СМИ, дата: ЭЛ № ФС 77 — 47606 от 07.12.2011
выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи,
информационных технологий и массовых коммуникаций
ФИО главного редактора: Саможенова Евита Ивановна
Адрес редакции: 422840, Татарстан Респ., Спасский р-н, г. Болгар, ул. Хирурга Шеронова, д. 23 А
Телефон редакции: 8 (84347) 3-00-02.
Учредитель СМИ: АО «ТАТМЕДИА»
Источник: spas-rt.ru
«Голоса» подводного мира
От профессионализма специалистов гидроакустической группы зависит выполнение поставленных перед ними задач.
Ратный труд в море – привычное дело для личного состава гидроакустической группы (ГАГ) радиотехнической боевой части большого противолодочного корабля «Вице-адмирал Кулаков», которая сегодня на корабле считается одной из лучших не только по профессиональной подготовленности, но и по состоянию воинской дисциплины.
– Для работы с подводной средой существует особая наука – гидроакустика. От умелых действий специалистов моего подразделения во многом зависит успех боя. Гидроакустики первыми обнаруживают противника, и уже по их данным командир корабля принимает решение на атаку, – поясняет командир ГАГ БЧ-7 капитан-лейтенант Евгений Горожа.
Гидроакустиков часто называют «уши» корабля. У специалистов ГАГ широкий спектр задач. Главное в их деятельности – обнаружение, классификация подводных и надводных целей, слежение за ними, передача информации о них на ГКП.
– Специалисты группы обязаны различать звуковые сигналы по громкости, тону, тембру, быстро определять направление и источник звука, – подчёркивает капитан-лейтенант Горожа.
Также гидроакустики должны хорошо знать основы электротехники и гидролокации. Это необходимо для понимания физических процессов, происходящих при работе гидроакустической станции (ГАС), которая помогает морякам вести борьбу с подводными лодками вероятного противника.
Во время её работы гидроакустик должен уметь классифицировать контакты с обнаруженными объектами, так как за подводную лодку можно ошибочно принять затонувшие корабли, скалы, рифы, косяк рыб и даже кильватерную струю.
Всё, что специалисты ГАГ услышат своим чутким электронным «ухом», фиксируется и анализируется.
– Море полно разнообразных шумов. Некоторые из них обладают частотой от 16 до 20 тысяч колебаний в секунду и потому доступны человеческому слуху. Другие имеют большую частоту (ультразвуки) или совсем небольшую (инфразвуки). Их улавливают только специальные приборы, – поясняет офицер.
Первостепенная задача специалистов ГАГ – поддерживать заведование в рабочем состоянии. Моряки старательно его обслуживают, проворачивают оружие и технические средства вручную и в автоматическом режиме, тщательно осматривают все приборы, проверяют уровень их изоляции.
Уже установлено, что техника подразделения надёжно работает как в тёплых морях, так и в холодных водах Арктики. Командир ГАГ отмечает: перед каждым выходом в море всё оборудование проходит техническое обслуживание, чтобы исключить любые неожиданные сбои.
Классификация целей – сложный процесс. Эти навыки вырабатываются годами практики на тренажёрах и в море
Как бы ни были точны приборы, эффективность их использования во многом зависит от профессионализма и опыта гидроакустиков.
– Классификация целей – сложный процесс. Эти навыки вырабатываются годами практики на тренажёрах и в море, – заверяет капитан-лейтенант Горожа. – Например, когда обнаруживаем большой косяк рыб, звук очень схож с шумами идущей подводной лодки. А по винтам корабля, например, можно определить его класс. Всё это приходит со временем.
Распространение звуковых волн в воде и воздухе разное. В водной среде оно неравномерное. Но опытный гидроакустик делает поправки на гидрологию моря и может определить элементы движения подводной лодки с большой точностью.
– Вода разделена на множество слоёв, каждый из которых имеет свои параметры, такие как температура, плотность, химический состав и многое другое. На границе этих слоёв происходит изменение скорости звука. Чем выше температура воды и её солёность, тем быстрее скорость распространения звуковых волн, – объясняет Евгений Андреевич.
По словам офицера, коллектив подразделения слаженный, все имеют опыт службы десять лет и более, высокую квалификацию, знают материальную часть в совершенстве, обладают стрессоустойчивостью.
Кстати, особых требований при отборе кандидатов в гидроакустики и техники ГАГ не предъявляется. Как показывает практика, любой военнослужащий, заинтересованный в освоении специальности, в течение месяца способен сдать зачёты и приступить к самостоятельному обслуживанию заведования. Тем более что подготовку каждого нового специалиста всегда контролирует опытный наставник. Поэтому у каждого новичка есть реальная возможность быстро наработать практический опыт. А это очень важно, ведь БПК «Вице-адмирал Кулаков» у причала долго не задерживается, интенсивность плавания корабля постоянно растёт.
Источник: redstar.ru