Žiarenie elektromagnetických vĺn, ktoré prechádza zmenou frekvencie kmitov nábojov, mení vlnovú dĺžku a nadobúda rôzne vlastnosti. Človek je doslova obklopený zariadeniami, ktoré vysielajú a prijímajú elektromagnetické vlny. to Mobilné telefóny, rozhlas, TV vysielanie, röntgenové prístroje v zdravotníckych zariadeniach a pod. Aj ľudské telo má elektromagnetické pole a čo je veľmi zaujímavé, každý orgán má svoju vlastnú frekvenciu žiarenia. Šíriace sa emitované nabité častice na seba navzájom pôsobia, vyvolávajú zmenu frekvencie kmitov a produkciu energie, ktorú je možné využiť na kreatívne aj deštruktívne účely.
Elektromagnetická radiácia. všeobecné informácie
Elektromagnetické žiarenie je zmena stavu a intenzity šírenia elektromagnetických kmitov spôsobená interakciou elektrického a magnetického poľa.
Hlbokú štúdiu vlastností charakteristických pre elektromagnetické žiarenie vykonávajú:
- elektrodynamika;
- optika;
- rádiofyzika.
Žiarenie elektromagnetických vĺn vzniká a šíri sa v dôsledku kolísania nábojov, pri ktorých sa uvoľňuje energia. Majú vzor šírenia podobný mechanickým vlnám. Pohyb nábojov je charakteristický zrýchlením – časom sa mení ich rýchlosť, čo je zásadná podmienka pre vyžarovanie elektromagnetických vĺn. Výkon vlny priamo súvisí so silou zrýchlenia a je jej priamo úmerný.
Ukazovatele, ktoré určujú vlastnosti elektromagnetická radiácia:
- frekvencia oscilácií nabitých častíc;
- vlnová dĺžka emitovaného prúdu;
- polarizácia.
Elektrické pole, ktoré je najbližšie k oscilačnému náboju, podlieha zmenám. Časový interval strávený týmito zmenami sa bude rovnať časovému intervalu oscilácií náboja. Pohyb náboja možno prirovnať k vibráciám telesa zaveseného na pružine, rozdiel je len vo frekvencii pohybu.
Pojem „žiarenie“ zahŕňa elektromagnetické polia, ktoré sa rútia čo najďalej od zdroja výskytu a so zväčšujúcou sa vzdialenosťou strácajú na intenzite a vytvárajú vlnu.
Šírenie elektromagnetických vĺn
Diela Maxwella a ním objavené zákony elektromagnetizmu umožňujú získať oveľa viac informácií, ako môžu poskytnúť fakty, na ktorých je štúdia založená. Napríklad jedným zo záverov založených na zákonoch elektromagnetizmu je záver, že elektromagnetická interakcia má konečnú rýchlosť šírenia.
Ak sa budeme riadiť teóriou pôsobenia na veľké vzdialenosti, potom dostaneme, že sila, ktorá ovplyvňuje elektrický náboj v stacionárnom stave, mení svoje ukazovatele pri zmene umiestnenia susedného náboja. Podľa tejto teórie náboj doslova „cíti“ prítomnosť svojho druhu cez vákuum a okamžite prevezme akciu.
Sformované koncepty akcie na krátke vzdialenosti majú úplne iný pohľad na to, čo sa deje. Pohybujúci sa náboj má striedavé elektrické pole, ktoré zase prispieva k vzniku striedavého magnetického poľa v blízkom priestore. Potom striedavé magnetické pole vyvoláva výskyt elektrického a tak ďalej v reťazci.
Dochádza teda k „rozrušeniu“ elektromagnetického poľa, spôsobenému zmenou umiestnenia náboja v priestore. Šíri sa a v dôsledku toho ovplyvňuje existujúce pole a mení ho. Po dosiahnutí susedného náboja „vyrušenie“ zmení ukazovatele sily, ktorá naň pôsobí. Stáva sa to nejaký čas po premiestnení prvého náboja.
Maxwell sa s nadšením zaoberal problematikou princípu šírenia elektromagnetických vĺn. Čas a námaha vložená do toho sa nakoniec vyplatila. Dokázal existenciu konečnej rýchlosti tohto procesu a dal to matematické zdôvodnenie.
Realita existencie elektromagnetického poľa je potvrdená prítomnosťou konečnej rýchlosti „poruchy“ a zodpovedá rýchlosti svetla v priestore bez atómov (vákuu).
Stupnica elektromagnetického žiarenia
Vesmír je vyplnený elektromagnetickými poľami s rôznym rozsahom žiarenia a radikálne odlišnými vlnovými dĺžkami, ktoré sa môžu meniť od niekoľkých desiatok kilometrov až po nepatrný zlomok centimetra. Umožňujú získať informácie o objektoch nachádzajúcich sa vo veľkých vzdialenostiach od Zeme.
Na základe výroku Jamesa Maxwella o rozdiele v dĺžke elektromagnetických vĺn bola vyvinutá špeciálna stupnica, ktorá obsahuje klasifikáciu rozsahov existujúcich frekvencií a dĺžok žiarenia, ktoré tvoria striedavé magnetické pole v priestore.
G. Hertz a P. N. Lebedev vo svojej práci experimentálne dokázali správnosť Maxwellových tvrdení a podložili fakt, že svetelné žiarenie sú vlny elektromagnetického poľa krátkej dĺžky, ktoré vznikajú prirodzeným kmitaním atómov a molekúl.
Medzi rozsahmi nie sú žiadne ostré prechody, ale tiež nemajú jasné hranice. Bez ohľadu na frekvenciu žiarenia všetky body na stupnici opisujú elektromagnetické vlny, ktoré sa objavujú v dôsledku zmeny polohy nabitých častíc. Vlastnosti nábojov ovplyvňuje vlnová dĺžka. Keď sa zmenia jeho ukazovatele, zmenia sa reflexné, penetračné schopnosti, úroveň viditeľnosti atď.
Charakteristické vlastnosti elektromagnetických vĺn im umožňujú voľne sa šíriť vo vákuu aj v priestore vyplnenom hmotou. Treba poznamenať, že pri pohybe vo vesmíre žiarenie mení svoje správanie. Vo vákuu sa rýchlosť šírenia žiarenia nemení, pretože frekvencia oscilácií je úzko prepojená s vlnovou dĺžkou.
Elektromagnetické vlny rôznych rozsahov a ich vlastnosti
Medzi elektromagnetické vlny patria:
- nízkofrekvenčné vlny. Vyznačuje sa frekvenciou oscilácií najviac 100 kHz. Tento rozsah sa používa na prevádzku elektrických zariadení a motorov, napríklad mikrofónu alebo reproduktora, telefónnych sietí, ako aj v oblasti rozhlasového vysielania, filmového priemyslu atď. Vlny nízkofrekvenčného rozsahu sa líšia od tých s vyššou frekvenciou kmitov o skutočný pokles rýchlosti šírenia v pomere k odmocnina ich frekvencie. Významný príspevok k objavu a štúdiu nízkofrekvenčných vĺn mali Lodge a Tesla.
- Rádiové vlny. Objav rádiových vĺn Hertzom v roku 1886 dal svetu možnosť prenášať informácie bez použitia drôtov. Dĺžka rádiovej vlny ovplyvňuje charakter jej šírenia. Sú ako frekvencie zvukové vlny, vznikajú v dôsledku striedavého prúdu (v procese rádiovej komunikácie prúdi striedavý prúd do prijímača - antény). Vysokofrekvenčné rádiové vlny prispievajú k výraznému vyžarovaniu rádiových vĺn do okolitého priestoru, čo dáva jedinečná príležitosť prenášať informácie na veľké vzdialenosti (rozhlas, televízia). Tento druh mikrovlnného žiarenia sa používa na komunikáciu vo vesmíre, ako aj v každodennom živote. Dobrým pomocníkom pre gazdinky sa stala napríklad mikrovlnná mikrovlnná rúra, ktorá vysiela rádiové vlny.
- Infračervené žiarenie (nazývané aj "tepelné"). Podľa klasifikácie stupnice elektromagnetického žiarenia je oblasť šírenia infračerveného žiarenia po rádiových vlnách a pred viditeľným svetlom. Infračervené vlny vyžarujú všetky telesá, ktoré vyžarujú teplo. Príkladmi zdrojov takéhoto žiarenia sú kachle, batérie používané na vykurovanie, založené na prenose tepla vody, žiarovky. K dnešnému dňu boli vyvinuté špeciálne zariadenia, ktoré umožňujú vidieť predmety v úplnej tme, ktoré vyžarujú teplo. Hady majú takéto prirodzené senzory na rozpoznanie tepla v oblasti očí. To im umožňuje sledovať korisť a loviť v noci. Infračervené žiarenie človek využíva napríklad na vykurovanie budov, na sušenie zeleniny a dreva, v oblasti vojenských záležitostí (napríklad prístroje nočného videnia alebo termokamery), na bezdrôtové ovládanie audiocentra alebo televízora a iných zariadení pomocou diaľkové ovládanie.
- viditeľné svetlo. Má svetelné spektrum od červenej po fialovú a je vnímaná ľudským okom, čo je hlavný rozlišovací znak. Farba vyžarovaná na rôznych vlnových dĺžkach má elektrochemický účinok na systém zrakového vnímania človeka, ale nie je zahrnutá v sekcii vlastností elektromagnetických vĺn v tomto rozsahu.
- Ultrafialové žiarenie. Nie je fixované ľudským okom a má menšiu vlnovú dĺžku ako fialové svetlo. Ultrafialové lúče v malých dávkach vyvolávajú terapeutický účinok, podporujú tvorbu vitamínu D, pôsobia baktericídne a priaznivo pôsobia na centrálny nervový systém. Nadmerná saturácia prostredia ultrafialovými lúčmi vedie k poškodeniu koža a zničenie sietnice, preto oční lekári odporúčajú používať slnečné okuliare počas letných mesiacov. Ultrafialové žiarenie sa používa v medicíne (UV lúče sa používajú na kremenné lampy), na autentifikáciu bankovky, na zábavné účely na diskotékach (takéto osvetlenie spôsobuje rozžiarenie svetlých materiálov), ako aj na určenie vhodnosti jedla.
- Röntgenové žiarenie. Takéto vlny nie sú viditeľné pre ľudské oko. Majú úžasnú vlastnosť, že prenikajú cez vrstvy hmoty, čím sa vyhýbajú silnej absorpcii, ktorá je pre viditeľné svetelné lúče nedostupná. Žiarenie prispieva k vzniku žiary niektorých druhov kryštálov a ovplyvňuje fotografický film. Používa sa v oblasti medicíny na diagnostiku chorôb vnútorné orgány a na liečbu určitého zoznamu chorôb, na kontrolu defektov vnútornej štruktúry výrobkov, ako aj zvarov v technológii.
- Gama žiarenie. Elektromagnetické žiarenie s najkratšou vlnovou dĺžkou, ktoré vyžaruje jadrá atómu. Zníženie vlnovej dĺžky vedie k zmenám ukazovateľov kvality. Gama žiarenie má mnohonásobne väčšiu prenikavú silu ako röntgenové žiarenie. Dokáže prejsť cez betónový múr hrubý jeden meter a dokonca aj cez olovené bariéry hrubé niekoľko centimetrov. V priebehu rozpadu látok alebo jednoty sa uvoľňujú základné prvky atómu, čo sa nazýva žiarenie. Takéto vlny sú klasifikované ako rádioaktívne žiarenie. Pri výbuchu jadrová hlavica na krátky čas vzniká elektromagnetické pole, ktoré je produktom reakcie medzi lúčmi gama spektra a neutrónmi. Je to tiež hlavný prvok jadrové zbrane, ktorý má škodlivý účinok, úplne blokuje alebo narúša činnosť rádiovej elektroniky, káblovej komunikácie a systémov, ktoré zabezpečujú napájanie. Taktiež, keď vybuchne jadrová zbraň, uvoľní sa veľa energie.
závery
Vlny elektromagnetického poľa, ktoré majú určitú dĺžku a sú v určitom rozsahu kolísania, môžu mať pozitívny vplyv na ľudské telo a jeho úroveň prispôsobenia sa životné prostredie, vďaka vývoju pomocných elektrických spotrebičov a negatívnym až deštruktívnym vplyvom na ľudské zdravie a životné prostredie.
V roku 1864 James Clerk Maxwell predpovedal možnosť existencie elektromagnetických vĺn vo vesmíre. Toto tvrdenie predložil na základe záverov vyplývajúcich z analýzy všetkých v tom čase známych experimentálnych údajov týkajúcich sa elektriny a magnetizmu.
Maxwell matematicky zjednotil zákony elektrodynamiky prepojením elektrických a magnetické javy, a tak dospel k záveru, že elektrické a magnetické pole porodiť jeden druhého.
Spočiatku zdôrazňoval skutočnosť, že vzťah medzi magnetickými a elektrickými javmi nie je symetrický a zaviedol pojem „vír elektrické pole“, ktorý ponúka svoje vlastné, skutočne nové vysvetlenie tohto fenoménu elektromagnetická indukcia, ktorý objavil Faraday: "akákoľvek zmena v magnetickom poli vedie k tomu, že sa v okolitom priestore objaví vírivé elektrické pole s uzavretými siločiarami."
Spravodlivé bolo podľa Maxwella opačné tvrdenie, že „zmena elektrického poľa vyvoláva vznik magnetického poľa v okolitom priestore“, ale toto tvrdenie zostalo spočiatku iba hypotézou.
Maxwell zapísal systém matematických rovníc, ktorý dôsledne popisoval zákony vzájomných premien magnetických a elektrických polí, sa tieto rovnice neskôr stali základnými rovnicami elektrodynamiky a začali sa nazývať „Maxwellove rovnice“ na počesť veľkého vedca, ktorý ich zapísal. Maxwellova hypotéza založená na napísaných rovniciach mala niekoľko mimoriadne dôležitých záverov pre vedu a techniku, ktoré sú uvedené nižšie.
Elektromagnetické vlny skutočne existujú
Vo vesmíre môžu existovať priečne elektromagnetické vlny, ktoré sa šíria v čase. To, že vlny sú priečne, naznačuje fakt, že vektory magnetickej indukcie B a intenzity elektrického poľa E sú navzájom kolmé a oba ležia v rovine kolmej na smer šírenia elektromagnetickej vlny.
Rýchlosť šírenia elektromagnetických vĺn v hmote je konečná a je určená elektrickým a magnetické vlastnosti materiál, ktorým sa vlna šíri. V tomto prípade dĺžka sínusovej vlny λ súvisí s rýchlosťou υ určitým presným vzťahom λ = υ / f a závisí od frekvencie f kmitov poľa. Rýchlosť c elektromagnetickej vlny vo vákuu je jednou zo základných fyzikálnych konštánt - rýchlosť svetla vo vákuu.
Keďže Maxwell deklaroval konečnosť rýchlosti šírenia elektromagnetickej vlny, vznikol tým rozpor medzi jeho hypotézou a vtedy prijatou teóriou dlhého dosahu, podľa ktorej mala byť rýchlosť šírenia vĺn nekonečná. Maxwellova teória sa preto nazývala teóriou pôsobenia na krátku vzdialenosť.
V elektromagnetickej vlne dochádza k vzájomnej transformácii elektrického a magnetického poľa súčasne, preto sa objemové hustoty magnetickej energie a elektrická energia sú si navzájom rovné. Preto platí tvrdenie, že moduly intenzity elektrického poľa a indukcie magnetického poľa sú prepojené v každom bode v priestore nasledujúcim vzťahom:
Elektromagnetická vlna v procese svojho šírenia vytvára tok elektromagnetickej energie a ak uvažujeme plochu v rovine kolmej na smer šírenia vlny, tak sa ňou za krátky čas presunie určité množstvo elektromagnetickej energie. Hustota toku elektromagnetickej energie je množstvo energie prenášanej elektromagnetickou vlnou cez povrch jednotky plochy za jednotku času. Dosadením hodnôt rýchlosti, ako aj magnetickej a elektrickej energie môžeme získať vyjadrenie hustoty toku z hľadiska veličín E a B.
Keďže smer šírenia energie vĺn sa zhoduje so smerom rýchlosti šírenia vĺn, tok energie šíriaci sa v elektromagnetickej vlne možno špecifikovať pomocou vektora smerovaného rovnakým spôsobom ako rýchlosť šírenia vĺn. Tento vektor sa nazýva "Poyntingov vektor" - na počesť britského fyzika Henryho Poyntinga, ktorý v roku 1884 vypracoval teóriu šírenia toku energie elektromagnetického poľa. Hustota toku energie vĺn sa meria vo W/m2.
Keď na látku pôsobí elektrické pole, objavujú sa v nej malé prúdy, ktoré sú usporiadaným pohybom elektricky nabitých častíc. Tieto prúdy v magnetickom poli elektromagnetickej vlny sú vystavené pôsobeniu ampérovej sily, ktorá smeruje hlboko do látky. Ampérovú silu a v dôsledku toho vytvára tlak.
Tento jav neskôr, v roku 1900, skúmal a experimentálne potvrdil ruský fyzik Pjotr Nikolajevič Lebedev, ktorého experimentálne práce boli veľmi dôležité pre potvrdenie Maxwellovej teórie elektromagnetizmu a jej prijatie a schválenie v budúcnosti.
Skutočnosť, že elektromagnetická vlna pôsobí tlakom, umožňuje posúdiť prítomnosť mechanického impulzu v elektromagnetickom poli, ktorý možno pre jednotku objemu vyjadriť objemovou hustotou elektromagnetickej energie a rýchlosťou šírenia vlny vo vákuu:
Keďže hybnosť je spojená s pohybom hmoty, je možné zaviesť taký pojem ako elektromagnetická hmotnosť a potom pre jednotkový objem tento pomer (v súlade s SRT) nadobudne charakter univerzálneho prírodného zákona a bude platiť pre akékoľvek hmotné telá, bez ohľadu na formu hmoty. A elektromagnetické pole je potom podobné hmotnému telesu – má energiu W, hmotnosť m, hybnosť p a konečnú rýchlosť šírenia v. To znamená, že elektromagnetické pole je jednou z foriem hmoty, ktorá skutočne existuje v prírode.
Prvýkrát v roku 1888 Heinrich Hertz experimentálne potvrdil Maxwellovu elektromagnetickú teóriu. Empiricky dokázal realitu elektromagnetických vĺn a študoval ich vlastnosti ako lom a absorpciu v rôznych prostrediach, ako aj odraz vĺn od kovových povrchov.
Hertz zmeral vlnovú dĺžku a ukázal, že rýchlosť šírenia elektromagnetickej vlny sa rovná rýchlosti svetla. Hertzova experimentálna práca bola posledným krokom k uznaniu Maxwellovej elektromagnetickej teórie. O sedem rokov neskôr, v roku 1895, použil ruský fyzik Alexander Stepanovič Popov elektromagnetické vlny na vytvorenie bezdrôtovej komunikácie.
V jednosmerných obvodoch sa náboje pohybujú konštantnou rýchlosťou a elektromagnetické vlny v tomto prípade nie sú vyžarované do priestoru. Aby sa vyžarovanie uskutočnilo, je potrebné použiť anténu, v ktorej sú vybudené striedavé prúdy, teda prúdy, ktoré rýchlo menia svoj smer.
Vo svojej najjednoduchšej forme je elektrický dipól vhodný na vysielanie elektromagnetických vĺn. malá veľkosť, ktorého dipólový moment by sa časom rýchlo menil. Práve takémuto dipólu sa dnes hovorí „hertzovský dipól“, ktorého veľkosť je niekoľkonásobne menšia ako vlnová dĺžka, ktorú vyžaruje.
Pri vyžarovaní Hertzovým dipólom dopadá maximálny tok elektromagnetickej energie na rovinu kolmú na os dipólu. Pozdĺž osi dipólu sa nevyžaruje žiadna elektromagnetická energia. V najvýznamnejších Hertzových experimentoch boli elementárne dipóly použité na vysielanie aj prijímanie elektromagnetických vĺn a existencia elektromagnetických vĺn bola dokázaná.
Všeobecné pojmy o elektromagnetických vlnách
V dnešnej lekcii zvážime takú potrebnú tému, ako sú elektromagnetické vlny. A táto téma je dôležitá, už len preto, že všetky naše moderný život spojené s televíznym, rozhlasovým vysielaním a mobilná komunikácia. Preto je potrebné zdôrazniť, že toto všetko sa deje v dôsledku elektromagnetických vĺn.
Teraz prejdime k podrobnejšiemu zváženiu problematiky súvisiacej s elektromagnetickými vlnami a v prvom rade vyslovíme definíciu takýchto vĺn.
Ako už viete, vlna je porucha šíriaca sa priestorom, to znamená, že ak niekde nastala nejaká porucha, ktorá sa šíri všetkými smermi, potom môžeme povedať, že šírenie tejto poruchy nie je nič iné ako vlnový jav. .
Elektromagnetické vlny sú také elektromagnetické kmity, ktoré sa šíria v priestore s konečnou rýchlosťou, ktorá závisí od vlastností prostredia. Inými slovami, môžeme povedať, že elektromagnetické vlnenie sa nazýva elektromagnetické pole šíriace sa v priestore alebo elektromagnetické rušenie.
Začnime našu diskusiu tým, že teóriu elektromagnetických vĺn elektromagnetického poľa ako prvý vytvoril anglický vedec James Maxwell. Najzaujímavejšie a najzaujímavejšie na tejto práci je, že sa ukázalo, že elektrické a magnetické polia, ako viete, a keďže bolo dokázané, že existujú spolu. Ale ukazuje sa, že môžu existovať úplne bez akejkoľvek látky. Toto je veľmi dôležitý záver a bol urobený v dielach Jamesa Clerka Maxwella.
Ukazuje sa, že elektromagnetické pole môže existovať aj tam, kde nie je žiadna látka. Tu sme povedali, že zvukové vlny sú prítomné len tam, kde je médium. To znamená, že vibrácie, ktoré sa vyskytujú pri časticiach, majú schopnosť prenášať sa len tam, kde sú častice, ktoré majú schopnosť prenášať toto rušenie.
Ale čo sa týka elektromagnetického poľa, môže existovať tam, kde nie je žiadna látka a nie sú tam žiadne častice. Elektromagnetické pole teda existuje vo vákuu, čo znamená, že ak vytvoríme určité podmienky a môžeme takpovediac vytvoriť všeobecnú elektromagnetickú poruchu v priestore, potom má táto porucha schopnosť šíriť sa všetkými smermi. A to je presne to, čo budeme mať elektromagnetické vlnenie.
Prvý človek, ktorý dokázal vyprodukovať emisiu elektromagnetickej vlny a príjem elektromagnetickej vlny, bol nemecký vedec Heinrich Hertz. Ako prvý vytvoril takúto inštaláciu na vysielanie a príjem elektromagnetickej vlny.
Prvá vec, ktorú tu musíme povedať, je, že na vyžarovanie elektromagnetickej vlny potrebujeme, samozrejme, dosť rýchlo sa pohybujúci elektrický náboj. Musíme vytvoriť také zariadenie, kde bude veľmi rýchlo sa pohybujúci alebo zrýchlený elektrický náboj.
Heinrich Hertz pomocou svojich experimentov dokázal, že na získanie silnej a dostatočne vnímateľnej elektromagnetickej vlny musí pohybujúci sa elektrický náboj kmitať s veľmi vysokou frekvenciou, teda rádovo niekoľko desiatok tisíc hertzov. Treba tiež zdôrazniť, že ak k takémuto kmitaniu dôjde pri náboji, potom sa okolo neho vytvorí striedavé elektromagnetické pole, ktoré sa bude šíriť všetkými smermi. To znamená, že to bude elektromagnetická vlna.
Vlastnosti elektromagnetických vĺn
Je tiež potrebné poznamenať, že elektromagnetická vlna má, samozrejme, určité vlastnosti, a práve o týchto vlastnostiach to bolo presne naznačené v prácach Maxwella.
Treba tiež poznamenať, že vlastnosti elektromagnetických vĺn majú určité rozdiely a tiež veľmi závisia od ich dĺžky. V závislosti od vlastností a vlnových dĺžok sa elektromagnetické vlny delia na rozsahy. Majú skôr podmienenú škálu, pretože susedné rozsahy majú vlastnosti vzájomného prekrývania.
Nebude zbytočné vedieť, že niektoré oblasti majú spoločné vlastnosti. Tieto vlastnosti zahŕňajú:
Schopnosť penetrácie;
vysoká rýchlosť distribúcia v hmote;
vplyv na ľudský organizmus, pozitívny aj negatívny atď.
Typy elektromagnetických vĺn zahŕňajú rádiové vlny, ultrafialové a infračervené rozsahy, viditeľné svetlo, ako aj röntgenové, gama žiarenie a iné.
A teraz pozorne zvážime nižšie uvedenú tabuľku a podrobnejšie si preštudujme, ako možno klasifikovať elektromagnetické vlny, aké sú typy žiarenia, zdroje žiarenia a ich frekvencia:
Zaujímavé fakty o elektromagnetických vlnách
Pravdepodobne pre nikoho nebude tajomstvom, že priestor, ktorý nás obklopuje, je preniknutý elektromagnetickým žiarením. Takéto žiarenie je spojené nielen s telefónnymi a rádiovými anténami, ale aj s telesami okolo nás, Zemou, Slnkom a hviezdami. V závislosti od frekvencie kmitov môžu mať elektromagnetické vlny rôzne názvy, ale ich podstata je podobná. Takéto elektromagnetické vlny zahŕňajú rádiové vlny a Infra červená radiácia a viditeľné svetlo a röntgenové lúče, ako aj lúče biopoľa.
Príčinou oscilácií je taký neobmedzený zdroj energie, akým je elektromagnetické pole elektrické náboje atómov a molekúl. Z toho vyplýva, že pri oscilácii sa náboj pohybuje so zrýchlením a súčasne vyžaruje elektromagnetické vlny.
Vplyv elektromagnetických vĺn na ľudské zdravie
Vedci sa už dlhé roky zaoberajú problémom vplyvu elektromagnetických polí na zdravie ľudí, zvierat a rastlín, a preto venujú veľa času výskumu a štúdiu tohto problému.
Pravdepodobne každý z vás bol na diskotékach a venoval pozornosť tomu, že pod vplyvom ultrafialových lámp začalo svietiť oblečenie svetlých farieb. Tento typ žiarenia nepredstavuje nebezpečenstvo pre živé organizmy.
Pri návšteve solária alebo pri používaní ultrafialových lámp na lekárske účely je však potrebné používať ochranu očí, pretože takáto expozícia môže spôsobiť krátkodobú stratu zraku.
Taktiež pri používaní ultrafialových germicídnych lámp, ktoré sa používajú na dezinfekciu miestností, musíte byť mimoriadne opatrní a pri ich používaní musíte miestnosť opustiť, pretože nepriaznivo ovplyvňujú ľudskú pokožku, ako aj rastliny a spôsobujú popáleniny listov.
No okrem zdrojov žiarenia a rôznych zariadení, ktoré nás obklopujú, má ľudské telo aj svoje elektrické a magnetické polia. Ale aj to by ste si mali uvedomiť Ľudské telo počas jeho života sa elektromagnetické polia majú tendenciu neustále meniť.
Na určenie elektromagnetického poľa osoby sa používa také presné zariadenie ako encefalograf. Pomocou tohto prístroja je možné s vysokou presnosťou merať elektromagnetické pole človeka a určiť jeho aktivitu v mozgovej kôre. Vďaka vzniku takého zariadenia, ako je encefalograf, bolo možné diagnostikovať rôzne choroby aj v ranom štádiu.
M. Faraday predstavil pojem poľa:
elektrostatické pole okolo pokojového náboja
okolo pohybujúcich sa nábojov (prúdu) je magnetické pole.
V roku 1830 objavil M. Faraday fenomén elektromagnetickej indukcie: pri zmene magnetického poľa vzniká vírivé elektrické pole.
Obrázok 2.7 - Vírivé elektrické pole
kde, 
- vektor intenzity elektrického poľa, 
- vektor magnetickej indukcie.
Striedavé magnetické pole vytvára vírivé elektrické pole.
V roku 1862 D.K. Maxwell predložil hypotézu: keď sa elektrické pole zmení, vznikne vírivé magnetické pole.
Vznikla myšlienka jediného elektromagnetického poľa.
Obrázok 2.8 - Jednotné elektromagnetické pole.
Striedavé elektrické pole vytvára vírivé magnetické pole.
Elektromagnetické pole- ide o špeciálnu formu hmoty - kombináciu elektrického a magnetického poľa. Premenlivé elektrické a magnetické polia existujú súčasne a tvoria jediné elektromagnetické pole. Ide o materiál:
Prejavuje sa pôsobením na pokojové aj pohyblivé náboje;
Šíri sa vysokou, ale konečnou rýchlosťou;
Existuje nezávisle od našej vôle a túžob.
Pri nulovej rýchlosti nabíjania existuje iba elektrické pole. Pri konštantnej rýchlosti nabíjania sa vytvára elektromagnetické pole.
Pri zrýchlenom pohybe náboja sa vyžaruje elektromagnetická vlna, ktorá sa šíri v priestore konečnou rýchlosťou .
Vývoj myšlienky elektromagnetických vĺn patrí Maxwellovi, ale Faraday už vedel o ich existencii, hoci sa bál zverejniť dielo (čítalo sa viac ako 100 rokov po jeho smrti).
Hlavnou podmienkou pre vznik elektromagnetickej vlny je zrýchlený pohyb elektrických nábojov.
Čo je to elektromagnetická vlna, je ľahké si predstaviť nasledujúci príklad. Ak hodíte kamienok na hladinu vody, na hladine sa vytvoria vlny rozchádzajúce sa v kruhoch. Pohybujú sa od zdroja svojho výskytu (poruchy) s určitou rýchlosťou šírenia. Pre elektromagnetické vlny sú poruchy elektrické a magnetické polia pohybujúce sa v priestore. Časovo premenné elektromagnetické pole nevyhnutne spôsobuje striedavé magnetické pole a naopak. Tieto polia sú vzájomne prepojené.
Hlavným zdrojom spektra elektromagnetických vĺn je hviezda Slnka. Časť spektra elektromagnetických vĺn vidí ľudské oko. Toto spektrum leží v rozmedzí 380...780 nm (obr. 2.1). Vo viditeľnom spektre oko vníma svetlo inak. Elektromagnetické oscilácie s rôznymi vlnovými dĺžkami spôsobujú vnem svetla s rôznymi farbami.
Obrázok 2.9 - Spektrum elektromagnetických vĺn
Časť spektra elektromagnetických vĺn sa využíva na účely rozhlasového a televízneho vysielania a komunikácie. Zdrojom elektromagnetických vĺn je drôt (anténa), v ktorom kolíšu elektrické náboje. Proces vzniku polí, ktorý sa začal pri drôte, postupne, bod po bode, zachytáva celý priestor. Čím vyššia je frekvencia striedavého prúdu prechádzajúceho drôtom a vytvárajúceho elektrické alebo magnetické pole, tým intenzívnejšie sú rádiové vlny danej dĺžky vytvorené drôtom.
Rádio(lat. rádio - vyžarovať, vyžarovať lúče ← polomer - lúč) - druh bezdrôtovej komunikácie, pri ktorej sa ako nosič signálu využívajú rádiové vlny voľne sa šíriace priestorom.
rádiové vlny(z rádia...), elektromagnetické vlny s vlnovou dĺžkou > 500 µm (frekvencia< 6×10 12 Гц).
Rádiové vlny sú elektrické a magnetické polia, ktoré sa časom menia. Rýchlosť šírenia rádiových vĺn vo voľnom priestore je 300 000 km/s. Na základe toho môžete určiť dĺžku rádiovej vlny (m).
λ=300/f, kde f - frekvencia (MHz)
Zvukové vibrácie vzduchu vznikajúce počas telefonického rozhovoru sú premieňané mikrofónom na elektrické vibrácie zvukovej frekvencie, ktoré sú prenášané vodičmi do zariadenia účastníka. Tam sa na druhom konci linky pomocou vysielača telefónu premieňajú na vzduchové vibrácie vnímané účastníkom ako zvuky. V telefóne sú prostriedkom komunikácie drôty, v rozhlasovom vysielaní rádiové vlny.
„Srdcom“ vysielača akejkoľvek rádiostanice je generátor – zariadenie, ktoré pre danú rádiostanicu generuje kmity vysokej, no prísne konštantnej frekvencie. Tieto rádiofrekvenčné kmity, zosilnené na požadovaný výkon, vstupujú do antény a vybudia v okolitom priestore elektromagnetické kmity presne rovnakej frekvencie – rádiové vlny. Rýchlosť odstraňovania rádiových vĺn z antény rádiovej stanice sa rovná rýchlosti svetla: 300 000 km/s, čo je takmer miliónkrát rýchlejšie ako šírenie zvuku vzduchom. To znamená, že ak by sa na Moskovskej vysielacej stanici v určitom čase zapol vysielač, jeho rádiové vlny by dosiahli Vladivostok za menej ako 1/30 s a zvuk by sa počas tejto doby stihol šíriť iba 10-11 m.
Rádiové vlny sa šíria nielen vo vzduchu, ale aj tam, kde žiadne nie sú, napríklad vo vesmíre. V tom sa líšia od zvukových vĺn, pre ktoré je absolútne nevyhnutný vzduch alebo iné husté médium, napríklad voda.
elektromagnetická vlna
je elektromagnetické pole šíriace sa v priestore (oscilácie vektorov 
). V blízkosti náboja sa elektrické a magnetické polia menia s fázovým posunom p/2.
Obrázok 2.10 - Jednotné elektromagnetické pole.
Vo veľkej vzdialenosti od náboja sa elektrické a magnetické polia menia vo fáze.
Obrázok 2.11 - Fázová zmena elektrických a magnetických polí.
Elektromagnetická vlna je priečna.
Smer rýchlosti elektromagnetickej vlny sa zhoduje so smerom pohybu pravej skrutky pri otáčaní rukoväte vektorového gimletu 
do vektora 
.
Obrázok 2.12 - Elektromagnetická vlna.
Navyše v elektromagnetickej vlne je vzťah 
, kde c je rýchlosť svetla vo vákuu.
Maxwell teoreticky vypočítal energiu a rýchlosť elektromagnetických vĺn.
Touto cestou, energia vĺn je priamo úmerná štvrtej mocnine frekvencie. To znamená, že na ľahšie fixovanie vlny je potrebné, aby bola vysokofrekvenčná.
Elektromagnetické vlny objavil G. Hertz (1887).
Uzavretý oscilačný obvod nevyžaruje elektromagnetické vlny: všetka energia elektrického poľa kondenzátora sa premení na energiu magnetického poľa cievky. Frekvencia kmitania je určená parametrami oscilačného obvodu: 
.
Obrázok 2.13 - Oscilačný obvod.
Pre zvýšenie frekvencie je potrebné znížiť L a C, t.j. otočte cievku na rovný drôt a ako 
zmenšite plochu platní a roztiahnite ich na maximálnu vzdialenosť. To ukazuje, že v podstate dostaneme priamy vodič.
Takéto zariadenie sa nazýva Hertzov vibrátor. Stred je vyrezaný a pripojený k vysokofrekvenčnému transformátoru. Medzi koncami drôtov, na ktorých sú upevnené malé guľové vodiče, preskočí elektrická iskra, ktorá je zdrojom elektromagnetickej vlny. Vlna sa šíri tak, že vektor intenzity elektrického poľa kmitá v rovine, v ktorej sa vodič nachádza.
Obrázok 2.14 - Hertzov vibrátor.
Ak je ten istý vodič (anténa) umiestnený rovnobežne s žiaričom, tak náboje v ňom budú oscilovať a medzi vodičmi budú preskakovať slabé iskry.
Hertz objavil elektromagnetické vlny v experimente a zmeral ich rýchlosť, ktorá sa zhodovala s rýchlosťou vypočítanou Maxwellom a rovnala sa c=3. 108 m/s.
Striedavé elektrické pole generuje striedavé magnetické pole, ktoré zase generuje striedavé elektrické pole, to znamená, že anténa, ktorá budí jedno z polí, spôsobuje výskyt jediného elektromagnetického poľa. Najdôležitejšou vlastnosťou tohto poľa je, že sa šíri vo forme elektromagnetických vĺn.
Rýchlosť šírenia elektromagnetických vĺn v bezstratovom prostredí závisí od relatívnej dielektrickej a magnetickej permeability média. Pre vzduch je magnetická permeabilita média rovná jednej, preto sa rýchlosť šírenia elektromagnetických vĺn v tomto prípade rovná rýchlosti svetla.
Anténa môže byť vertikálny drôt napájaný vysokofrekvenčným generátorom. Generátor vynakladá energiu na urýchlenie pohybu voľných elektrónov vo vodiči a táto energia sa premieňa na striedavé elektromagnetické pole, teda elektromagnetické vlny. Čím vyššia je frekvencia prúdu generátora, tým rýchlejšie sa mení elektromagnetické pole a tým intenzívnejšie je hojenie vĺn.
K anténnemu drôtu je pripojené elektrické pole, ktorého siločiary začínajú kladným a končiacim záporným nábojom, a magnetické pole, ktorého čiary sa uzatvárajú okolo prúdu drôtu. Ako kratšie obdobie kmitov, tým menej času zostáva na to, aby sa energia viazaných polí vrátila do drôtu (teda do generátora) a tým viac prechádza do voľných polí, ktoré sa šíria ďalej vo forme elektromagnetických vĺn. Efektívne vyžarovanie elektromagnetických vĺn nastáva za podmienky porovnateľnosti vlnovej dĺžky a dĺžky vyžarujúceho drôtu.
Dá sa teda určiť, že rádiová vlna- je to elektromagnetické pole, ktoré nie je spojené s vysielačom a zariadeniami tvoriacimi kanál, voľne sa šíriace priestorom vo forme vlny s frekvenciou kmitov 10 -3 až 10 12 Hz.
Oscilácie elektrónov v anténe sú vytvárané zdrojom periodicky sa meniaceho EMF s periódou T. Ak v určitom momente pole pri anténe malo maximálna hodnota, potom bude mať po určitom čase rovnakú hodnotu T. Počas tejto doby sa elektromagnetické pole, ktoré existovalo v počiatočnom okamihu pri anténe, presunie do diaľky
λ = υТ (1)
Minimálna vzdialenosť medzi dvoma bodmi v priestore, kde má pole rovnakú hodnotu, sa nazýva vlnová dĺžka. Ako vyplýva z (1), vlnová dĺžka λ závisí od rýchlosti jej šírenia a periódy kmitania elektrónov v anténe. Pretože frekvencia prúd f = 1/T, potom vlnová dĺžka λ = υ / f .
Rádiové spojenie obsahuje tieto hlavné časti:
Vysielač
Prijímač
Prostredie, v ktorom sa šíria rádiové vlny.
Vysielač a prijímač sú ovládateľné prvky rádiového spojenia, pretože je možné zvýšiť výkon vysielača, pripojiť účinnejšiu anténu a zvýšiť citlivosť prijímača. Médium je nekontrolovaným prvkom rádiového spojenia.
Rozdiel medzi rádiovým komunikačným vedením a drôtovým vedením je v tom, že drôtové vedenia využívajú ako spojovací článok vodiče alebo káble, ktoré sú ovládanými prvkami (môžete meniť ich elektrické parametre).
Elektromagnetické žiarenie existuje presne tak dlho, ako dlho žije náš vesmír. Zohral kľúčovú úlohu vo vývoji života na Zemi. V skutočnosti ide o poruchu stavu elektromagnetického poľa šíriaceho sa v priestore.
Charakteristika elektromagnetického žiarenia
Každá elektromagnetická vlna je opísaná pomocou troch charakteristík.
1. Frekvencia.
2. Polarizácia.
Polarizácia- jeden z hlavných atribútov vlny. Popisuje priečnu anizotropiu elektromagnetických vĺn. Žiarenie sa považuje za polarizované, keď sa všetky oscilácie vĺn vyskytujú v rovnakej rovine.
Tento jav sa v praxi aktívne využíva. Napríklad v kine pri premietaní 3D filmov.
Okuliare IMAX oddeľujú pomocou polarizácie obraz, na ktorý je určený iné oči. 
Frekvencia je počet vrcholov vĺn, ktoré prejdú okolo pozorovateľa (v tomto prípade detektora) za jednu sekundu. Merané v hertzoch.
Vlnová dĺžka- špecifická vzdialenosť medzi najbližšími bodmi elektromagnetického žiarenia, ktorého kmity sa vyskytujú v jednej fáze.
Elektromagnetické žiarenie sa môže šíriť takmer v akomkoľvek prostredí: od hustej hmoty po vákuum.
Rýchlosť šírenia vo vákuu je 300 tisíc km za sekundu.
zaujímavý pohľad o povahe a vlastnostiach EM vĺn, pozri video nižšie:
Druhy elektromagnetických vĺn
Všetko elektromagnetické žiarenie je rozdelené podľa frekvencie. 
1. Rádiové vlny. Existujú krátke, ultrakrátke, extra dlhé, dlhé, stredné.
Dĺžka rádiových vĺn sa pohybuje od 10 km do 1 mm a od 30 kHz do 300 GHz.
Ich zdrojom môžu byť ľudské aktivity aj rôzne prírodné atmosférické javy.
2. . Vlnová dĺžka leží v rozmedzí 1 mm - 780 nm a môže dosiahnuť až 429 THz. Infračervené žiarenie sa nazýva aj tepelné žiarenie. Základ všetkého života na našej planéte.
3. Viditeľné svetlo. Dĺžka 400 - 760/780nm. V súlade s tým kolíše medzi 790-385 THz. To zahŕňa celé spektrum žiarenia, ktoré môže ľudské oko vidieť.
4. . Vlnová dĺžka je kratšia ako pri infračervenom žiarení.
Môže dosiahnuť až 10 nm. takéto vlny sú veľmi veľké - asi 3x10 ^ 16 Hz.
5. Röntgenové lúče. vlny 6x10 ^ 19 Hz a dĺžka je asi 10 nm - 17 pm.
6. Gama vlny. To zahŕňa akékoľvek žiarenie, ktoré je väčšie ako pri röntgenových lúčoch a má menšiu dĺžku. Zdrojom takýchto elektromagnetických vĺn sú kozmické, jadrové procesy.
Pôsobnosť
Niekde od konca 19. storočia sa všetok pokrok ľudstva spájal s praktickou aplikáciou elektromagnetických vĺn.
Prvá vec, ktorá stojí za zmienku, je rádiová komunikácia. Umožnila ľuďom komunikovať, aj keď boli ďaleko od seba.
Satelitné vysielanie, telekomunikácie sú ďalší vývoj primitívne rádio.
Práve tieto technológie formovali informačný obraz moderná spoločnosť.
Za zdroje elektromagnetického žiarenia treba považovať veľké priemyselné zariadenia, ako aj rôzne elektrické vedenia.
Elektromagnetické vlny sa aktívne používajú vo vojenských záležitostiach (radar, zložité elektrické zariadenia). Ani medicína sa nezaobišla bez ich použitia. Infračervené žiarenie môže byť použité na liečbu mnohých chorôb.
röntgenové lúče pomáhajú určiť poškodenie vnútorných tkanív človeka.
Pomocou laserov sa vykonáva množstvo operácií, ktoré si vyžadujú šperkársku presnosť. 
Význam elektromagnetického žiarenia v praktickom živote človeka je ťažké preceňovať.
Sovietske video o elektromagnetickom poli:
Možný negatívny vplyv na človeka
Napriek svojej užitočnosti môžu silné zdroje elektromagnetického žiarenia spôsobiť nasledujúce príznaky:
únava;
Nevoľnosť.
Nadmerné vystavenie určitým typom vĺn spôsobuje poškodenie vnútorných orgánov, centrálnych nervový systém, mozog. Zmeny v ľudskej psychike sú možné.
Zaujímavé video o vplyve EM vĺn na človeka:
Aby sa predišlo takýmto následkom, takmer všetky krajiny sveta majú normy upravujúce elektromagnetickú bezpečnosť. Každý typ žiarenia má svoje vlastné regulačné dokumenty (hygienické normy, normy radiačnej bezpečnosti). Vplyv elektromagnetických vĺn na človeka nie je úplne známy, preto WHO odporúča minimalizovať ich vplyv.