La radiazione delle onde elettromagnetiche, subendo un cambiamento nella frequenza delle oscillazioni delle cariche, cambia la lunghezza d'onda e acquisisce varie proprietà. Una persona è letteralmente circondata da dispositivi che emettono e ricevono onde elettromagnetiche. Questo Telefono cellulare, radio, trasmissioni televisive, macchine a raggi X nelle istituzioni mediche, ecc. Anche il corpo umano ha un campo elettromagnetico e, cosa molto interessante, ogni organo ha una propria frequenza di radiazione. Le particelle cariche emesse propagandosi agiscono l'una sull'altra, provocando un cambiamento nella frequenza di oscillazione e la produzione di energia, che può essere utilizzata sia per scopi creativi che distruttivi.
Radiazioni elettromagnetiche. informazioni generali
La radiazione elettromagnetica è un cambiamento nello stato e nell'intensità della propagazione delle oscillazioni elettromagnetiche causate dall'interazione di campi elettrici e magnetici.
Uno studio approfondito delle proprietà caratteristiche di radiazioni elettromagnetiche sono impegnati in:
- elettrodinamica;
- ottica;
- radiofisica.
La radiazione delle onde elettromagnetiche viene creata e propagata a causa della fluttuazione delle cariche, durante la quale viene rilasciata energia. Hanno un modello di propagazione simile alle onde meccaniche. Il movimento delle cariche è caratterizzato dall'accelerazione: nel tempo la loro velocità cambia, condizione fondamentale per l'emissione di onde elettromagnetiche. La potenza dell'onda è direttamente correlata alla forza di accelerazione ed è direttamente proporzionale ad essa.
Indicatori che determinano caratteristiche radiazioni elettromagnetiche:
- frequenza di oscillazione delle particelle cariche;
- lunghezza d'onda del flusso emesso;
- polarizzazione.
Il campo elettrico più vicino alla carica oscillante subisce dei cambiamenti. L'intervallo di tempo trascorso su questi cambiamenti sarà uguale all'intervallo di tempo delle oscillazioni di carica. Il movimento di una carica può essere paragonato alle vibrazioni di un corpo sospeso su una molla, la differenza sta solo nella frequenza del movimento.
Il concetto di "radiazione" include campi elettromagnetici che si precipitano il più lontano possibile dalla fonte dell'evento e perdono la loro intensità con l'aumentare della distanza, formando un'onda.
Propagazione delle onde elettromagnetiche
Le opere di Maxwell e le leggi dell'elettromagnetismo da lui scoperte consentono di estrarre molte più informazioni di quante ne possano fornire i fatti su cui si basa lo studio. Ad esempio, una delle conclusioni basate sulle leggi dell'elettromagnetismo è la conclusione che l'interazione elettromagnetica ha una velocità di propagazione finita.
Se seguiamo la teoria dell'azione a lungo raggio, otteniamo che la forza che influenza la carica elettrica in uno stato stazionario cambia i suoi indicatori quando cambia la posizione della carica vicina. Secondo questa teoria, la carica letteralmente "sente" la presenza della sua stessa specie attraverso il vuoto e prende immediatamente il sopravvento sull'azione.
I concetti formati di azione a corto raggio hanno una visione completamente diversa di ciò che sta accadendo. La carica, in movimento, ha un campo elettrico alternato, che a sua volta contribuisce all'emergere di un campo magnetico alternato nello spazio vicino. Successivamente, un campo magnetico alternato provoca la comparsa di uno elettrico, e così via a catena.
Quindi, c'è una "perturbazione" del campo elettromagnetico, causata da un cambiamento nella posizione della carica nello spazio. Si diffonde e, di conseguenza, incide sul campo esistente, modificandolo. Raggiunta la carica vicina, il "disturbo" apporta modifiche agli indicatori della forza che agisce su di essa. Ciò accade qualche tempo dopo lo spostamento della prima carica.
Maxwell era impegnato con entusiasmo nella questione del principio di propagazione delle onde elettromagnetiche. Il tempo e l'impegno profuso alla fine sono stati ripagati. Ha dimostrato l'esistenza di una velocità finita di questo processo e ne ha fornito una giustificazione matematica.
La realtà dell'esistenza di un campo elettromagnetico è confermata dalla presenza di una velocità finita di "perturbazione" e corrisponde alla velocità della luce in uno spazio privo di atomi (vuoto).
Scala delle radiazioni elettromagnetiche
L'universo è pieno di campi elettromagnetici con diverse gamme di radiazioni e lunghezze d'onda radicalmente diverse, che possono variare da diverse decine di chilometri a una minuscola frazione di centimetro. Consentono di ottenere informazioni su oggetti situati a grandi distanze dalla Terra.
Sulla base dell'affermazione di James Maxwell sulla differenza nella lunghezza delle onde elettromagnetiche, è stata sviluppata una scala speciale che contiene una classificazione delle gamme delle frequenze esistenti e delle lunghezze delle radiazioni che formano un campo magnetico alternato nello spazio.
Nel loro lavoro, G. Hertz e P. N. Lebedev hanno dimostrato sperimentalmente la correttezza delle affermazioni di Maxwell e hanno confermato il fatto che la radiazione luminosa è onde di campo elettromagnetico di breve lunghezza, formate dalla vibrazione naturale di atomi e molecole.
Non ci sono transizioni nette tra gli intervalli, ma non hanno nemmeno confini chiari. Qualunque sia la frequenza della radiazione, tutti i punti della scala descrivono onde elettromagnetiche che appaiono a causa di un cambiamento nella posizione delle particelle cariche. Le proprietà delle cariche sono influenzate dalla lunghezza d'onda. Quando i suoi indicatori cambiano, cambiano le capacità riflessive, penetranti, il livello di visibilità, ecc.
Le caratteristiche delle onde elettromagnetiche consentono loro di propagarsi liberamente sia nel vuoto che in uno spazio pieno di materia. Va notato che, spostandosi nello spazio, la radiazione cambia il suo comportamento. Nel vuoto, la velocità di propagazione della radiazione non cambia, perché la frequenza di oscillazione è strettamente interconnessa con la lunghezza d'onda.
Onde elettromagnetiche di diversa portata e loro proprietà
Le onde elettromagnetiche includono:
- onde a bassa frequenza. Caratterizzato da una frequenza di oscillazione non superiore a 100 kHz. Questa gamma viene utilizzata per il funzionamento di dispositivi elettrici e motori, ad esempio un microfono o un altoparlante, reti telefoniche, nonché nel campo delle trasmissioni radiofoniche, dell'industria cinematografica, ecc. Le onde della gamma a bassa frequenza differiscono da quelle con una frequenza di oscillazione maggiore per l'effettivo calo della velocità di propagazione in proporzione a radice quadrata le loro frequenze. Un contributo significativo alla scoperta e allo studio delle onde a bassa frequenza è stato dato da Lodge e Tesla.
- Onde radio. La scoperta delle onde radio da parte di Hertz nel 1886 ha dato al mondo la possibilità di trasmettere informazioni senza utilizzare fili. La lunghezza di un'onda radio influisce sulla natura della sua propagazione. Sono come le frequenze onde sonore, sorgono a causa della corrente alternata (nel processo di comunicazione radio, la corrente alternata scorre nel ricevitore - antenna). L'onda radio ad alta frequenza contribuisce a una significativa emissione di onde radio nello spazio circostante, che dà opportunità unica trasmettere informazioni su lunghe distanze (radio, televisione). Questo tipo di radiazione a microonde viene utilizzato per la comunicazione nello spazio, così come nella vita di tutti i giorni. Ad esempio, un forno a microonde a microonde che emette onde radio è diventato un valido aiuto per le casalinghe.
- Radiazione infrarossa (chiamata anche "termica"). Secondo la classificazione della scala della radiazione elettromagnetica, la regione di propagazione della radiazione infrarossa è dopo le onde radio e davanti alla luce visibile. Le onde infrarosse vengono emesse da tutti i corpi che emettono calore. Esempi di fonti di tali radiazioni sono stufe, batterie utilizzate per il riscaldamento, basate sul trasferimento di calore dell'acqua, lampade ad incandescenza. Ad oggi sono stati sviluppati dispositivi speciali che consentono di vedere oggetti nella completa oscurità che emettono calore. I serpenti hanno sensori così naturali per riconoscere il calore nella zona degli occhi. Ciò consente loro di seguire le prede e cacciare di notte. Una persona utilizza la radiazione infrarossa, ad esempio, per riscaldare edifici, per essiccare verdure e legno, nel campo degli affari militari (ad esempio, dispositivi per la visione notturna o termocamere), per controllare in modalità wireless un centro audio o TV e altri dispositivi utilizzando un telecomando.
- luce visibile. Ha uno spettro luminoso dal rosso al viola ed è percepito dall'occhio umano, che è la principale caratteristica distintiva. Il colore emesso a diverse lunghezze d'onda ha un effetto elettrochimico sul sistema di percezione visiva umana, ma non è incluso nella sezione delle proprietà delle onde elettromagnetiche in questo intervallo.
- Radiazioni ultraviolette. Non è fissata dall'occhio umano e ha una lunghezza d'onda inferiore a quella della luce viola. A piccole dosi, i raggi ultravioletti provocano un effetto terapeutico, promuovono la produzione di vitamina D, hanno un effetto battericida e hanno un effetto positivo sul sistema nervoso centrale. Eccessiva saturazione dell'ambiente raggi ultravioletti porta a danni pelle e distruzione della retina, motivo per cui gli oftalmologi raccomandano l'uso di occhiali da sole durante i mesi estivi. La radiazione ultravioletta viene utilizzata in medicina (i raggi UV sono utilizzati per le lampade al quarzo), per l'autenticazione banconote, per scopi di intrattenimento nelle discoteche (tale illuminazione fa brillare i materiali di colore chiaro), nonché per determinare l'idoneità del cibo.
- Radiazioni a raggi X. Tali onde non sono visibili all'occhio umano. Hanno la straordinaria proprietà di penetrare attraverso strati di materia, evitando un forte assorbimento, inaccessibile ai raggi di luce visibili. Le radiazioni contribuiscono alla comparsa del bagliore di alcune varietà di cristalli e influenzano la pellicola fotografica. Utilizzato nel campo della medicina per diagnosticare malattie organi interni e trattare un certo elenco di malattie, controllare la struttura interna dei prodotti per i difetti, nonché le saldature nella tecnologia.
- Radiazioni gamma. La radiazione elettromagnetica di lunghezza d'onda più corta che emette i nuclei di un atomo. La riduzione della lunghezza d'onda porta a cambiamenti negli indicatori di qualità. La radiazione gamma ha un potere di penetrazione molte volte maggiore dei raggi X. Può passare attraverso un muro di cemento spesso un metro e persino attraverso barriere di piombo spesse diversi centimetri. Nel corso del decadimento delle sostanze o dell'unità, vengono rilasciati gli elementi costitutivi dell'atomo, che si chiama radiazione. Tali onde sono classificate come radiazioni radioattive. All'esplosione testata nucleare SU poco tempo si forma un campo elettromagnetico, che è il prodotto della reazione tra i raggi dello spettro gamma ei neutroni. È anche l'elemento principale armi nucleari, che ha un effetto dannoso, blocca completamente o interrompe il funzionamento dell'elettronica radio, delle comunicazioni cablate e dei sistemi che forniscono alimentazione. Inoltre, quando un'arma nucleare esplode, viene rilasciata molta energia.
conclusioni
Le onde del campo elettromagnetico, avendo una certa lunghezza e trovandosi in una certa gamma di fluttuazioni, possono avere sia un effetto positivo sul corpo umano sia sul suo livello di adattamento a ambiente, grazie allo sviluppo di apparecchi elettrici ausiliari e un effetto negativo e persino distruttivo sulla salute umana e sull'ambiente.
Nel 1864, James Clerk Maxwell predisse la possibilità dell'esistenza di onde elettromagnetiche nello spazio. Ha avanzato questa affermazione sulla base delle conclusioni derivanti dall'analisi di tutti i dati sperimentali noti a quel tempo riguardanti l'elettricità e il magnetismo.
Maxwell ha unificato matematicamente le leggi dell'elettrodinamica collegando l'elettricità e fenomeni magnetici, e quindi è giunto alla conclusione che l'elettrico e campo magnetico partorire l'un l'altro.
Inizialmente, ha sottolineato il fatto che la relazione tra fenomeni magnetici ed elettrici non è simmetrica e ha introdotto il termine "vortice campo elettrico”, offrendo la sua, veramente nuova spiegazione del fenomeno induzione elettromagnetica, scoperto da Faraday: "qualsiasi cambiamento nel campo magnetico porta alla comparsa nello spazio circostante di un campo elettrico a vortice con linee di forza chiuse".
Giusta, secondo Maxwell, era l'affermazione contraria secondo cui "un campo elettrico variabile dà origine a un campo magnetico nello spazio circostante", ma questa affermazione rimase inizialmente solo un'ipotesi.
Maxwell ha scritto il sistema equazioni matematiche, che descrivevano coerentemente le leggi delle trasformazioni reciproche dei campi magnetico ed elettrico, queste equazioni divennero in seguito le equazioni di base dell'elettrodinamica e iniziarono a essere chiamate "equazioni di Maxwell" in onore del grande scienziato che le scrisse. L'ipotesi di Maxwell, basata sulle equazioni scritte, ha avuto diverse conclusioni estremamente importanti per la scienza e la tecnologia, che sono riportate di seguito.
Le onde elettromagnetiche esistono davvero
Nello spazio possono esistere onde elettromagnetiche trasversali che si propagano nel tempo. Il fatto che le onde siano trasversali è indicato dal fatto che i vettori dell'induzione magnetica B e dell'intensità del campo elettrico E sono reciprocamente perpendicolari e giacciono entrambi in un piano perpendicolare alla direzione di propagazione di un'onda elettromagnetica.
La velocità di propagazione delle onde elettromagnetiche nella materia è finita ed è determinata dall'elettricità e proprietà magnetiche materiale attraverso il quale si propaga l'onda. In questo caso, la lunghezza dell'onda sinusoidale λ è legata alla velocità υ da una certa relazione esatta λ = υ / f, e dipende dalla frequenza f delle oscillazioni del campo. La velocità c di un'onda elettromagnetica nel vuoto è una delle costanti fisiche fondamentali: la velocità della luce nel vuoto.
Poiché Maxwell dichiarava la finitezza della velocità di propagazione di un'onda elettromagnetica, ciò creava una contraddizione tra la sua ipotesi e la teoria del lungo raggio allora accettata, secondo la quale la velocità di propagazione delle onde avrebbe dovuto essere infinita. La teoria di Maxwell fu quindi chiamata la teoria dell'azione a corto raggio.
In un'onda elettromagnetica, la trasformazione dei campi elettrico e magnetico l'uno nell'altro avviene simultaneamente, quindi, le densità volumetriche di energia magnetica e energia elettrica sono uguali tra loro. Pertanto, è vera l'affermazione che i moduli dell'intensità del campo elettrico e dell'induzione del campo magnetico sono interconnessi in ogni punto nello spazio dalla seguente relazione:
Un'onda elettromagnetica nel processo della sua propagazione crea un flusso di energia elettromagnetica, e se consideriamo l'area in un piano perpendicolare alla direzione della propagazione dell'onda, allora in breve tempo una certa quantità di energia elettromagnetica si muoverà attraverso di essa. La densità del flusso di energia elettromagnetica è la quantità di energia trasportata da un'onda elettromagnetica attraverso la superficie di un'area unitaria per unità di tempo. Sostituendo i valori della velocità, così come l'energia magnetica ed elettrica, possiamo ottenere un'espressione per la densità di flusso in termini delle quantità E e B.
Poiché la direzione di propagazione dell'energia dell'onda coincide con la direzione della velocità di propagazione dell'onda, il flusso di energia che si propaga in un'onda elettromagnetica può essere specificato utilizzando un vettore diretto allo stesso modo della velocità di propagazione dell'onda. Questo vettore è chiamato "vettore di Poynting" - in onore del fisico britannico Henry Poynting, che sviluppò nel 1884 la teoria della propagazione del flusso di energia del campo elettromagnetico. La densità del flusso di energia delle onde è misurata in W/mq.
Quando un campo elettrico agisce su una sostanza, in essa compaiono piccole correnti, che sono un movimento ordinato di particelle elettricamente cariche. Queste correnti nel campo magnetico di un'onda elettromagnetica sono soggette all'azione della forza Ampère, che è diretta in profondità nella sostanza. La forza di Ampere e genera di conseguenza pressione.
Questo fenomeno fu successivamente, nel 1900, indagato e confermato sperimentalmente dal fisico russo Pyotr Nikolaevich Lebedev, il cui lavoro sperimentale fu molto importante per confermare la teoria dell'elettromagnetismo di Maxwell e la sua futura accettazione e approvazione.
Il fatto che un'onda elettromagnetica eserciti una pressione consente di giudicare la presenza di un impulso meccanico in un campo elettromagnetico, esprimibile per unità di volume in termini di densità volumetrica dell'energia elettromagnetica e velocità di propagazione dell'onda nel vuoto:
Poiché la quantità di moto è associata al movimento della massa, è possibile introdurre un concetto come massa elettromagnetica, e quindi per un'unità di volume questo rapporto (secondo SRT) assumerà il carattere di una legge universale della natura, e sarà valido per qualsiasi corpo materiale, indipendentemente dalla forma della materia. E il campo elettromagnetico è quindi simile a un corpo materiale: ha energia W, massa m, quantità di moto p e una velocità di propagazione finita v. Cioè, il campo elettromagnetico è una delle forme di materia che esiste effettivamente in natura.
Per la prima volta nel 1888, Heinrich Hertz confermò sperimentalmente la teoria elettromagnetica di Maxwell. Ha dimostrato empiricamente la realtà delle onde elettromagnetiche e ne ha studiato le proprietà come la rifrazione e l'assorbimento in vari mezzi, nonché il riflesso delle onde dalle superfici metalliche.
Hertz misurò la lunghezza d'onda e dimostrò che la velocità di propagazione di un'onda elettromagnetica è uguale alla velocità della luce. Il lavoro sperimentale di Hertz fu l'ultimo passo verso il riconoscimento della teoria elettromagnetica di Maxwell. Sette anni dopo, nel 1895, il fisico russo Alexander Stepanovich Popov utilizzò le onde elettromagnetiche per creare comunicazioni wireless.
Nei circuiti CC, le cariche si muovono a velocità costante e le onde elettromagnetiche in questo caso non vengono irradiate nello spazio. Perché avvenga l'irraggiamento è necessario utilizzare un'antenna in cui siano eccitate correnti alternate, cioè correnti che cambiano rapidamente direzione.
Nella sua forma più semplice, un dipolo elettrico è adatto ad emettere onde elettromagnetiche. taglia piccola, il cui momento di dipolo cambierebbe rapidamente nel tempo. È un tale dipolo che oggi viene chiamato "dipolo hertziano", la cui dimensione è parecchie volte inferiore alla lunghezza d'onda che emette.
Quando emesso da un dipolo hertziano, il flusso massimo di energia elettromagnetica cade su un piano perpendicolare all'asse del dipolo. Nessuna energia elettromagnetica viene emessa lungo l'asse del dipolo. Negli esperimenti più importanti di Hertz, i dipoli elementari sono stati utilizzati sia per emettere che per ricevere onde elettromagnetiche, ed è stata dimostrata l'esistenza di onde elettromagnetiche.
Concetti generali sulle onde elettromagnetiche
Nella lezione di oggi considereremo un argomento così necessario come le onde elettromagnetiche. E questo argomento è importante, se non altro perché tutti i nostri vita moderna associato a trasmissioni televisive, radiofoniche e comunicazioni mobili. Pertanto, vale la pena sottolineare che tutto ciò viene effettuato a causa delle onde elettromagnetiche.
Passiamo ora a una considerazione più dettagliata della questione relativa alle onde elettromagnetiche e, prima di tutto, daremo voce alla definizione di tali onde.
Come già sai, un'onda è una perturbazione che si propaga nello spazio, cioè se da qualche parte si è verificata una sorta di perturbazione e si diffonde in tutte le direzioni, allora possiamo dire che la propagazione di questa perturbazione non è altro che un fenomeno ondulatorio .
Le onde elettromagnetiche sono tali oscillazioni elettromagnetiche che si propagano nello spazio con una velocità finita, che dipende dalle proprietà del mezzo. In altre parole, possiamo dire che un'onda elettromagnetica si chiama campo elettromagnetico che si propaga nello spazio o disturbo elettromagnetico.
Iniziamo la nostra discussione con il fatto che la teoria delle onde elettromagnetiche del campo elettromagnetico è stata creata per la prima volta dallo scienziato inglese James Maxwell. La cosa più interessante e curiosa di questo lavoro è che si scopre che i campi elettrico e magnetico, come sai, e poiché è stato dimostrato che esistono insieme. Ma si scopre che possono esistere completamente in assenza di qualsiasi sostanza. Questa è una conclusione molto importante ed è stata fatta nelle opere di James Clerk Maxwell.
Si scopre che un campo elettromagnetico può esistere anche dove non c'è sostanza. Qui abbiamo detto che le onde sonore sono presenti solo dove c'è un mezzo. Cioè, le vibrazioni che si verificano con le particelle hanno la capacità di essere trasmesse solo dove ci sono particelle che hanno la capacità di trasmettere questo disturbo.
Ma, per quanto riguarda il campo elettromagnetico, può esistere dove non c'è sostanza e non ci sono particelle. E così, il campo elettromagnetico esiste nel vuoto, il che significa che se creiamo determinate condizioni e possiamo, per così dire, creare un disturbo elettromagnetico generale nello spazio, allora, di conseguenza, questo disturbo ha la capacità di diffondersi in tutte le direzioni. E questo è esattamente ciò che avremo un'onda elettromagnetica.
La prima persona che è stata in grado di produrre l'emissione di un'onda elettromagnetica, e la ricezione di un'onda elettromagnetica, è stato lo scienziato tedesco Heinrich Hertz. È stato il primo a creare un'installazione di questo tipo per l'emissione e la ricezione di un'onda elettromagnetica.
La prima cosa che dobbiamo dire qui è che per emettere un'onda elettromagnetica, abbiamo bisogno, ovviamente, di una carica elettrica che si muove abbastanza velocemente. Dobbiamo creare un tale dispositivo in cui ci sarà una carica elettrica in rapido movimento o accelerata.
Heinrich Hertz, con l'aiuto dei suoi esperimenti, ha dimostrato che per ottenere un'onda elettromagnetica potente e sufficientemente percepibile, una carica elettrica in movimento deve oscillare ad una frequenza molto elevata, cioè dell'ordine di diverse decine di migliaia di hertz. Va inoltre sottolineato che se tale oscillazione si verifica alla carica, attorno ad essa si genererà un campo elettromagnetico alternato che si propagherà in tutte le direzioni. Cioè, sarà un'onda elettromagnetica.
Proprietà delle onde elettromagnetiche
È anche necessario notare il fatto che un'onda elettromagnetica, ovviamente, ha determinate proprietà, ed era su queste proprietà che era precisamente indicato nelle opere di Maxwell.
Va anche notato che le proprietà delle onde elettromagnetiche presentano alcune differenze e dipendono anche molto dalla sua lunghezza. A seconda delle proprietà e delle lunghezze d'onda, le onde elettromagnetiche sono suddivise in intervalli. Hanno una scala piuttosto condizionale, poiché gli intervalli vicini hanno la proprietà di sovrapporsi l'un l'altro.
Non sarà superfluo sapere che alcune aree hanno proprietà comuni. Queste proprietà includono:
capacità di penetrazione;
ad alta velocità distribuzione in materia;
impatto sul corpo umano, sia positivo che negativo, ecc.
I tipi di onde elettromagnetiche includono onde radio, raggi ultravioletti e infrarossi, luce visibile, nonché raggi X, radiazioni gamma e altri.
E ora consideriamo attentamente la tabella sottostante e studiamo più in dettaglio come possono essere classificate le onde elettromagnetiche, quali tipi di radiazioni, sorgenti di radiazioni e la loro frequenza sono:
Curiosità sulle onde elettromagnetiche
Probabilmente, non sarà un segreto per nessuno che lo spazio che ci circonda sia permeato di radiazioni elettromagnetiche. Tale radiazione è associata non solo alle antenne telefoniche e radio, ma anche ai corpi che ci circondano, la Terra, il Sole e le stelle. A seconda della frequenza delle oscillazioni, le onde elettromagnetiche possono avere nomi diversi, ma la loro essenza è simile. Tali onde elettromagnetiche includono sia onde radio che radiazioni infrarosse, luce visibile e raggi X, nonché raggi del biocampo.
Una fonte di energia così illimitata come un campo elettromagnetico è la causa dell'oscillazione cariche elettriche atomi e molecole. Da ciò ne consegue che, oscillando, la carica si muove con accelerazione e contemporaneamente irradia onde elettromagnetiche.
Impatto delle onde elettromagnetiche sulla salute umana
Da molti anni gli scienziati si preoccupano del problema dell'influenza dei campi elettromagnetici sulla salute di esseri umani, animali e piante, e quindi dedicano molto tempo alla ricerca e allo studio di questo problema.
Probabilmente ognuno di voi è stato in discoteca e ha prestato attenzione al fatto che sotto l'influenza delle lampade ultraviolette, i vestiti di colore chiaro hanno iniziato a brillare. Questo tipo di radiazioni non rappresenta un pericolo per gli organismi viventi.
Ma quando si visita un solarium o si utilizzano lampade a raggi ultravioletti per scopi medici, è necessario utilizzare una protezione per gli occhi, poiché tale esposizione può causare una perdita della vista a breve termine.
Inoltre, quando si utilizzano lampade germicide a raggi ultravioletti, che vengono utilizzate per disinfettare le stanze, è necessario prestare la massima attenzione e quando le si utilizza è necessario lasciare la stanza, poiché influiscono negativamente sulla pelle umana e sulle piante, provocando ustioni fogliari.
Ma oltre alle fonti di radiazioni e ai vari dispositivi che ci circondano, il corpo umano ha anche i suoi campi elettrici e magnetici. Ma dovresti anche esserne consapevole corpo umano durante tutta la sua vita, i campi elettromagnetici tendono a cambiare costantemente.
Per determinare il campo elettromagnetico di una persona, viene utilizzato un dispositivo così accurato come un encefalografo. Utilizzando questo dispositivo, è possibile misurare con elevata precisione il campo elettromagnetico di una persona e determinarne l'attività nella corteccia cerebrale. Grazie all'emergere di un dispositivo come un encefalografo, è diventato possibile diagnosticare varie malattie anche in una fase iniziale.
M. Faraday ha introdotto il concetto di campo:
un campo elettrostatico attorno a una carica a riposo
intorno alle cariche in movimento (corrente) c'è un campo magnetico.
Nel 1830, M. Faraday scoprì il fenomeno dell'induzione elettromagnetica: quando il campo magnetico cambia, si forma un campo elettrico a vortice.
Figura 2.7 - Campo elettrico a vortice
Dove, 
- vettore di intensità del campo elettrico, 
- vettore di induzione magnetica.
Un campo magnetico alternato crea un campo elettrico a vortice.
Nel 1862 D.K. Maxwell ha avanzato un'ipotesi: quando il campo elettrico cambia, si forma un campo magnetico a vortice.
Nacque l'idea di un singolo campo elettromagnetico.
Figura 2.8 - Campo elettromagnetico unificato.
Il campo elettrico alternato crea un campo magnetico a vortice.
Campo elettromagnetico- questa è una forma speciale di materia - una combinazione di campi elettrici e magnetici. I campi elettrici e magnetici variabili esistono simultaneamente e formano un unico campo elettromagnetico. È materiale:
Si manifesta in azione sia su cariche a riposo che in movimento;
Si diffonde a una velocità elevata ma finita;
Esiste indipendentemente dalla nostra volontà e dai nostri desideri.
A un tasso di carica pari a zero, c'è solo un campo elettrico. A una velocità di carica costante, viene generato un campo elettromagnetico.
Con il movimento accelerato della carica viene emessa un'onda elettromagnetica che si propaga nello spazio con una velocità finita .
Lo sviluppo dell'idea delle onde elettromagnetiche appartiene a Maxwell, ma Faraday sapeva già della loro esistenza, sebbene avesse paura di pubblicare l'opera (fu letta più di 100 anni dopo la sua morte).
La condizione principale per l'emergere di un'onda elettromagnetica è il movimento accelerato delle cariche elettriche.
Cos'è un'onda elettromagnetica, è facile immaginare il seguente esempio. Se lanci un sasso sulla superficie dell'acqua, sulla superficie si formano onde che divergono in cerchi. Si muovono dalla fonte del loro verificarsi (perturbazione) con una certa velocità di propagazione. Per le onde elettromagnetiche, i disturbi sono campi elettrici e magnetici che si muovono nello spazio. Un campo elettromagnetico variabile nel tempo provoca necessariamente un campo magnetico alternato e viceversa. Questi campi sono interconnessi.
La principale fonte dello spettro delle onde elettromagnetiche è la stella del sole. Parte dello spettro delle onde elettromagnetiche vede l'occhio umano. Questo spettro è compreso tra 380...780 nm (Fig. 2.1). Nello spettro visibile, l'occhio percepisce la luce in modo diverso. Le oscillazioni elettromagnetiche con diverse lunghezze d'onda provocano la sensazione di luce con colori diversi.
Figura 2.9 - Spettro delle onde elettromagnetiche
Parte dello spettro delle onde elettromagnetiche è utilizzato per le trasmissioni e le comunicazioni radiofoniche e televisive. La fonte delle onde elettromagnetiche è un filo (antenna) in cui fluttuano le cariche elettriche. Il processo di formazione dei campi, iniziato vicino al filo, gradualmente, punto per punto, cattura l'intero spazio. Maggiore è la frequenza della corrente alternata che passa attraverso il filo e genera un campo elettrico o magnetico, più intense sono le onde radio di una data lunghezza create dal filo.
Radio(lat. radio - emetti, emetti raggi ← raggio - raggio) - un tipo di comunicazione wireless in cui le onde radio che si propagano liberamente nello spazio vengono utilizzate come portante del segnale.
onde radio(da radio...), onde elettromagnetiche con lunghezza d'onda > 500 µm (frequenza< 6×10 12 Гц).
Le onde radio sono campi elettrici e magnetici che cambiano nel tempo. La velocità di propagazione delle onde radio nello spazio libero è di 300.000 km/s. Sulla base di ciò, è possibile determinare la lunghezza dell'onda radio (m).
λ=300/f, dove f - frequenza (MHz)
Le vibrazioni sonore dell'aria create durante una conversazione telefonica vengono convertite dal microfono in vibrazioni elettriche di frequenza sonora, che vengono trasmesse tramite fili all'apparecchiatura dell'abbonato. Lì, all'altro capo della linea, con l'ausilio dell'emettitore del telefono, vengono convertiti in vibrazioni dell'aria percepite dall'abbonato come suoni. Nella telefonia i mezzi di comunicazione sono i cavi, nella radiodiffusione le onde radio.
Il "cuore" del trasmettitore di qualsiasi stazione radio è un generatore, un dispositivo che genera oscillazioni di frequenza elevata, ma rigorosamente costante per una determinata stazione radio. Queste oscillazioni a radiofrequenza, amplificate alla potenza richiesta, entrano nell'antenna ed eccitano nello spazio circostante oscillazioni elettromagnetiche esattamente della stessa frequenza: le onde radio. La velocità di rimozione delle onde radio dall'antenna della stazione radio è pari alla velocità della luce: 300.000 km/s, che è quasi un milione di volte più veloce della propagazione del suono nell'aria. Ciò significa che se un trasmettitore fosse acceso presso la stazione di trasmissione di Mosca in un determinato momento, le sue onde radio raggiungerebbero Vladivostok in meno di 1/30 s e il suono durante questo periodo avrebbe il tempo di propagarsi solo 10-11 M.
Le onde radio si propagano non solo nell'aria, ma anche dove non ce n'è, ad esempio nello spazio. In questo differiscono dalle onde sonore, per le quali è assolutamente necessaria l'aria o qualche altro mezzo denso, come l'acqua.
Onda elettromagnetica
è un campo elettromagnetico che si propaga nello spazio (oscillazioni dei vettori 
). Vicino alla carica, i campi elettrico e magnetico cambiano con uno sfasamento p/2.
Figura 2.10 - Campo elettromagnetico unificato.
A grande distanza dalla carica, i campi elettrico e magnetico cambiano di fase.
Figura 2.11 - Variazione di fase nei campi elettrico e magnetico.
L'onda elettromagnetica è trasversale.
La direzione della velocità dell'onda elettromagnetica coincide con la direzione del movimento della vite destra quando si gira la maniglia del succhiello vettoriale 
al vettore 
.
Figura 2.12 - Onda elettromagnetica.
Inoltre, in un'onda elettromagnetica, la relazione 
, dove c è la velocità della luce nel vuoto.
Maxwell calcolò teoricamente l'energia e la velocità delle onde elettromagnetiche.
Così, l'energia delle onde è direttamente proporzionale alla quarta potenza della frequenza. Ciò significa che per fissare più facilmente l'onda è necessario che sia di alta frequenza.
Le onde elettromagnetiche furono scoperte da G. Hertz (1887).
Un circuito oscillatorio chiuso non irradia onde elettromagnetiche: tutta l'energia del campo elettrico del condensatore viene convertita nell'energia del campo magnetico della bobina. La frequenza di oscillazione è determinata dai parametri del circuito oscillatorio: 
.
Figura 2.13 - Circuito oscillatorio.
Per aumentare la frequenza è necessario diminuire L e C, cioè trasforma la bobina in un filo dritto e, come 
, ridurre l'area delle lastre e allargarle alla massima distanza. Questo dimostra che otteniamo, in sostanza, un conduttore rettilineo.
Tale dispositivo è chiamato vibratore Hertz. La parte centrale è tagliata e collegata a un trasformatore ad alta frequenza. Tra le estremità dei fili, su cui sono fissati piccoli conduttori sferici, salta una scintilla elettrica, che è la sorgente dell'onda elettromagnetica. L'onda si propaga in modo tale che il vettore dell'intensità del campo elettrico oscilli nel piano in cui si trova il conduttore.
Figura 2.14 - Vibratore Hertz.
Se lo stesso conduttore (antenna) è posizionato parallelamente all'emettitore, le cariche in esso contenute oscilleranno e deboli scintille salteranno tra i conduttori.
Hertz scoprì le onde elettromagnetiche in un esperimento e ne misurò la velocità, che coincideva con quella calcolata da Maxwell e pari a c=3. 10 8 m/sec.
Un campo elettrico alternato genera un campo magnetico alternato, che a sua volta genera un campo elettrico alternato, cioè un'antenna che eccita uno dei campi provoca la comparsa di un unico campo elettromagnetico. La proprietà più importante di questo campo è che si propaga sotto forma di onde elettromagnetiche.
La velocità di propagazione delle onde elettromagnetiche in un mezzo senza perdite dipende dalla permeabilità relativamente dielettrica e magnetica del mezzo. Per l'aria, la permeabilità magnetica del mezzo è uguale a uno, quindi la velocità di propagazione delle onde elettromagnetiche in questo caso è uguale alla velocità della luce.
L'antenna può essere un filo verticale alimentato da un generatore ad alta frequenza. Il generatore consuma energia per accelerare il movimento degli elettroni liberi nel conduttore e questa energia viene convertita in un campo elettromagnetico alternato, cioè onde elettromagnetiche. Maggiore è la frequenza della corrente del generatore, più velocemente cambia il campo elettromagnetico e più intensa è la guarigione dell'onda.
Al filo dell'antenna sono collegati sia un campo elettrico, le cui linee di forza iniziano con cariche positive e terminano con cariche negative, sia un campo magnetico, le cui linee si chiudono attorno alla corrente del filo. Come meno periodo oscillazioni, meno tempo resta all'energia dei campi legati per ritornare al filo (cioè al generatore) e più passa nei campi liberi, che si propagano ulteriormente sotto forma di onde elettromagnetiche. L'irradiazione effettiva delle onde elettromagnetiche avviene sotto la condizione di commensurabilità della lunghezza d'onda e della lunghezza del filo radiante.
Quindi, può essere determinato che onde radio- questo è un campo elettromagnetico non associato all'emettitore e ai dispositivi di formazione del canale, che si propaga liberamente nello spazio sotto forma di un'onda con una frequenza di oscillazione da 10 -3 a 10 12 Hz.
Le oscillazioni degli elettroni nell'antenna sono create da una sorgente di campi elettromagnetici che cambiano periodicamente con un periodo T. Se a un certo momento il campo all'antenna avesse avuto valore massimo, dopo un po' avrà lo stesso valore T. Durante questo periodo, il campo elettromagnetico che esisteva al momento iniziale all'antenna si sposterà a distanza
λ = υТ (1)
Si chiama la distanza minima tra due punti nello spazio in cui il campo ha lo stesso valore lunghezza d'onda. Come segue da (1), la lunghezza d'onda λ dipende dalla velocità della sua propagazione e dal periodo di oscillazione degli elettroni nell'antenna. Perché frequenza attuale F = 1/t, quindi la lunghezza d'onda λ = υ / F .
Il collegamento radio comprende le seguenti parti principali:
Trasmettitore
Ricevitore
Il mezzo in cui si propagano le onde radio.
Il trasmettitore e il ricevitore sono elementi controllabili del ponte radio, poiché è possibile aumentare la potenza del trasmettitore, collegare un'antenna più efficiente e aumentare la sensibilità del ricevitore. Il mezzo è un elemento incontrollato del collegamento radio.
La differenza tra una linea di comunicazione radio e le linee cablate è che le linee cablate utilizzano fili o cavi come collegamento di collegamento, che sono elementi controllati (è possibile modificare i loro parametri elettrici).
La radiazione elettromagnetica esiste esattamente finché vive il nostro Universo. Ha svolto un ruolo chiave nell'evoluzione della vita sulla Terra. Si tratta infatti di una perturbazione dello stato del campo elettromagnetico che si propaga nello spazio.
Caratteristiche della radiazione elettromagnetica
Qualsiasi onda elettromagnetica è descritta utilizzando tre caratteristiche.
1. Frequenza.
2. Polarizzazione.
Polarizzazione- uno dei principali attributi dell'onda. Descrive l'anisotropia trasversale delle onde elettromagnetiche. La radiazione è considerata polarizzata quando tutte le oscillazioni delle onde si verificano sullo stesso piano.
Questo fenomeno è attivamente utilizzato nella pratica. Ad esempio, al cinema quando si proiettano film in 3D.
Con l'aiuto della polarizzazione, gli occhiali IMAX separano l'immagine, a cui è destinato occhi diversi. 
Frequenzaè il numero di creste d'onda che passano dall'osservatore (in questo caso, il rivelatore) in un secondo. Misurato in hertz.
Lunghezza d'onda- una distanza specifica tra i punti più vicini di radiazione elettromagnetica, le cui oscillazioni si verificano in una fase.
La radiazione elettromagnetica può propagarsi in quasi tutti i mezzi: dalla materia densa al vuoto.
La velocità di propagazione nel vuoto è di 300 mila km al secondo.
vista interessante sulla natura e le proprietà delle onde EM, guarda il video qui sotto:
Tipi di onde elettromagnetiche
Tutta la radiazione elettromagnetica è divisa per frequenza. 
1. Onde radio. Ci sono corti, ultracorti, extra lunghi, lunghi, medi.
La lunghezza delle onde radio varia da 10 km a 1 mm e da 30 kHz a 300 GHz.
Le loro fonti possono essere sia attività umane che vari fenomeni atmosferici naturali.
2. . La lunghezza d'onda è compresa tra 1 mm e 780 nm e può raggiungere fino a 429 THz. La radiazione infrarossa è anche chiamata radiazione termica. La base di tutta la vita sul nostro pianeta.
3. Luce visibile. Lunghezza 400 - 760/780nm. Di conseguenza, oscilla tra 790-385 THz. Ciò include l'intero spettro di radiazioni che può essere visto dall'occhio umano.
4. . La lunghezza d'onda è più corta rispetto alla radiazione infrarossa.
Può raggiungere fino a 10 nm. tali onde sono molto grandi - circa 3x10 ^ 16 Hz.
5. Raggi X. onde 6x10 ^ 19 Hz e la lunghezza è di circa 10 nm - 17:00.
6. Onde gamma. Ciò include qualsiasi radiazione, che è maggiore rispetto ai raggi X e la lunghezza è inferiore. La fonte di tali onde elettromagnetiche sono processi cosmici e nucleari.
Ambito di applicazione
Da qualche parte dalla fine del XIX secolo, tutto il progresso umano è stato associato all'applicazione pratica delle onde elettromagnetiche.
La prima cosa degna di nota è la comunicazione radio. Ha permesso alle persone di comunicare, anche se erano lontane l'una dall'altra.
Le trasmissioni via satellite, le telecomunicazioni sono ulteriori sviluppi radio primitivo.
Sono queste tecnologie che hanno plasmato l'immagine dell'informazione società moderna.
Le fonti di radiazioni elettromagnetiche dovrebbero essere considerate come grandi impianti industriali, nonché varie linee elettriche.
Le onde elettromagnetiche sono utilizzate attivamente negli affari militari (radar, dispositivi elettrici complessi). Inoltre, la medicina non ha fatto a meno del loro uso. La radiazione infrarossa può essere utilizzata per trattare molte malattie.
Raggi X aiutare a determinare il danno ai tessuti interni di una persona.
Con l'aiuto dei laser, vengono eseguite una serie di operazioni che richiedono la precisione dei gioielli. 
L'importanza delle radiazioni elettromagnetiche nella vita pratica di una persona è difficile da sopravvalutare.
Video sovietico sul campo elettromagnetico:
Possibile impatto negativo sull'uomo
Nonostante la loro utilità, forti sorgenti di radiazioni elettromagnetiche possono causare i seguenti sintomi:
Fatica;
Nausea.
L'eccessiva esposizione a determinati tipi di onde provoca danni agli organi interni, centrali sistema nervoso, cervello. Sono possibili cambiamenti nella psiche umana.
Un video interessante sull'effetto delle onde EM su una persona:
Per evitare tali conseguenze, quasi tutti i paesi del mondo hanno standard che disciplinano la sicurezza elettromagnetica. Ogni tipo di radiazione ha i propri documenti normativi (standard igienici, standard di sicurezza dalle radiazioni). L'effetto delle onde elettromagnetiche sugli esseri umani non è completamente compreso, pertanto l'OMS raccomanda di ridurne al minimo l'impatto.