Шкала электромагнитных волн — справочник студента

Сегодня мы расскажем, что такое электромагнитные колебания, как их открыли и почему они настолько важны в жизни людей.

Мрамор и свет

Как ни странно, история изучения фотонов света началась в Древней Греции. Любопытство ученых ушедших эпох заставляло их задавать вопросы:

1. Что такое материя?
2. Почему дерево отличается от камня?
3. Как живые существа видят?
4. Чем солнце отличается от луны?

Но инструменты древнего мира были весьма примитивными. Человеку приходилось опираться на собственные чувства, а выводы делать исключительно с помощью абстрактных умозаключений. Один ученый заметил, что мраморные плиты, на которые ступают много ног, со временем изменяют форму.

Ступени на всех общественных зданиях, например, храмах, форумах, стадионах приходилось периодически менять. А значит, каждая нога уносит какую-то частицу камня с собой. Понимание, что вещество состоит из мельчайших частиц, привело к такому понятию, как «электромагнитные колебания».

Электричество и компас

В 1820 году датский ученый Эрстед обнаружил, что магнит меняет положение полюсов рядом с включенным в сеть проводником. Компас люди использовали веками, электричество было недавним открытием. Наличие связи между ними стало на тот момент сенсацией. Опыты продолжил Фарадей. Этот ученый не только доказал тесную связь между магнитными и электрическими полями, но еще и установил: ток вызывает оба поля. Таким образом, было выяснено, что электромагнитные колебания генерируются движущимися зарядами.

Свойства электромагнитных волн

Еще позже, в начале двадцатого века, ученым пришлось признать: кванты электромагнитного поля одновременно и волны, и частицы. Как материальные объекты, они обладают массой и передают импульс. Но фотоны – необычные частицы. Масса покоя у них отсутствует. То есть фотоны существуют исключительно в движении сквозь пространство. Как только их поглощает вещество, они теряют свою индивидуальность.

Как волны, электромагнитные колебания имеют следующие свойства:

• частота;
• длина волны;
• амплитуда.

Наиболее часто встречающийся пример фотонов – свет.

Свет и цвет

Обычно при слове «свет» люди представляют потоки солнечных лучей. На взгляд человека они лишены цвета. Но длина волны и период электромагнитных колебаний задают оттенок. Почему же тогда лампа или солнце кажутся белыми? Этот эффект обусловлен смешением фотонов из всего спектра излучения источника. Когда электромагнитное излучение генерирует энергосберегающая лампа, свет человеку кажется «теплым» или «холодным», но белым. А на самом деле смесь газов испускает целый спектр фотонов с разной длиной волны.

Шкала волн: от Рентгена до радио

В зависимости от длины волны все электромагнитные волны разделены на несколько областей. Шкала электромагнитных колебаний включает в порядке уменьшения длины волны:

1. Радиоволны. Именно они передают нам звуки музыки, новости и фильмы. Речь идет не об интернет-каналах, а о традиционных радио и телевидении.
2. Терагерцовое (или микроволновое) излучение. До недавнего времени этот диапазон не выделялся из радиоволн. Генераторов терагерцовых волн просто не было. Но сейчас они существуют и приносят пользу: сканеры в аэропортах и на вокзалах используют именно этот диапазон. Такое излучение не вредно для человека, и оно хорошо выделяет железные объекты в сумках и пакетах путешественников.
3. Инфракрасное (или тепловое) излучение. Любое тепло переносится этими волнами. Костер, свеча, солнце, люди – это генераторы. Некоторые пустынные животные обладают инфракрасным зрением. Как правило, это ночные хищники, способные выделить более теплые тела живых существ на фоне остывших камней и песка.
4. Видимый спектр. Все цвета радуги, которые способен воспринимать человеческий глаз, относятся к данной области. На всей шкале видимый спектр занимает очень маленькую долю. Непонятно, почему эволюционный механизм присвоил нам способность видеть именно так.
5. Ультрафиолетовые волны. Загар человек получает именно благодаря им. Они полезны, ибо смертельно опасны: ультрафиолет эффективно убивает бактерии и микроорганизмы. А вот недостаток ультрафиолетовых лучей (например, у народов Севера) может вызвать серьезные проблемы со здоровьем.
6. Рентгеновские волны. Излучаются либо при торможении очень быстрых электронов, либо при «выбивании» электрона с внутренней оболочки большого атома. Полезны для исследования структуры вещества.
7. Гамма-лучи. Производятся при ядерной реакции.

Электромагнитные волны дальше ультрафиолетового диапазона вредны для человека. Однако есть гипотеза, что без них жизнь не смогла бы зародиться.

Рамки и горизонты

Не стоит думать, что раз есть шкала, в ней все четко и понятно. Границы диапазонов размыты. Например, рентгеновское излучение от гамма-лучей отличается только источником происхождения, а частоты спектров сильно перекрываются. Видимый спектр называется так потому, что эти длины волн способен воспринимать человеческий глаз. Но ведь все люди разные. Некоторые видят чуть больше красного, кто-то – фиолетового. Видимый спектр – это усредненная величина. Как и все человеческое, это понятие не лишено погрешностей.

Есть у глаза свойство спектральной чувствительности. Максимум лежит в области зеленого цвета, а края шкалы воспринимаются хуже. Поэтому края радуги кажутся размытыми, нечеткими.

Капли воды во время дождя преломляют электромагнитное излучение всех длин волн, что испускает Солнце. Но человек видит только маленький отрезок этой шкалы. Тем более удивительно, что научное знание преодолело эти границы.

Телескопы на орбите Земли видят инфракрасные, ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма-волны, которые испускают далекие галактики, черные дыры и квазары.

Источник: https://www.syl.ru/article/336032/elektromagnitnyie-kolebaniya-svoystva-i-shkala-ot-radio-do-rentgena

ПОИСК

Таблица 14.1. Шкала электромагнитных волн

Рис. 3. Шкала электромагнитных волн

Рис. 2.1. Шкала электромагнитных волн. Составлено по материалам [50, 78]

    В биохимии широко используется спектроскопия в ультрафиолетовой (УФ) и вIiДIiмoй областях. Видимый свет занимает на шкале электромагнитных волн диапазон от 12 ООО см- (800 нм) до 25 000 см (400 нм). Далее идет ультрафиолетовая область максимальная частота, еще использующаяся в обычных спектрофотометрах, составляет 55 ООО см (180 нм). Значения энергии, соответствующие видимому и ультрафиолетовому свету, лежат в интервале от 140 до 660 кДж-моль-. Отметим, что второе значение больше энергии лю- [c.13]

Рис. 1.5. Шкала электромагнитных волн (а) и оптическая область спектра (б).

    Можно выделить две основные группы спектроскопических методов исследования молекул. К первой группе относятся методы, включающие различные способы получения отдельных участков ультрафиолетового (УФ), видимого и инфракрасного (ИК) спектров поглощения молекул вещества. К ней примыкает также метод комбинационного рассеивания света (КРС). Методы этой группы классифицируются либо по принадлежности исследуемого излучения к различным участкам шкалы электромагнитных волн (УФ-видимые, ИК-спектры), либо по характеру соответствующих движений и состояния молекул (электронные, колебательные и вращательные спектры). [c.50]     РИС. 13-1. Участок шкалы электромагнитных волн. Буквы Ф, С, 3, Ж, О н К над областью, соответствующей видимому свету, обозначают различные цвета. Отметка СиКа отвечает длине волны рентгеновских лучей, широко используемых в рентгеноструктурном анализе белков и других органических материалов. [c.6]

    Важнейшая физическая характеристика любой молекулы — спектр ее энергетического состояния, который определяется процессами движением электронов (особенно валентных), колебаниями атомных ядер и вращениями атомных групп около положений равновесия, поступательными и вращательными движениями молекулы как целого. Движения электронов в молекуле определяют ес электронный спектр, который проявляется в ультрафиолетовой и видимой областях шкалы электромагнитных волн (Я=150—1000 нм) колебания атомных ядер и вращения атомных групп определяют колебательный и вращательный спектры атомов. В результате наложения внутримолекулярных процессов молекулярные спектры, наблюдаемые в широком диапазоне энергий, оказываются значительно сложнее атомных спектров. Вследствие большого различия в энергиях электронного, колебательного и вращательного состояний эти процессы можно изучать раздельно, пренебрегая их взаимным влиянием. [c.26]

    Оптические методы дефектоскопии ППМ и ППИ основаны на взаимодействии электромагнитных волн с исследуемым веществом.

В шкале электромагнитных волн оптической областью принято считать участок спектра, включающий ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное излучение. Ультрафиолетовая и видимая области охватывают интервалы длин волн 0,01—0,38 и 0,38— 0,76 мкм соответственно.

Инфракрасную область обычно разделяют на ближнюю (0,76—2,5 мкм), среднюю (2,5—25 мкм) и дальнюю (25—1000 мкм). [c.98]

    ШКАЛА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН [c.10]

    Электромагнитная природа света позволяет сопоставить свет с другими волновыми движениями. Если их расположить по длинам волн в логарифмическом масштабе, то получим шкалу электромагнитных волн, показанную на рис. 3. [c.10]

    Рассмотрим теперь способы изображения спектров, используемые в прикладной молекулярной спектроскопии.

При этом спектры молекул, связанные с переходами валентных электронов, колебаниями ядер и вращением молекулы как целого, располагаются в оптической области частот, тогда как спектры магнитного резонанса, например, попадают в радиочастотную область.

Оптическую область принято подразделять на три части — инфракрасную, видимую и ультрафиолетовую, а инфракрасную и ультрафиолетовую, кроме того, на ближнюю и дальнюю (рис. 1.5). В соответствии с этим принято и спектроскопию делить на радиочастотную, инфракрасную, видимую, [c.9]

    Поскольку магнитный момент электрона почти на три порядка превосходит аналогичный момент протона, то при тех же напряженностях поля Я значения резонансных частот в спектрах ЭПР попадают уже не в радиочастотную (как Рис. 2.26. Схематическое В спектрах ЯМР), а В микроволновую изображение сигнала область шкалы электромагнитных волн. [c.84]

    Длина волн различных видов излучения (шкала электромагнитных волн) [c.59]

    В табл. 2-1 согласно шкале электромагнитных волн, представленной на фиг. 2-1, приводится классификация лучей по длине волны. Правее ультрафиолетовых лучей следуют лучи Рентгена, гамма-лучи и космические лучи, не указанные в этой таблице. [c.37]

    Электромагнитное излучение делят на несколько видов в зависимости от его энергии. Шкала электромагнитных волн представлена в табл. 1.7. [c.28]

    Один или несколько зарядов, расположенных произвольным образом в некотором объеме V, вызывает в пространстве появление электрического поля. Взаимодействие между неподвижными электрически заряженными частицами или телами осуществляется через электростатическое поле. Последнее представляет собой стационарное, т. е.

 [c.37]

    В логарифмическом масштабе изображен участок шкалы электромагнитных волн [4].

На высокоэнергетическом конце шкалы, справа от изображенного на рисунке участка, находятся у- и космические лучи, а на низкоэнергетическом конце — радиоволны, длины волн которых достигают многих километров.

Небольшой участок шкалы — лримерно от 10 нм до нескольких микрон, который и рассматривается в этой главе,— включает в себя область ультрафиолетовых лучей, видимого света [c.6]

    Конечно, рассчитанные теплоты реакций можно сопоставить с калориметрическими измерениями, но опять-таки полуколичественно В результате оказывается, что количественные сопоставления результатов квантово-химических расчетов возможно проводить пишь дпя таких экспериментов, в которых в хорошем приближении молекула выступает как индивидуальная система, слабо зависящая от окружения, влиянием которого можно пренебречь Это, во-первых, эксперименты по дифракции электронных пучков на молекулах в газовой фазе и, главное, спектральные эксперименты Последние особенно важны потому, что, в сошасии со вторым постулатом Бора, индивидуальные молекулы, если так можно сказать, ничего не умеют делать , кроме как поглощать или излучать электромагнит энергию и рассеивать падающие на нее частицы При этом наименьшее воздействие на моле оты оказывает именно взаимодействие с квантами электромагнитного излучения не очень высокой энергии В оптических и микроволновых спектрах молекул содержится вся информация, которую, в принципе, можно получить, решая соответствующее уравнение Шрёдингера Именно поэтому результаты теоретических расчетов молекулярных спектров дпя различных диапазонов шкалы электромагнитных волн (ультрафиолетовая и видимая обпасти, инфракрасная и микроволновая) дают наилучшую базу дпя контроля качества всех важнейших этапов квантово-химических вычислений путем сопоставления их с реальными спектрами Алгоритмы таких вычислений составляют содержание теории молекулярных спектров Эта теория образует отдельную главу теоретической фшики молекул, и поэтому ее более или менее подробное изложение не является нашей задачей Мы здесь [c.334]

    На другом конце шкалы электромагнитных волн расположены рентгеновские лучи. Для излучения этого типа селективность достигается изменением природы металла, помещаемого в первичный источник рентгеновских лучей в некоторых случаях для выделения требуемой длшьы волны за рентгеновской трубкой помещают металлические фильтры. [c.121]

    Шкала электромагнитных волн охватывает чрезвычайно широкую область волн. Эти волны излучаются весьма различными вибраторами, регистрируются весьма различными методами, но они имеют единую электромагнитную природу.

Однако необходимо отметить, что с изменением длины волны возникают и ка-честтвенные различия лучи, характеризующиеся малой длиной волны, более ярко выявляют наряду с волновыми корпускулярные свойства, энергия фотонов (квантов энергии) возрастает с умень-нлением длины волны [см. рмулу (2-1) ].

Для излучения малых частот (иевидимые инфракрасные луч1И с Я = 0,76 м-г 0,4 мм) энергия фотонов настолько мала, что прерывную структуру этих лучей обнаружить трудно практически они проявляют лишь волновые свойства. Свет обладает одновременно и корпускулярными и волновыми свойствами.

Эта двойственность присуща не только свету, но и потоку других элементарных частиц — отдельных атомов, электронов и т. д. Таким образом, можно считать, что излучение—это электромагнитные волны и вместе с тем поток частиц света —фотонов. С точки зрения буржуазной науки, пытающейся ограничиться механическими представлениями, такая двойственность необъяснима. [c.38]

Инфракрасная область, более протяженная, с одной стороны граничит с видимой областью, а с другой — перекрывается с субмиллиметровым диапазоном радиоволн.

Инфракрасную область обычно разделяют на ближнюю (0,76—2,5 мкм 13000—4000 см ), среднюю, или просто инфракрасную (2,5—25 мкм 4000—400 см ), п дальнюю (25—1000 мкм 400—10 см ). Границы интервалов условны, особенно для дальней области. В соответствии с рекомендациями иРАС дальняя область ограничивается интервалом 200—Юсм .

Это оправдано, если исходить из физической природы спектров. Однако принято дальней областью называть интервал частот от 400 до Юсм , что определяется в основном степенью освоения этого участка спектра. [c.5]

    Важным этапом в развитии учения о строении вещества явилось открытие квантовой природы лучистой энергии (Планк, 1900) и разработка квантовой теории.

Все виды электромахнитного излучения могут быть описаны единой шкалой электромагнитных волн (рис. 2), основной характеристикой которых является длина волны к или частота колебаний связанные между собой простым соотношением = с, гдес—скорость света.

В общем спектре электромагнитных колебаний значительный участок зани- [c.8]

Источник: https://www.chem21.info/info/889663/

Шкала электромагнитных волн

Шкала электромагнитных волн

Условия излучения и поглощения волн

Источником электромагнитных волн в действительности может быть любой электрический колебательный контур или проводник, по которому течет переменный электрический ток, так как для возбуждения электромагнитных волн необходимо создать в пространстве переменное электрическое поле (ток смещения) или соответственно переменное магнитное поле.

Однако излучающая способность источника определяется его формой, размерами и частотой колебаний.

Чтобы излучение играло заметную роль, необходимо увеличить объем пространства, в котором переменное электромагнитное поле создается Поэтому для получения электромагнитных волн непригодны закрытые колебательные контуры, так как в них электрическое поле сосредоточено между обкладками конденсатора, а магнитное — внутри катушки индуктивности.

Герц в своих опытах, уменьшая число витков катушки и площадь пластин конденсатора, а также раздвигая их (рис.

2 а,б), совершил переход от закрытого колебательного контура к открытому колебательному контуру (вибратору Герца), представляющему собой два стержня, разделенных искровым промежутком (рис. 2, в).

Колебания в такой системе поддерживаются за счет источника э. д. с , подключенного к обкладкам конденсатора, а искровой промежуток применяется для того, чтобы увеличить разность потенциалов, до которой первоначально заряжаются обкладки.

Для возбуждения электромагнитных волн вибратор Герца 8 подключался к индуктору И (рис. 3). Когда напряжение на искровом промежутке достигало пробивного значении, возникала искра, закорачивающая обе половины вибратора, и в нем возникали свободные затухающие колебания. При исчезновении искры контур размыкался и колебания прекращались.

Затем индуктор снова заряжал конденсатор, возникала искра и в контуре опять наблюдались колебания и т. д. Для регистрации электромагнитных волн Герц пользовался вторым вибратором, называемым резонатором Р, имеющим такую же частоту собственных колебаний, что и излучающий вибратор, т. е.

настроенным в резонанс с вибратором Когда электромагнитные волны достигали резонатора, то в его зазоре проскакивала электрическая искра.

С помощью описанного вибратора Герц достиг частот порядка 100 МГц и получил волны, длина я7l которых составляла примерно 3 м. П. Н. Лебедев, применяя миниатюрный вибратор из тонких платиновых стерженьков, получил миллиметровые электромагнитные волны с я7l =6-4мм.

Электромагнитные волны, электромагнитное поле, распространяющееся в пространстве с конечной скоростью, зависящей от свойств среды. В вакууме скорость распространения электромагнитной волны cя7 ~ 300 000 км/c (скорость света).

В однородных изотропных средах направления напряжённостей электрических (Е) и магнитных (Н) полей электромагнитных волн перпендикулярны друг другу и направлению распространения волны, т. е. электромагнитные волны являются поперечной. В каждой точке пространства колебания Е и Н происходят в одной фазе.

С увеличением расстояния R от источника Е и Н убывают как 1/R; такое медленное убывание полей осуществить посредством электромагнитных волн связь на больших расстояниях (радиосвязь, оптич. связь).

Радиоволны — это электромагнитные волны, служащие для передачи сигналов (информации) на расстояние без проводов. Радиоволны создаются высокочастотными токами, текущими в антенне.

Радиоволны различной длины распространяются по разному.

Для того, чтобы понять это, рассмотрим рис. 1, где показан земной шар и передающая антенна в увеличенном виде. На высоте от 40 до 500 км над Землей находится ионосфера. Она состоит из очень разреженных воздушных частиц, которые над действием солнечной радиации ионизированы.

Степень этой ионизации зависит от многих факторов: день, ночь, лето, зима и т. д., которые влияют на прохождение радиоволн. Например, днем концентрация ионов больше и в ионосфере формируется несколько слоев, а ночью концентрация уменьшается, и эти слои выражены слабее.

Главное свойство ионосферы — это возможность, благодаря наличию заряженных частиц, отражать радиоволны определенной длины волны.

Длинные волны сильно поглощаются ионосферой и поэтому основное значение имеют приземные волны, которые распространяются, огибая землю. Поскольку они распространяются в низких и плотных слоях атмосферы, их интенсивность уменьшается сравнительно быстро по мере удаления от передатчика. Поэтому длинноволновые передатчики должны иметь большую мощность.

Средние волны днем сильно поглощаются ионосферным слоем D и район действия определяется только приземной волной. Вечером однако они хорошо отражаются ионосферой и район действия определяется отраженной волной (рис:. 1). Поэтому средневолновые передатчики принимаются вечером лучше и дальше, чем днем.

Короткие волны распространяются исключительно посредством отражения ионосферой, поэтому около передатчика существует т. н. зона молчания (рис. 1). Короткие волны могут распространяться на большие расстояния при малой мощности передатчика.

Например, в подходящее время суток с помощью любительского коротковолнового передатчика мощностью 50 Вт по телеграфному коду можно установить прочную связь меж Болгарией и Австралией. Добавим еще, что днем лучшее прохождение имеют «наиболее короткие» короткие волны (напр.

в зависимости от обстоятельств могут работать на различных частотах, определяемых международной конвенцией для радиолюбительской деятельности.

Ультракороткие волны распространяются только по прямой (как свет) и, как правило, не отражаются ионосферой. Поэтому передающие антенны для УКВ монтируются на специальных башнях, построенных на соответствующих высотах. На УКВ диапазоне работают телевидение, радиотелефоны, пункты скорой помощи, машины такси и пр., имеющие район действия 10+50 км.

Рис.3

Дата добавления: 01.11.2000

Источник: https://www.km.ru/referats/E60BD7E6764D4C348EE4952851F29F90

Шкала электромагнитных волн (низкочастотные излучения и радиоволны вплоть до инфракрасного излучения). Общие свойства волн. Видеоурок. Физика 11 Класс

Электромагнитная волна обладает всеми характеристиками волн, то есть длина волны и частота. Для обычных механических волн существует взаимосвязь между скоростью волны, длиной волны и частотой. Такая же связь наблюдается и у электромагнитных волн. Рассмотрим уравнение для механической волны:

• υ = λ · ν
• Скорость волны равна длине волны, умноженной на частоту. Для электромагнитных волн скорость распространения – величина постоянная и равная c = 3·108 м/с, то есть
• c = λ · ν
• Для электромагнитных волн произведение длины волны и частоты всегда остается величиной постоянной.

Рис. 1. Шкала электромагнитных волн (Источник)

Возьмем шкалу (рис. 1) и отметим на ней частоту, по направлению шкалы происходит возрастание частоты, вторая шкала соответствует длине волны, и на ней мы видим

уменьшение длины волны. Для одной и той же электромагнитной волны произведение частоты на длину волны всегда будет оставаться величиной постоянной.

1. λ1 · ν1 = С
2. λ2 · ν2  = С
3. Для всех электромагнитных волн скорость будет оставаться постоянной: 3·108 м/с.

Такое распределение позволяет создать шкалу, по которой мы можем разложить все электромагнитные колебания по их частоте или длине волны и обсудить их свойства. По такой шкале очень удобно обсуждать вопрос происхождения электромагнитных волн, то есть как эти электромагнитные волны появляются и, соответственно, что является источником этих электромагнитных волн.

Электромагнитную шкалу можно разделить на две части: низкочастотные колебания и радиоволны.

К низкочастотным колебаниям относятся те, которые производятся при помощи генератора, самым ярким представителем является переменный ток, и, соответственно, эти колебания распространяются в основном по проводам, а те электромагнитные волны, которые создаются такими колебаниями, на большие расстояния не распространяются, они очень быстро поглощаются окружающей средой.

Вторая часть – радиоволны – может быть разделена на большое количество поддиапазонов.

Это, в первую очередь, длинные волны, средние, короткие и ультракороткие волны. Каждый из этих диапазонов используется по своему назначению. Например, длинные волны очень хорошо поглощаются окружающей средой, ионосферой и поверхностью Земли, и поэтому на большие расстояния они распространяться не могут. При мощных передатчиках длинные волны используют для радиовещания.

Для вещания на весь мир используются короткие волны, в результате многократного отражения они отражаются от земной поверхности и ионосферы и распространяются по всему земному шару. Ультракороткие волны распространяются в пределах прямой видимости, они достаточно плохо отражаются, но хорошо преломляются и используются для связи с космическими аппаратами или для телевидения.

Источниками для распространения радиоволн являются генераторы высокой частоты, колебательный контур Томпсона, открытый колебательный контур Герца и другие излучатели высокочастотных электромагнитных колебаний волн. Данные для электромагнитной шкалы сведены в схему, изображенную на рисунке 2.

Рис. 2. Данные электромагнитной шкалы (Источник)

Длина волны располагается по уменьшению, а частота по нарастанию.

Все электромагнитные волны похожи друг на друга, все они порождаются ускоренно движущимся электрическим зарядом и обнаруживаются по действию на другой электрический заряд. Проявление свойств может быть различным, в зависимости от длины волны или от частоты волны ведут себя по-разному.

Вектор магнитной индукции и вектор напряженности вихревого электрического поля взаимно перпендикулярны, но, кроме этого, плоскость, где располагается вектор индукции и вектор напряженности, соответственно перпендикулярна вектору, вдоль которого направлена скорость распространения электромагнитной волны. Все это объединяет электромагнитные волны.

Но в результате зависимости от длины волны или частоты проявляются следующие особенности: поглощение волн окружающей средой будет различным. Одни волны поглощаются достаточно хорошо, другие, наоборот, преобладают над поглощением-отражением, поэтому длинные волны не могут распространяться на большие расстояния, а короткие достаточно хорошо это делают.

С другой стороны, волны могут существовать в одном пространстве от разных источников, никак при этом не мешая друг другу. Волны могут от одного и того же источника складываться друг с другом и, соответственно, огибать препятствия. Эти возможности называются интерференция и дифракция волн, то есть сложение волн и огибание препятствий, которые приводят к определенному результату.

 Радиолокация, например, связана с ультракороткими волнами, потому что она эффективна в том случае, когда размеры объекта много больше, чем длина волны.

Общие свойства и характеристики электромагнитных волн

Таблица состоит из двух столбцов, в левом размещены свойства, а в правом – характеристики. Свойства расположены в соответствии характеристикам.

Шкала электромагнитных волн не ограничивается только радиоволнами, она может продолжаться и дальше, существуют другие излучения, которые также соответствуют электромагнитным волнам. Эти вопросы мы рассмотрим в дальнейшем.

Список литературы

1. Тихомирова С.А., Яворский Б.М. Физика (базовый уровень) – М.: Мнемозина, 2012.
2. Генденштейн Л.Э., Дик Ю.И. Физика 10 класс. – М.: Мнемозина, 2014.
3. Кикоин И.К., Кикоин А.К. Физика-9. – М.: Просвещение, 1990.

Домашнее задание

1. Какая связь между характеристиками электромагнитных волн?
2. На какие части подразделяется шкала электромагнитных волн?
3. Особенности электромагнитных волн?

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

Источник: https://interneturok.ru/lesson/physics/11-klass/belektromagnitnye-kolebaniya-i-volny-b/shkala-elektromagnitnyh-voln-nizkochastotnye-izlucheniya-i-radiovolny-vplot-do-infrakrasnogo-izlucheniya-obschie-svoystva-voln

Тест. Шкала электромагнитных волн

Будьте внимательны! У Вас есть 10 минут на прохождение теста. Система оценивания — 5 балльная. Разбалловка теста — 3,4,5 баллов, в зависимости от сложности вопроса.

Порядок заданий и вариантов ответов в тесте случайный. С допущенными ошибками и верными ответами можно будет ознакомиться после прохождения теста.

Удачи!

С помощью какого вида излучений проводится флюорографическое обследование?

Варианты ответов

• Рентгеновского
• Ультрафиолетового
• Гамма-излучения
• Инфракрасного

С помощью какого вида излучений мы получаем информацию об окружающем нас мире?

Варианты ответов

• Видимый свет
• Гамма-излучение
• Инфракрасное излучение
• Ультрафиолетовое излучение

Какой вид излучения в большей степени участвует в поддержании жизни на Земле?

Варианты ответов

• Инфракрасное излучение
• Ультрафиолетовое излучение
• Видимое излучение
• Рентгеновское излучение

Как называется шкала физических величин, представляющая собой непрерывную последовательность частот и длин волн ЭМИ, характеризующих распространяющееся в пространстве ЭМП.

Составьте верные утверждения

Варианты ответов

• Радиоволны
• Диапазон радиоволн, объединяющий метровые, дециметровые, сантиметровые и миллиметровые волны.
• Диапазон радиоволн, объединяющий длинные, средние и короткие волны.
• Диапазон радиоволн, объединяющий километровые, гектометровые и декаметровые волны.

Область спектра электромагнитного излучения, практически не поглощаемого земной атмосферой.

Укажите порядок, в котором открывались представленные ниже виды излучений

Варианты ответов

• Видимое излучение
• Инфракрасное излучение
• Ультрафиолетовое излучение
• Рентгеновское излучение
• Гамма-излучение

Сопоставьте учёного и открытый им вид излучения.

Варианты ответов

• Инфракрасное излучение
• Ультрафиолетовое излучение
• Рентгеновское излучение
• Гамма-излучение

Назовите фамилию учёного, получившего самую первую в мире Нобелевскую премию по физике.

Укажите области применения рентгеновского излучения.

Варианты ответов

• Медицина
• Кристаллография
• Химия
• Биология
• Солярий
• Поиск людей в задымлённых зданиях

Сохранить этот тест в личном кабинете и раздать его своим ученикам

Чтобы добавить комментарий зарегистрируйтесь или войдите на сайт

• 
• Видео: Как работать с тестами?
• Инструкция по работе с тестами

Лицензия на осуществление образовательной деятельности №5251 от 25.08.2017 г.

Источник: https://videouroki.net/tests/shkala-eliektromaghnitnykh-voln.html

Шкала электромагнитных волн

• Шкала электромагнитных волн
• Реферат
• Подготовил ученик 11.С класса Нарвской Гуманитарной гимназии Голубев Сергей

Шкала электромагнитных волн представляет собой непрерывную последовательность частот и длин электромагнитных излучений, представляющих собой распространяющееся в пространстве переменное магнитное поле. Теория электромагнитных явлений Джеймса Максвелла позволила установить, что в природе существуют электромагнитные волны разных длин.

Экспериментальные работы немецкого ученого Г. Герца и русского ученого П. Н. Лебедева подтвердили теорию Максвелла и доказали, что световое излучение представляет собой очень короткие электромагнитные волны, создаваемые естественными вибраторами – атомами и молекулами.

В зависимости от способа получения электромагнитных волн их разделяют на несколько диапазонов частот (или длин волн). Между соседними диапазонами шкалы нет четких границ. Диапазоны волн различных типов перекрывают друг друга, следовательно, волны таких длин можно получить двумя способами.

Принципиального различия между отдельными излучениями нет, так как все они представляют электромагнитные волны, порождаемые заряженными частицами. Но в зависимости от длины волны они обладают различными свойствами: например, проникающей способностью, видимостью, коэффициентом отражения и т.д.

1. Эти различия определяются общей закономерностью шкалы электромагнитных волн: по мере уменьшения длины волны волновые свойства света, такие как интерференция, дифракция и поляризация, проявляются слабее, а квантовые свойства света, связанные со свойствами частиц, проявляются сильнее.
2. Шкала электромагнитных излучений
3. Основное деление

Частота (гц)	Длина волны (м)	Название диапазона	Основные методы генерации	Область применения
До 10	Более 3 10	Низкочастотные Колебания	Генераторы переменного тока (искусственные вибраторы)	электротехника
10	3 10	Радиоволны	Генераторы радиочастот Генераторы СВЧ	Радиотехника, Радиосвязь, Телевидение, Радиолокация
10	3 10	Инфракрасное излучение	Излучение молекул и атомов при тепловых и электрических воздействиях	Тепловые и фотографические теплицы Глаз, фотография Фотоэлектрическая жизнь на Земле
3,8 10	8 10	Световые волны (видимый свет)	То же	То же
7,5 10	4 10	Ультрафиолетовое излучение	Излучение атомов при воздействии ускоренных электронов	Фотография Фотоэлектрическая медицина
3 10	10	Рентгеновское излучение	То же	То же
3 10	10	Рентгеновское и Альфа-излучение	Атомные процессы при воздействии Ускоренных заряженных частиц (возникает в результате изменения состояний электронов на внутренних оболочках атома или в результате резкого торможения электронов и др. заряженных частиц)	Фотография Ионизационные медицина и металлургия
10	3 10	Альфа- излучения	Возбуждение ядра атомов и элементар- ные частицы в результате различных взаимодействий: Радиоактивный распад ядерные процессы космические процессы	Ионизационный метод меченых атомов

Подробное деление

Частоты, Гц (длина волны, м)	Название группы волн (или частот)	Основные способы получения и применения
Инфракрасные лучи
6 10 – 3,75 10 (2 10 – 8 10)	Декамикронные (ближние)	Излучение нагретых тел (дуговые лампы и т.д.)
Микронные (средние)	Используется в инфракрасной спектроскопии
далекие	При фотографии в темноте
3 ,75 10 – 7,5 10 (8 10 – 4 10)	Световые лучи (видимый свет)
Ультрафиолетовые лучи
7,5 10 – 3 10 (4 10 – 10)	Ближние	Излучение Солнца, ртутных ламп, т.д.
Далекие (вакуумные)	Используются в медицине, ультрафиолетовой микроскопии
Рентгеновские лучи
1,5 10 – 5 10 (2 10 – 6 10)	Ультрамягкие	Получаются в рентгеновских трубках и Других приборах, где происходит
мягкие	Торможение электронов.
жесткие	Используется в медицине для изучения строения вещества, в дефектоскопии
Гамма-излучение
3 10 – 3 10 (10 – 3 10)	Возникают при радиоактивных распадах ядер, при торможении электронов и при других взаимодействиях элементарных частиц. Используется в альфадефектоскопии, при изучении свойств веществ.
Низкочастотные волны
3 10 – 3 10 (10 – 3 10)	Инфранизкие частоты	Генераторы специальных конструкций
Низкие частоты
Промышленные частоты	Генераторы переменного тока. Большинство электрических приборов и двигателей питается переменным током частотой 50-60 Гц.
Звуковые частоты	Звуковые генераторы. Используются в электроакустике ( микрофоны, громкоговорители), кино, радиовещании.
Радиоволны
3 10 – 3 10 (10 – 10)	Длинные	Генераторы электрических колебаний
3 10 – 3 10 (10 – 10 )	средние	Различных конструкций. Используются в телеграфии,
3 10 – 3 10 (10 – 10)	короткие	Радиолокации и т.д.
3 10 – 3 10 (10 – 1)	Ультракороткие	Метровые и дециметровые волны
3 10 – 3 10 (1 – 10)	дециметровые	Используются для исследования свойств веществ.
3 10 – 3 10 (10 – 10)	сантиметровые	Получаются в магнетронных клиоторных генераторах и мазерах.
3 10 – 3 10 (10 – 10)	миллиметровые	Применяются в радиолокации,
3 10 – 6 10 (10 – 5 10)	Субмиллиметровые (переходные)	Радиоспектроскопии, радиоастрономии.

• Дополнительные сведения об некоторых излучениях
• Инфракрасные излучения
• Область спектра за красным его краем впервые экспериментально была исследована в 1880 году английским

Астрономом Вильямом Гершелем (1738-1822). Гершель поместил термометр с зачерненным шариком за красный край спектра и обнаружил повышение температуры. Шарик термометра нагревался излучением, невидимым глазом. Это излучение назвали инфракрасным.

Инфракрасное излучение – это электромагнитные волны, которые испускает любое нагретое тело, даже если оно не светится.

Инфракрасные волны также тепловые волны, т.к. многие источники этих волн вызывают заметное нагревание окружающих тел.

1. Видимый свет
2. (от красного до фиолетового света волны)
3. Все сведения об окружающем мире человек получает с помощью зрения.
4. Свет — обязательное условие для развития зеленых растений; необходимое условие для существования жизни на Земле.
5. Ультрафиолетовое излучение

1801 год – немецкий ученый Иоганн Риттер (1776-1810) открыл, что за фиолетовым краем имеется область, создаваемая невидимыми глазом лучами. Эти лучи воздействуют на некоторые химические соединения.

В малых дозах ультрафиолетовые лучи целебны. Ультрафиолет способствует росту и укреплению организма.

Образует в коже защитные пигменты (загар, витамин Д), обладает бактерицидным действием, оказывает влияние на Ц.Н.С.

Ультрафиолет попадает на Землю, т.к. недостаточно поглощается верхними слоями атмосферы.

Рентгеновское излучение

Время открытия: ноябрь 1895г. Вильгельм Рентген (1845-1923) Провел опыт с электрическим разрядом в газах. Применение разнообразно: медицина (диагностика + лечение заболеваний), физика, химия, биология, техника, криминалистика, искусствоведение.

Гамма-излучение

Особенность: ярко выраженные корпускулярные свойства.

Гамма-излучение возникает при переходе атомных ядер из одного энергетического состояния в другое, более низкое, подобное тому, как это имеет место в атоме. Источником гамма лучей могут быть радиоактивные ядра, либо ядра, бомбардируемые, например, альфа частицами.

По мере уменьшения длины волны проявляются и существенные качественные различия электромагнитных волн. Излучения различных длин волн отличаются друг от друга по способу их получения и методом регистрации, то есть по характеру взаимодействия с веществами.

Источник: https://studizba.com/files/show/doc/138754-1-5165-1.html

Презентация к уроку по физике (11 класс) на тему: Шкала электромагнитных волн. | Социальная сеть работников образования

• Слайд 1
• Слайд 2
• Содержание: Историческая справка Понятие ЭМВ Шкала электромагнитных волн Виды, свойства и применение ЭМВ Воздействие ЭМВ на организм человека
• Слайд 3
• Из истории открытий… 1831 – Майкл Фарадей установил, что любое изменение магнитного поля вызывает появление в окружающем пространстве индукционного (вихревого) электрического поля.
• Слайд 4

Шкала электромагнитных волн. Виды, свойства и применение.

1864 – Джеймс — Клерк Максвелл высказал гипотезу о существовании электромагнитных волн, способных распространятся в вакууме и диэлектриках. Однажды начавшийся в некоторой точке процесс изменения электромагнитного поля будет непрерывно захватывать новые области пространства. Это и есть электромагнитная волна.

Слайд 5

1887 — Генрих Герц опубликовал работу «О весьма быстрых электрических колебаниях», где описал свою экспериментальную установку — вибратор и резонатор, — и свои опыты. При электрических колебаниях в вибраторе в пространстве вокруг него возникает вихревое переменное электромагнитное поле, которое регистрируется резонатором.

1. Слайд 6
2. Электромагнитные волны — электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве с конечной скоростью.
3. Слайд 7

Вся шкала электромагнитных волн является свидетельством того, что все излучения обладают одновременно квантовыми и волновыми свойствами. Волновые свойства ярче проявляются при малых частотах и менее ярко — при больших.

И наоборот, квантовые свойства ярче проявляются при больших частотах и менее ярко — при малых. Чем меньше длина волны, тем ярче проявляются квантовые свойства, а чем больше длина волны, тем ярче проявляются волновые свойства.

• Слайд 8
• Низкочастотные колебания Длина волны(м) 10 13 — 10 5 Частота(Гц) 3· 10 -3 — 3 ·10 3 Энергия(ЭВ) 1 – 1,24 ·10 -10 Источник Реостатный альтернатор, динамомашина , Вибратор Герца, Генераторы в электрических сетях (50 Гц) Машинные генераторы повышенной ( промышленной) частоты ( 200 Гц) Телефонные сети ( 5000Гц) Звуковые генераторы ( микрофоны, громкоговорители) Приемник Электрические приборы и двигатели История открытия Лодж ( 1893 г.), Тесла ( 1983 ) Применение Кино, радиовещание( микрофоны, громкоговорители)
• Слайд 9

Радиоволны Получаются с помощью колебательных контуров и макроскопических вибраторов. Свойства : радиоволны различных частот и с различными длинами волн по-разному поглощаются и отражаются средами. проявляют свойства дифракции и интерференции. Длины волн охватывают область от 1 мкм до 50 км

1. Слайд 10
2. Применение : Радиосвязь, телевидение, радиолокация .
3. Слайд 11

Инфракрасное излучение (тепловое) Излучается атомами или молекулами вещества. Инфракрасное излучение дают все тела при любой температуре.

Свойства : • проходит через некоторые непрозрачные тела, а также сквозь дождь, дымку, снег, туман; • производит химическое действие ( фототгластинки ); • поглощаясь веществом, нагревает его; • невидимо; • способно к явлениям интерференции и дифракции; • регистрируется тепловыми методами.

• Слайд 12
• Применение: Прибор ночного видения, криминалистика, физиотерапия, в промышленности для сушки изделий, древесины, фруктов
• Слайд 13

Видимое излучение Свойства: отражение, преломление, воздействует на глаз, способно к явлению дисперсии, интерференции, дифракции. Часть электромагнитного излучения, воспринимаемая глазом (от красного до фиолетового). Диапазон длин волн занимает небольшой интервал приблизительно от 390 до750 нм.

Слайд 14

Ультрафиолетовое излучение Источники : газоразрядные лампы с кварцевыми трубками. Излучается всеми твердыми телами, у которых t 0> 1 ООО°С, а также светящимися парами ртути.

Свойства : Высокая химическая активность, невидимо, большая проникающая способность, убивает микроорганизмы, в небольших дозах благоприятно влияет на организм человека (загар), но в больших дозах оказывает отрицательное воздействие, изменяет развитие клеток, обмен веществ.

1. Слайд 15
2. Применение : в медицине, в промышленности.
3. Слайд 16

Рентгеновские лучи Излучаются при больших ускорениях электронов. Свойства : интерференция, дифракция рентгеновских лучей на кристаллической решетке, большая проникающая способность. Облучение в больших дозах вызывает лучевую болезнь.

Получают при помощи рентгеновской трубки: электроны в вакуумной трубке ( р =3 атм ) ускоряются электрическим полем при высоком напряжении, достигая анода, при соударении резко тормозятся.

При торможении электроны движутся с ускорением и излучают электромагнитные волны с малой длиной (от 100 до 0,01 нм)

• Слайд 17
• Применение : В медицине с целью диагностики заболеваний внутренних органов; в промышленности для контроля внутренней структуры различных изделий.
• Слайд 18

γ -излучение Источники: атомное ядро (ядерные реакции). Свойства: Имеет огромную проникающую способность, оказывает сильное биологическое воздействие. Длина волны менее 0,01 нм. Самое высокоэнергетическое излучение

1. Слайд 19
2. Применение: В медицине, производстве ( γ -дефектоскопия).
3. Слайд 20
4. Воздействие ЭМВ на организм человека
5. Слайд 21
6. Спасибо за внимание!

Источник: https://nsportal.ru/shkola/fizika/library/2014/08/17/shkala-elektromagnitnykh-voln