Технички напредокима и задната страна. Глобална употреба разновидна опрема, напојувана со електрична енергија, предизвика загадување, кое го доби името - електромагнетна бучава. Во оваа статија ќе ја разгледаме природата на овој феномен, степенот на неговото влијание врз човечкото тело и заштитните мерки.
Што е тоа и извори на зрачење
Електромагнетното зрачење се електромагнетни бранови кои се појавуваат кога е нарушено магнетно или електрично поле. Модерна физикаго толкува овој процес во рамките на теоријата за двојност бран-честичка. Односно, минималниот дел од електромагнетното зрачење е квант, но во исто време има својства на фреквентно бранови кои ги одредуваат неговите главни карактеристики.
Спектарот на фреквенција на зрачење електро магнетно поле, ни овозможува да го класифицираме во следниве типови:
- радио фреквенција (тие вклучуваат радио бранови);
- термички (инфрацрвен);
- оптички (што е, видливи за око);
- зрачење во ултравиолетовиот спектар и тешко (јонизирано).
Детална илустрација на спектралниот опсег (скала електромагнетно зрачење), може да се види на сликата подолу.
Природата на изворите на зрачење
Во зависност од потеклото, изворите на зрачење електромагнетни брановиво светската практика вообичаено е да се класифицираат во два вида, имено:
- нарушувања на електромагнетното поле од вештачко потекло;
- зрачењето кое доаѓа од природни извори.
Зрачења кои произлегуваат од магнетното поле околу Земјата, електрични процеси во атмосферата на нашата планета, нуклеарна фузијаво длабочините на сонцето - сите тие се од природно потекло.
Што се однесува до вештачките извори, тие несакан ефектпредизвикани од работата на различни електрични механизми и уреди.
Зрачењето што произлегува од нив може да биде ниско и високо ниво. Степенот на интензитетот на зрачењето на електромагнетното поле целосно зависи од нивоата на моќност на изворите.
Примери на извори со високи нивоа на EMR вклучуваат:
- Електричните водови обично се високонапонски;
- сите видови електричен транспорт, како и придружната инфраструктура;
- телевизиски и радио кули, како и мобилни и мобилни комуникациски станици;
- инсталации за претворање на напонот на електричната мрежа (особено, бранови што произлегуваат од трансформатор или дистрибутивна трафостаница);
- лифтови и други видови опрема за подигање кои користат електромеханичка централа.
Вообичаените извори што емитуваат зрачење со ниско ниво ја вклучуваат следната електрична опрема:
- скоро сите уреди со CRT дисплеј (на пример: терминал за плаќање или компјутер);
- разни видови апарати за домаќинство, од пегли до системи за контрола на климата;
- инженерски системи кои обезбедуваат снабдување со електрична енергија на разни предмети(ова го вклучува не само кабелот за напојување, туку и поврзаната опрема, како што се приклучоците и броилата за електрична енергија).
Одделно, вреди да се истакне специјалната опрема што се користи во медицината што емитира тешко зрачење (апарати за рендген, МРИ, итн.).
Влијание врз луѓето
Во текот на бројни студии, радиобиолозите дојдоа до разочарувачки заклучок - долгорочното зрачење на електромагнетни бранови може да предизвика „експлозија“ на болести, односно предизвикува брз развој на патолошки процеси во човечкото тело. Покрај тоа, многу од нив предизвикуваат нарушувања на генетско ниво.
Видео: Како електромагнетното зрачење влијае на луѓето.
https://www.youtube.com/watch?v=FYWgXyHW93Q
Ова се случува поради фактот што електромагнетното поле високо ниво биолошка активност, што негативно влијае на живите организми. Факторот на влијание зависи од следниве компоненти:
- природата на произведеното зрачење;
- колку долго и со каков интензитет продолжува.
Ефектот врз човековото здравје на зрачењето, кое е од електромагнетна природа, директно зависи од локацијата. Може да биде или локално или општо. ВО вториот случајсе јавува изложеност од големи размери, како што е радијацијата произведена од далноводите.
Според тоа, локалното зрачење се однесува на изложеност на одредени области на телото. Електромагнетни бранови кои произлегуваат од електронски часовник или мобилен телефон, светол примерлокално влијание.
Одделно, неопходно е да се забележи термичкиот ефект на високофреквентното електромагнетно зрачење врз живата материја. Енергијата на полето се претвора во топлинска енергија (поради вибрациите на молекулите); овој ефект е основа за работа на индустриските микробранови емитери што се користат за загревање на различни супстанции. За разлика од неговите придобивки во производствените процеси, термичките ефекти врз човечкото тело можат да бидат штетни. Од радиобиолошка гледна точка, не се препорачува да се биде во близина на „топла“ електрична опрема.
Неопходно е да се земе предвид дека во секојдневниот живот редовно сме изложени на зрачење, а тоа се случува не само на работа, туку и дома или кога се движиме низ градот. Со текот на времето, биолошкиот ефект се акумулира и се интензивира. Како што се зголемува електромагнетниот шум, се зголемува бројот на карактеристични заболувања на мозокот или нервниот систем. Забележете дека радиобиологијата е прилично млада наука, така што штетата предизвикана на живите организми од електромагнетното зрачење не е темелно проучена.
Сликата го покажува нивото на електромагнетни бранови произведени од конвенционалните апарати за домаќинство.
Забележете дека нивото на јачина на полето значително се намалува со растојанието. Односно, за да се намали неговиот ефект, доволно е да се оддалечите од изворот на одредено растојание.
Формулата за пресметување на нормата (нормализација) на зрачењето на електромагнетното поле е наведена во соодветните GOST и SanPiNs.
Заштита од радијација
Во производството, апсорбирачките (заштитни) екрани активно се користат како средства за заштита од зрачење. За жал, не е можно да се заштитите од зрачење на електромагнетно поле користејќи таква опрема дома, бидејќи не е наменета за ова.
- за да го намалите влијанието на зрачењето на електромагнетното поле на речиси нула, треба да се оддалечите од далноводи, радио и телевизиски кули на растојание од најмалку 25 метри (моќта на изворот мора да се земе предвид);
- за CRT монитори и телевизори ова растојание е многу помало - околу 30 см;
- Електронските часовници не треба да се поставуваат блиску до перницата; оптималното растојание за нив е повеќе од 5 см;
- како за радио и Мобилни телефони, не се препорачува нивно приближување на 2,5 сантиметри.
Имајте на ум дека многу луѓе знаат колку е опасно да се стои покрај високонапонски далноводи, но повеќето луѓе не придаваат значење на обичните електрични апарати за домаќинство. Иако е доволно да се стави системска единицана подот или оддалечете го, и ќе се заштитите себеси и вашите најблиски. Ве советуваме да го направите ова, а потоа да ја измерите позадината од компјутерот користејќи детектор на зрачење на електромагнетно поле за јасно да го потврдите неговото намалување.
Овој совет важи и за поставувањето на фрижидерот, многумина го ставаат во близина на кујнската маса, што е практично, но небезбедно.
Ниту една табела не може да укаже на точното безбедно растојаниеод специфична електрична опрема, бидејќи зрачењето може да варира, и во зависност од моделот на уредот и од земјата на производство. ВО моменталноНе постои единствен меѓународен стандард, затоа различни земјистандардите може значително да се разликуваат.
Интензитетот на зрачење може точно да се одреди со помош на специјален уред - флуксметар. Според стандардите усвоени во Русија, максималната дозволена доза не треба да надминува 0,2 µT. Препорачуваме да направите мерења во станот со помош на горенаведениот уред за мерење на степенот на зрачење на електромагнетното поле.
Флуксметар - уред за мерење на степенот на зрачење на електромагнетно поле Обидете се да го намалите времето кога сте изложени на зрачење, односно немојте долго време да останете во близина на работните електрични уреди. На пример, воопшто не е потребно постојано да стоите покрај електричен шпорет или микробранова печка додека готвите. Што се однесува до електричната опрема, можете да забележите дека топлото не секогаш значи безбедно.
Секогаш исклучувајте ги електричните апарати кога не ги користите. Луѓето често оставаат вклучени разни уреди, не земајќи предвид дека во овој момент електромагнетното зрачење произлегува од електричната опрема. Исклучете го вашиот лаптоп, печатач или друга опрема; нема потреба повторно да се изложувате на радијација; запомнете ја вашата безбедност.
Земцова Екатерина.
Истражувачка работа.
Преземи:
Преглед:
За да користите прегледи на презентации, креирајте сметка на Google и најавете се на неа: https://accounts.google.com
Наслов на слајд:
„Скала на електромагнетно зрачење“. Работата ја заврши ученичка од 11 одделение: Екатерина Земцова Надгледник: Наталија Евгениевна Фирсова Волгоград 2016 г.
Содржина Вовед Електромагнетно зрачење Скала на електромагнетно зрачење Радио бранови Влијанието на радио брановите врз човечкото тело Како можете да се заштитите од радио бранови? Инфрацрвено зрачењеЕфект на инфрацрвеното зрачење врз телото Ултравиолетово зрачење Х-зраци зрачењеВлијание на Х-зраците врз луѓето Влијание на ултравиолетовото зрачење Влијание на гама зрачење изложеност на радијацијана жив организам Заклучоци
Вовед Електромагнетните бранови се неизбежни придружници на секојдневната удобност. Тие го пробиваат просторот околу нас и нашите тела: изворите на ЕМ зрачење ги загреваат и осветлуваат домовите, служат за готвење и обезбедуваат инстантна комуникација со кој било агол на светот.
Релевантност Влијанието на електромагнетните бранови врз човечкото тело денес е предмет на честа дебата. Сепак, не се опасни самите електромагнетни бранови, без кои ниту еден уред навистина не може да работи, туку нивната информативна компонента, која не може да се открие со конвенционалните осцилоскопи.* Осцилоскоп е уред дизајниран да ги проучува амплитудните параметри на електричниот сигнал *
Цели: Детално разгледајте го секој тип на електромагнетно зрачење Идентификувајте го влијанието што го има врз здравјето на луѓето
Електромагнетното зрачење е нарушување (промена на состојбата) на електромагнетното поле што се шири во вселената. Електромагнетното зрачење се дели на: радио бранови (почнувајќи од ултра долги бранови), инфрацрвено зрачење, ултравиолетово зрачење, зрачење на Х-зраци, гама зрачење (тврдо)
Скалата на електромагнетното зрачење е севкупноста на сите фреквентни опсези на електромагнетното зрачење. Како спектрални карактеристикиелектромагнетно зрачење, се користат следните количини: Бранова должина Фреквенција на осцилација Фотонска енергија (квантно на електромагнетно поле)
Радио брановите се електромагнетно зрачење со бранови должини во електромагнетниот спектар подолги од инфрацрвената светлина. Радио брановите имаат фреквенции од 3 kHz до 300 GHz и соодветни бранови должини од 1 милиметар до 100 километри. Како и сите други електромагнетни бранови, радио брановите се движат со брзина на светлината. Природни извори на радио бранови се молњите и астрономските објекти. Вештачки создадените радио бранови се користат за фиксни и мобилни радио комуникации, радио емитување, радари и други системи за навигација, комуникациски сателити, компјутерски мрежии други безброј апликации.
Радио брановите се поделени на фреквенциски опсези: долги бранови, средни бранови, кратки бранови и ултракратки бранови. Брановите во овој опсег се нарекуваат долги бранови бидејќи нивната ниска фреквенција одговара на долга бранова должина. Тие можат да се шират на илјадници километри, бидејќи можат да одат наоколу површината на земјата. Затоа, многу меѓународни радио станици емитуваат програма на долги бранови. Долги бранови.
Тие не се шират на многу долги растојанија, бидејќи можат да се рефлектираат само од јоносферата (еден од слоевите на атмосферата на Земјата). Преносите со средни бранови подобро се примаат ноќе кога се зголемува рефлексивноста на јоносферскиот слој. Средни бранови
Кратките бранови се рефлектираат многу пати од површината на Земјата и од јоносферата, поради што се шират на многу долги растојанија. Емитувањата од радио станица со кратки бранови може да се примаат од другата страна глобус. -Може да се рефлектира само од површината на Земјата и затоа се погодни за емитување само на многу кратки растојанија. Стерео звукот често се пренесува на VHF брановите бидејќи тие имаат помали пречки. Ултракратки бранови (VHF)
Влијанието на радио брановите врз човечкото тело Кои параметри се разликуваат во влијанието на радио брановите врз телото? Термичкиот ефект може да се објасни со примерот на човечкото тело: кога наидувате на пречка на патот - човечкото тело, брановите продираат во него. Кај луѓето, тие се апсорбираат од горниот слој на кожата. Во овој случај, таа е формирана топлинска енергија, кој се излачува од циркулаторниот систем. 2. Нетермички ефект на радио бранови. Типичен пример се брановите што произлегуваат од антената на мобилниот телефон. Овде можете да обрнете внимание на експериментите спроведени од научниците со глодари. Тие беа во можност да го докажат влијанието на нетермичките радио бранови врз нив. Сепак, тие не можеа да ја докажат својата штета на човечкото тело. Тоа е она што успешно го користат и поддржувачите и противниците на мобилните комуникации, манипулирајќи со свеста на луѓето.
Човечката кожа, поточно нејзините надворешни слоеви, впива (апсорбира) радио бранови, како резултат на што се ослободува топлина, која апсолутно точно може да се измери експериментално. Максималното дозволено зголемување на температурата за човечкото тело е 4 степени. Следи дека за сериозни последици човек мора да биде изложен долгорочна изложеностдоста моќни радио бранови, што е малку веројатно во секојдневните животни услови. Нашироко е познато дека електромагнетното зрачење го попречува приемот на висококвалитетен ТВ сигнал. Радио брановите се смртоносни опасни за сопствениците на електрични пејсмејкери - вторите имаат јасен праг над кој електромагнетното зрачење кое опкружува лице не треба да се зголемува.
Уреди со кои човек се среќава во текот на својот живот Мобилни телефони; антени за пренос на радио; радиотелефони на системот DECT; мрежни безжични уреди; Bluetooth уреди; скенери за тело; бебешки телефони; електрични апарати за домаќинство; високонапонски линиипренос на енергија
Како да се заштитите од радио бранови? Единствениот ефикасен метод е да се држите подалеку од нив. Дозата на зрачење се намалува пропорционално на растојанието: колку помалку, толку е лицето подалеку од емитерот. Апаратите за домаќинство (дупчалки, правосмукалки) формираат електрични магнетни полиња околу кабелот за напојување ако жиците не се правилно поставени. Колку е поголема моќноста на уредот, толку е поголемо неговото влијание. Можете да се заштитите ако ги ставите што подалеку од луѓето. Уредите што не се во употреба мора да се исклучат од мрежата.
Инфрацрвеното зрачење се нарекува и „термичко“ зрачење бидејќи инфрацрвеното зрачење од загреаните објекти човечката кожа го доживува како чувство на топлина. Во овој случај, брановите должини што ги емитува телото зависат од температурата на загревање: колку е повисока температурата, толку е пократка брановата должина и поголем е интензитетот на зрачење. Спектарот на зрачење на апсолутно црно тело на релативно ниски (до неколку илјади Келвини) температури лежи главно во овој опсег. Инфрацрвеното зрачење се емитува од возбудени атоми или јони. Инфрацрвено зрачење
Длабочината на пенетрација и, соодветно, загревањето на телото со инфрацрвено зрачење зависи од брановата должина. Зрачењето со кратки бранови може да навлезе во телото до длабочина од неколку сантиметри и да ги загрее внатрешните органи, додека зрачењето со долги бранови се задржува од влагата содржана во ткивата и ја зголемува температурата на телото. Изложеноста на интензивно инфрацрвено зрачење на мозокот е особено опасно - може да предизвика топлотен удар. За разлика од другите видови на зрачење, како што се рендген, микробранови и ултравиолетово зрачење, инфрацрвеното зрачење со нормален интензитет нема негативно влијание врз телото. Влијанието на инфрацрвеното зрачење врз телото
Ултравиолетовото зрачење е електромагнетно зрачење невидливо за окото, лоцирано на спектарот помеѓу видливото и рендгенското зрачење. Ултравиолетово зрачење Опсегот на ултравиолетово зрачење што допира до површината на Земјата е 400 - 280 nm, а пократките бранови што произлегуваат од Сонцето се апсорбираат во стратосферата од озонската обвивка.
Својства на УВ зрачењето хемиска активност(го забрзува текот на хемиските реакции и биолошките процеси) продорна способност, уништување на микроорганизми, корисни ефекти врз човечкото тело (во мали дози) способност да предизвика луминисценција на супстанции (нивниот сјај со различни бои на емитирана светлина)
Изложеност на ултравиолетово зрачење Изложеноста на кожата на ултравиолетово зрачење повеќе од природниот капацитет на кожата за заштита од сонце резултира со изгореници. различни степени. Ултравиолетовото зрачење може да доведе до формирање на мутации (ултравиолетова мутагенеза). Формирањето на мутации, пак, може да предизвика рак на кожата, меланом на кожата и предвремено стареење. Ефикасен лекзаштита од ултравиолетово зрачење се обезбедува со облека и специјални средства за заштита од сонце со SPF број поголем од 10. Ултравиолетовото зрачење во опсегот на средниот бран (280-315 nm) е практично незабележливо за човечкото око и главно се апсорбира од епителот на рожницата, кој , со интензивно зрачење, предизвикува оштетување од зрачење- изгореници на рожницата (електроофталмија). Тоа се манифестира со зголемена лакримација, фотофобија и отекување на епителот на рожницата.За заштита на очите се користат специјални заштитни очила кои блокираат до 100% од ултравиолетовото зрачење и се проѕирни во видливиот спектар. За уште пократки бранови должини нема материјал погоден за проѕирноста на објективните објективи, а потребно е да се користи рефлектирачка оптика - конкавни огледала.
Рендгенското зрачење се електромагнетни бранови чија енергија на фотоните лежи на скалата на електромагнетните бранови помеѓу ултравиолетовото зрачење и гама зрачењето Примена на рендгенското зрачење во медицината Причината за употребата на рендгенското зрачење во дијагностиката била нивната висока продорна способност. Во раните денови по неговото откривање, рендгенските зраци најчесто се користеле за испитување на фрактури на коските и одредување на локацијата на туѓите тела (како куршуми) во човечкото тело. Во моментов, се користат неколку дијагностички методи х-зраци.
Флуороскопија Откако рендгенските снимки ќе поминат низ телото на пациентот, лекарот забележува негова слика во сенка. Помеѓу екранот и очите на лекарот треба да се инсталира оловно прозорец за да се заштити лекарот од штетните ефекти на рендгенските зраци. Овој метод овозможува проучување на функционалната состојба на одредени органи. Недостатоците на овој метод се недоволно контрастни слики и релативно големи дози на зрачење кои ги прима пациентот за време на постапката. Флуорографијата се користи, како по правило, за прелиминарен преглед на состојбата на внатрешните органи на пациентите кои користат мали дози на рендгенско зрачење. Радиографија Ова е метод на истражување со користење на рендгенски зраци во кои сликата се снима на фотографски филм. Фотографиите со рендген содржат повеќе детали и затоа се поинформативни. Може да се зачува за понатамошна анализа. Вкупната доза на зрачење е помала од онаа што се користи во флуороскопијата.
Рендгенското зрачење е јонизирачко. Тоа влијае на ткивата на живите организми и може да предизвика зрачење, изгореници од зрачење и малигни тумори. Поради оваа причина, мора да се преземат заштитни мерки при работа со рендген. Се верува дека штетата е директно пропорционална со апсорбираната доза на зрачење. Х-зраци зрачењето е мутаген фактор.
Ефектот на рендгенските зраци врз телото Рендгенските снимки имаат голема продорна моќ, т.е. тие се способни лесно да навлезат низ органите и ткивата што се проучуваат. Влијанието на рендгенските зраци врз телото се манифестира и со тоа што рендгенското зрачење ги јонизира молекулите на супстанциите, што доведува до нарушување на првобитната структура на молекуларната структура на клетките. Ова создава јони (позитивно или негативно наелектризирани честички), како и молекули кои стануваат активни. Овие промени, во еден или друг степен, може да предизвикаат развој на радијациони изгореници на кожата и мукозните мембрани, зрачење, како и мутации, кои доведуваат до формирање на тумор, вклучително и малигнен. Сепак, овие промени може да се појават само ако времетраењето и зачестеноста на изложеноста на рентген на телото е значајна. Колку е помоќен зракот на Х-зраци и колку е подолга изложеноста, толку е поголем ризикот од негативни ефекти.
Современата радиологија користи уреди кои имаат многу мала енергија на зракот. Се верува дека ризикот од развој на рак по еден стандарден рендгенски преглед е исклучително мал и не надминува 1 илјадити проценти. Во клиничката пракса, се користи многу краток временски период, под услов потенцијалната корист од добивањето податоци за состојбата на телото да биде значително повисока од неговата потенцијална опасност. Радиолозите, како и техничарите и лаборантите мора да се придржуваат до задолжителните заштитни мерки. Лекарот кој ја врши манипулацијата носи специјална заштитна престилка, која се состои од заштитни оловни плочи. Дополнително, радиолозите имаат и индивидуален дозиметар и штом ќе се регистрира дека дозата на зрачење е висока, лекарот се отстранува од работа со рентген. Така, рендгенското зрачење, иако има потенцијално опасни ефекти врз телото, во пракса е безбедно.
Гама зрачењето, вид на електромагнетно зрачење со екстремно кратка бранова должина помала од 2·10−10 m, има најголема продорна моќ. Овој тип на зрачење може да се блокира со дебела оловна или бетонска плоча. Опасноста од зрачење лежи во неговото јонизирачко зрачење, кое е во интеракција со атомите и молекулите, кои овој ефект ги трансформира во позитивно наелектризирани јони, со што се распаѓа хемиски врскимолекули кои ги сочинуваат живите организми и предизвикуваат биолошки важни промени.
Стапка на доза - покажува каква доза на зрачење ќе прими објект или жив организам во одреден временски период. Мерната единица е сиверт/час. Годишни ефективни еквивалентни дози, μSv/година Космичко зрачење 32 Зрачење од градежни материјали и на земја 37 Внатрешно зрачење 37 Радон-222, радон-220 126 Медицински процедури 169 Тестови нуклеарно оружје 1,5 Нуклеарна енергија 0,01 Вкупно 400
Табела со резултати од еднократна изложеност на гама зрачење на човечкото тело, измерена во сиверти.
Влијанието на зрачењето врз живиот организам предизвикува различни реверзибилни и неповратни биолошки промени кај него. И овие промени се поделени во две категории - соматски промени предизвикани директно кај личноста и генетски промени кои се јавуваат кај потомците. Тежината на ефектите на зрачењето врз некоја личност зависи од тоа како се случува овој ефект - одеднаш или во делови. Повеќето органи имаат време да се опорават до одреден степен од зрачењето, така што тие се подобро способни да толерираат серија краткорочни дози, во споредба со истата вкупна доза на зрачење добиена во исто време. Црвена коскена срцевина и органи хематопоетски систем, репродуктивните органи и органите на видот се најмногу изложени на зрачење Децата се поподложни на зрачење од возрасните. Повеќето органи на возрасен човек не се толку подложни на зрачење - тоа се бубрезите, црниот дроб, мочниот меур, ткивото на 'рскавицата.
Заклучоци Детално беа испитани видовите на електромагнетно зрачење. Откриено е дека инфрацрвеното зрачење со нормален интензитет нема негативно влијание врз телото; рендгенското зрачење може да предизвика изгореници од зрачење и малигни тумори; гама зрачењето предизвикува биолошки важни промени во тело
Ви благодариме за вниманието
Сите електромагнетни полиња се создаваат со забрзани подвижни полнежи. Стационарното полнење создава само електростатско поле. Во овој случај нема електромагнетни бранови. Во наједноставен случај, изворот на зрачење е наелектризирана честичка која осцилира. Бидејќи електрични полнежиможе да осцилира на која било фреквенција, тогаш фреквенцискиот спектар на електромагнетните бранови е неограничен. Вака електромагнетните бранови се разликуваат од звучните бранови. Класификацијата на овие бранови по фреквенција (во херци) или бранова должина (во метри) е претставена со скалата на електромагнетни бранови (сл. 1.10). Иако целиот спектар е поделен на региони, границите меѓу нив се привремено наведени. Областите постојано следат една по друга, а во некои случаи се преклопуваат. Разликата во својствата станува забележлива само кога брановите должини се разликуваат за неколку реда на големина.
Ајде да ги разгледаме квалитативните карактеристики на електромагнетните бранови со различни фреквентни опсези и методите на нивно возбудување и регистрација.
Радио бранови.Сите електромагнетни зрачења со бранова должина поголема од половина милиметар се класифицирани како радио бранови. Радио брановите одговараат на опсегот на фреквенција од 3 10 3 до 3 10 14 Hz. Регионот на долги бранови поголем од 1.000 е идентификуван м, просек – од 1.000 мдо 100 м, кратко – од 100 мдо 10 ми ултра-кратко - помалку од 10 м.
 |
Радио брановите можат да се шират на долги растојанија во земјината атмосфера без практично никакви загуби. Со нивна помош се пренесуваат радио и телевизиски сигнали. Ширењето на радио брановите над површината на земјата е под влијание на својствата на атмосферата. Улогата на атмосферата е одредена од присуството на јоносферата во нејзините горни слоеви. Јоносферата е јонизираниот горен дел од атмосферата. Карактеристика на јоносферата е високата концентрација на слободни наелектризирани честички - јони и електрони. Јоносфера за сите радио бранови, почнувајќи од многу долги (λ ≈ 10 4 м) и до кратки (λ ≈ 10 м), е рефлективен медиум. Поради рефлексијата од Земјината јоносфера, радио брановите во опсегот на метар и километар се користат за радио емитување и радио комуникација на долги растојанија, обезбедувајќи пренос на сигнал на произволно големи растојанија во рамките на Земјата. Меѓутоа, денес овој тип на комуникација станува минато благодарение на развојот на сателитски комуникации.
UHF брановите не можат да се наведнуваат околу површината на земјата, што ја ограничува нивната приемна област на директното ширење, што зависи од висината на антената и моќноста на предавателот. Но, дури и во овој случај, улогата на рефлектори на радио бранови, што ја игра јоносферата во однос на метарските бранови, ја преземаат сателитски репетитори.
Електромагнетните бранови од опсегот на радио бранови се емитуваат од антените на радио станиците, во кои електромагнетните осцилации се возбудуваат со помош на генератори со висок и низок напон. ултра висока фреквенција(Сл. 1.11).
Меѓутоа, во исклучителни случаи, радиофреквентните бранови може да се создадат од микроскопски системи на полнежи, како што се електроните на атомите и молекулите. Така, електрон во атом на водород е способен да емитува електромагнетен бран со должина (оваа должина одговара на фреквенцијата Hz, кој припаѓа на микробрановата област на радио опсегот). Во неврзана состојба, атоми на водород се наоѓаат главно во меѓуѕвездениот гас. Покрај тоа, секој од нив емитира во просек еднаш на секои 11 милиони години. Сепак, космичкото зрачење е доста забележливо, бидејќи доста атомски водород е расеан во вселената.
Ова е интересно
Радио брановите слабо се апсорбираат од медиумот, така што проучувањето на Универзумот во радио опсегот е многу информативно за астрономите. Од 40-тите. XX век, радио астрономијата брзо се развива, чија задача е да проучува небесни теласо нивните радио емисии. Успешни меѓупланетарни летови вселенски станицина Месечината, Венера и другите планети ги покажаа можностите на модерната радио технологија. Така, сигналите од возилото за спуштање од планетата Венера, до чие растојание е приближно 60 милиони километри, земните станици ги примаат 3,5 минути по нивното поаѓање.
Необичен радио телескоп почна да работи на 500 километри северно од Сан Франциско (Калифорнија). Неговата задача е да бара вонземски цивилизации.
| Фотографијата е преземена од top.rbc.ru |
Телескопот Ален (ATA) е именуван по ко-основачот на Мајкрософт Пол Ален, кој придонел 25 милиони долари за неговото создавање. Во моментов, АТА се состои од 42 антени со дијаметар од 6 m, но нивниот број се планира да се зголеми на 350.
Креаторите на АТА се надеваат дека ќе фатат сигнали од другите живи суштества во Универзумот до околу 2025 година. , но во пракса не беше забележано.
Со центарот заеднички управуваат Лабораторијата за радио астрономија на Универзитетот во Калифорнија во Беркли и Институтот SETI, кој е посветен на потрагата по вонземски форми на живот. Техничките способности на ATA во голема мера ја подобруваат способноста на SETI да детектира сигнали од интелигентниот живот.
Инфрацрвено зрачење.Опсегот на инфрацрвено зрачење одговара на брановите должини од 1 ммдо 7 10 -7 м. Инфрацрвеното зрачење произлегува од забрзаното квантно движење на полнежите во молекулите. Ова забрзано движењесе јавува кога молекулата ротира и нејзините атоми вибрираат.
| Ориз. 1.12 |
Присуството на инфрацрвени бранови е воспоставено во 1800 година од Вилијам Хершел. В. Хершел случајно открил дека термометрите што ги користел се загревале надвор од црвениот крај видлив спектар. Научникот заклучил дека постои електромагнетно зрачење кое го продолжува спектарот на видливо зрачење надвор од црвената светлина. Тој го нарече ова зрачење инфрацрвено. Се нарекува и термички, бидејќи инфрацрвените зраци се емитуваат од секое загреано тело, дури и ако не свети во окото. Можете лесно да го почувствувате зрачењето од жешкото железо дури и кога не е доволно жешко за да свети. Грејачи во станот испуштаат инфрацрвени бранови, предизвикувајќи забележливо загревање на околните тела (сл. 1.12). Инфрацрвеното зрачење е топлина што се испушта во различен степен од сите загреани тела (Сонцето, пламенот на огнот, загреаниот песок, огништето).
 Ориз. 1.13 |
Човекот чувствува инфрацрвено зрачење директно со кожата - како топлина што произлегува од оган или жежок предмет (сл. 1.13). Некои животни (на пример, вајпери) имаат дури и сетилни органи кои им овозможуваат да ја одредат локацијата на топлокрвниот плен со инфрацрвеното зрачење на неговото тело. Едно лице создава инфрацрвено зрачење во опсег од 6 µmдо 10 µm. Молекулите што ја сочинуваат човечката кожа „резонираат“ на инфрацрвени фреквенции. Затоа, тоа е инфрацрвено зрачење кое претежно се апсорбира, нè загрева.
Земјината атмосферапренесува многу мал дел од инфрацрвеното зрачење. Се апсорбира од молекулите на воздухот, а особено од молекулите на јаглерод диоксид. Јаглерод диоксидот се должи и на Ефект на стаклена градина, поради фактот што загреаната површина испушта топлина, која не се враќа во вселената. Во вселената има малку јаглерод диоксид, така што топлинските зраци минуваат низ облаците од прашина со мала загуба.
Да се регистрира инфрацрвено зрачење во спектралниот регион блиску до видливиот (од l = 0,76 µmдо 1.2 µm), се користи фотографски метод. Во други опсези, се користат термопарови и полупроводнички болометри кои се состојат од ленти од полупроводници. Отпорот на полупроводниците се менува кога се осветлуваат со инфрацрвено зрачење, кое се снима на вообичаен начин.
Бидејќи повеќето објекти на површината на Земјата испуштаат енергија во опсегот на инфрацрвена бранова должина, инфрацрвените детектори играат важна улога во современите технологии за откривање. Уредите за ноќно гледање овозможуваат да се детектираат не само луѓе, туку и опрема и структури кои се загреваат во текот на денот и ја даваат својата топлина ноќе на околината во форма инфрацрвени зраци. Детекторите за инфрацрвени зраци се широко користени од спасувачките служби, на пример, за откривање живи луѓе под урнатините по земјотреси или други природни катастрофи.
 Ориз. 1.14 |
Видлива светлина.Видлива светлина и ултравиолетови зрацисе создаваат со вибрации на електроните во атомите и јоните. Регионот на спектарот на видливо електромагнетно зрачење е многу мал и има граници утврдени со својствата на човечкиот визуелен орган. Брановите должини на видливата светлина се движат од 380 nmдо 760 nm. Сите бои на виножитото одговараат на различни бранови должини кои се наоѓаат во овие многу тесни граници. Окото го перцепира зрачењето во тесен опсег на бранови должини како еднобојно, а сложеното зрачење кое ги содржи сите бранови должини како бела светлина (сл. 1.14). Брановите должини на светлината што одговараат на основните бои се дадени во Табела 7.1. Како што се менува брановата должина, боите непречено преминуваат една во друга, формирајќи многу средни нијанси. Просечното човечко око почнува да открива разлики во бојата што одговараат на разликата во брановата должина од 2 nm.
 |
За да може атомот да зрачи, тој мора да прима енергија однадвор. Најчести извори на топлинска светлина се: Сонцето, лампи со вжарено, пламен, итн. Енергијата неопходна за атомите да емитуваат светлина може да се позајми и од нетермички извори, на пример, сјајот е придружен со празнење во гас.
Најважната карактеристика на видливото зрачење е, се разбира, неговата видливост за човечкото око. Температурата на површината на Сонцето, приближно 5.000 °C, е таква што максималната енергија на сончевите зраци паѓа токму во видливиот дел од спектарот, а околината околу нас е во голема мера транспарентна за ова зрачење. Затоа, не е изненадувачки што човечкото око, во процесот на еволуција, е формирано на таков начин што го фати и препознава токму овој дел од спектарот на електромагнетни бранови.
Максималната чувствителност на окото за време на дневниот вид се јавува на брановата должина и одговара на жолто-зелената светлина. Поради ова специјален слојна леќите на камерите и видео камерите треба да пренесуваат жолто-зелена светлина во опремата и да ги рефлектираат зраците што окото ги чувствува послабо. Затоа сјајот на објективот ни изгледа како мешавина од црвена и виолетова боја.
Најважните методи за снимање на електромагнетни бранови во оптичкиот опсег се засноваат на мерење на енергетскиот флукс што го носи бранот. За таа цел се користат фотоелектрични феномени (фотоќелии, фотомултипликатори), фотохемиски феномени (фотоемулзија) и термоелектрични феномени (болометри).
Ултравиолетово зрачење.Ултравиолетовите зраци вклучуваат електромагнетно зрачење со бранова должина од неколку илјади до неколку атомски дијаметри (390-10 nm). Ова зрачење е откриено во 1802 година од физичарот И. Ритер. Ултравиолетовото зрачење има повеќе енергија од видливата светлина, така што сончевото зрачење во опсегот на ултравиолетовите станува опасно за човечкото тело. Ултравиолетовото зрачење, како што знаеме, великодушно ни го испраќа Сонцето. Но, како што веќе беше споменато, Сонцето најсилно емитира во видливи зраци. Напротив, жешко сини ѕвезди – моќен изворултравиолетово зрачење. Токму ова зрачење ги загрева и јонизира кои емитуваат маглини, поради што ги гледаме. Но, бидејќи ултравиолетовото зрачење лесно се апсорбира гасна средина, тогаш од далечните региони на Галаксијата и Универзумот речиси и да не стигнува до нас ако има бариери од гас и прашина на патот на зраците.
 Ориз. 1.15 |
Основни животно искуствоповрзани со ултравиолетовото зрачење, го стекнуваме во лето, кога поминуваме многу време на сонце. Нашата коса бледнее, а кожата ни станува исончана и изгорена. Секој знае совршено колку корисен ефект има сончевата светлина врз расположението и здравјето на човекот. Ултравиолетовото зрачење ја подобрува циркулацијата на крвта, дишењето, мускулната активност, промовира формирање на витамини и лекување на одредени кожни болести, ги активира имунолошките механизми, носи задолжен за енергија и Имајте добро расположение(Сл. 1.15).
Тврдото (краток бран) ултравиолетово зрачење кое одговара на брановите должини во непосредна близина на опсегот на Х-зраци е штетно за биолошки клеткии затоа се користи особено во медицината за стерилизирање на хируршки инструменти и медицинска опрема, убивајќи ги сите микроорганизми на нивната површина.
 Ориз. 1.16 |
Целиот живот на Земјата е заштитен од штетните ефекти на тврдото ултравиолетово зрачење со озонската обвивка на земјината атмосфера, која апсорбира Онајголемиот дел од тврдите ултравиолетови зраци во спектарот на сончевото зрачење (сл. 1.16). Да не беше овој природен штит, животот на Земјата тешко дека ќе произлезе од водите на Светскиот океан.
Озонската обвивка е формирана во стратосферата на надморска височина од 20 кмдо 50 км. Како резултат на ротацијата на Земјата највисока висинаозонската обвивка е на екваторот, најмалата е на половите. Во зоната блиску до Земјата над поларните региони, веќе се формирани „дупки“, кои постојано се зголемуваат во последните 15 години. Како резултат на прогресивното уништување на озонската обвивка, се зголемува интензитетот на ултравиолетовото зрачење на површината на Земјата.
До бранови должини, ултравиолетовите зраци може да се проучуваат со истото експериментални методи, како видливи зраци. Во регионот на бранови должини помали од 180 nmИма значителни тешкотии поради фактот што овие зраци се апсорбираат од различни супстанции, на пример, стакло. Затоа, во инсталациите за проучување на ултравиолетовото зрачење не се користи обично стакло, туку кварцни или вештачки кристали. Меѓутоа, за толку кратко ултравиолетово, гасовите при нормален притисок (на пример, воздух) се исто така непроѕирни. Затоа, за проучување на таквото зрачење, се користат спектрални инсталации од кои се испумпува воздухот (вакуумски спектрографи).
Во пракса, ултравиолетовото зрачење често се снима со помош на детектори за фотоелектрично зрачење. Регистрација на ултравиолетово зрачење со бранова должина помала од 160 nmпроизведени од специјални бројачи слични на бројачите на Гајгер-Милер.
Х-зраци зрачење.Зрачењето во брановата должина се движи од неколку атомски дијаметри до неколку стотици дијаметри атомско јадронаречена рентген. Ова зрачење беше откриено во 1895 година од В. Роентген (Рентген го нарече X-зраци). Во 1901 година, В. Ова зрачење може да се појави при сопирање од која било пречка, вкл. метална електрода, брзи електрони како резултат на претворањето на кинетичката енергија на овие електрони во енергија на електромагнетното зрачење. За да се добие рендгенско зрачење, се користат специјални електрични вакуумски уреди - цевки за рендген. Тие се состојат од вакуумско стаклено куќиште во кое катодата и анодата се наоѓаат на одредено растојание едни од други, поврзани со високонапонско коло. Се создава силно електрично поле помеѓу катодата и анодата, со што електроните се забрзуваат до енергија. Рендгенското зрачење настанува кога површината на металната анода е бомбардирана во вакуум од електрони со големи брзини. Кога електроните забавуваат во анодниот материјал, се појавува зрачење bremsstrahlung, кое има континуиран спектар. Покрај тоа, како резултат на електронско бомбардирање, атомите на материјалот од кој е направена анодата се возбудуваат. Транзиција атомски електрониво состојба со помала енергија е придружена со емисија на карактеристично рендгенско зрачење, чии фреквенции се одредуваат од анодниот материјал.
Х-зраците минуваат слободно низ човечките мускули, продираат во картон, дрво и други тела кои се непроѕирни за светлина.
Тие предизвикуваат голем број супстанции да светат. V. Roentgen не само што открил рендгенско зрачење, туку и ги проучувал неговите својства. Тој откри дека материјалот со мала густина е потранспарентен од висока густина. Х-зраците продираат низ меки ткаенинитело и затоа незаменлив во медицинска дијагностика. Со ставање на раката помеѓу изворот на рендген и екранот, можете да видите слаба сенка на раката, на која остро се истакнуваат потемните сенки на коските (сл. 1.17).
Моќните соларни блесоци се исто така извор на зрачење со рендген (сл. 1.19). Атмосферата на Земјата е одличен штит за зрачење на Х-зраци.
Во астрономијата, Х-зраците најчесто доаѓаат на ум кога се зборува за црни дупки, неутронски ѕвезди и пулсари. Кога супстанцијата е фатена во близина магнетни половиЅвездата ослободува многу енергија, која се емитува во опсегот на Х-зраци.
За да се регистрира зрачење со Х-зраци, се користат истите физички феномени како и при проучувањето на ултравиолетовото зрачење. Се користат главно фотохемиски, фотоелектрични и луминисцентни методи.
Гама зрачење– електромагнетно зрачење со најкратка бранова должина со бранови должини помали од 0,1 nm. Тој е поврзан со нуклеарни процеси, феномени на радиоактивно распаѓање што се случуваат со одредени супстанции, како на Земјата, така и во вселената.
Гама зраците се штетни за живите организми. Земјината атмосфера не пренесува космичко гама зрачење. Ова обезбедува постоење на целиот живот на Земјата. Гама зрачењето се снима со детектори за гама зрачење и бројачи за сцинтилација.
Така, добија електромагнетни бранови од различни опсези различни имињаи се наоѓаат во сосема различни физички појави. Овие бранови се емитуваат од различни вибратори и се снимаат со различни методи, но тие имаат единствен електромагнетна природа, се шират во вакуум со иста брзина и ги прикажуваат феномените на интерференција и дифракција. Постојат два главни типа на извори на електромагнетно зрачење. Во микроскопските извори, наелектризираните честички скокаат од едно ниво на енергија на друго во рамките на атомите или молекулите. Емитери од овој тип испуштаат гама, рентген, ултравиолетови, видливи и инфрацрвени, а во некои случаи и со подолги бранови должини.Изворите од вториот тип можат да се наречат макроскопски. Во нив, слободните електрони на спроводниците вршат синхрони периодични осцилации. Електричниот систем може да има широк спектар на конфигурации и големини. Треба да се нагласи дека со промена на брановата должина се јавуваат и квалитативни разлики: зраците со кратка бранова должина, заедно со брановите својства, појасно покажуваат корпускуларни (квантни) својства.
©2015-2019 сајт
Сите права припаѓаат на нивните автори. Оваа страница не бара авторство, но обезбедува бесплатна употреба.
Датум на создавање на страница: 2016-02-16
Електромагнетните бранови се класифицираат по бранова должина λ или поврзана бранова фреквенција ѓ. Забележете исто така дека овие параметри го карактеризираат не само бранот, туку и квантните својства на електромагнетното поле. Според тоа, во првиот случај е опишан електромагнетниот бран класичните законистудирал на овој курс.
Да го разгледаме концептот на спектарот на електромагнетни бранови. Спектар на електромагнетни брановие фреквенцискиот опсег на електромагнетните бранови што постојат во природата.
Спектарот на електромагнетното зрачење по редослед на зголемување на фреквенцијата е:
Различни делови од електромагнетниот спектар се разликуваат во начинот на кој тие емитуваат и примаат бранови, кои припаѓаат на тоаили друг дел од спектарот. Поради оваа причина, не постојат остри граници помеѓу различните делови од електромагнетниот спектар, но секој опсег е одреден според неговите сопствени карактеристики и распространетоста на неговите закони, утврдени со односите на линеарните скали.
Студии за радио бранови класична електродинамика. Инфрацрвената светлина и ултравиолетовото зрачење се проучуваат и од класичната оптика и од квантната физика. Х-зраците и гама зрачењето се изучуваат во квантната и нуклеарната физика.
Да го разгледаме спектарот на електромагнетни бранови подетално.
Бранови со ниска фреквенција
Нискофреквентни бранови се електромагнетни бранови чија фреквенција на осцилација не надминува 100 kHz). Токму овој фреквентен опсег традиционално се користи во електротехниката. Во индустриското енергетско инженерство, се користи фреквенција од 50 Hz, при што електричната енергија се пренесува преку линии, а напонот се претвора со трансформаторски уреди. Во авијацијата и копнениот транспорт често се користи фреквенција од 400 Hz, што обезбедува 8 пати поголема тежина од електричните машини и трансформатори во споредба со фреквенцијата од 50 Hz. Најновите генерации на прекинувачки напојувања користат фреквенции на трансформација наизменична струјаединици и десетици kHz, што ги прави компактни и богати со енергија.
Фундаменталната разлика помеѓу опсегот на ниска фреквенција и повисоките фреквенции е падот на брзината на електромагнетните бранови во сооднос со квадратниот корен на нивната фреквенција од 300 илјади km/s на 100 kHz до приближно 7 илјади km/s на 50 Hz.
Радио бранови
Радио брановите се електромагнетни бранови чии бранови должини се поголеми од 1 mm (фреквенција помала од 3 10 11 Hz = 300 GHz) и помали од 3 km (над 100 kHz).
Радио брановите се поделени на:
1. Долги бранови во должина од 3 km до 300 m (фреквенција во опсег 10 5 Hz - 10 6 Hz = 1 MHz);
2. Средни бранови во опсег од должина од 300 m до 100 m (фреквенција во опсег 10 6 Hz -3*10 6 Hz = 3 MHz);
3. Кратки бранови во бранова должина од 100m до 10m (фреквенција во опсег 310 6 Hz-310 7 Hz=30 MHz);
4. Ултракратки бранови со бранова должина помала од 10 m (фреквенција поголема од 310 7 Hz = 30 MHz).
Ултракратките бранови, пак, се поделени на:
А) метарски бранови;
Б) сантиметарски бранови;
Б) милиметарски бранови;
Брановите со бранова должина помала од 1 m (фреквенција помала од 300 MHz) се нарекуваат микробранови или бранови со ултра висока фреквенција (микробранови бранови).
Поради големите бранови должини на опсегот на радио во споредба со големината на атомите, ширењето на радио брановите може да се разгледа без да се земе предвид атомската структура на медиумот, т.е. феноменолошки, како што е вообичаено при конструирањето на Максвеловата теорија. Квантните својства на радио брановите се појавуваат само за најкратките бранови во непосредна близина на инфрацрвениот дел од спектарот и за време на ширењето на т.н. ултракратки импулси со времетраење од редот од 10 -12 сек - 10 -15 сек, споредливи со времето на осцилации на електрони во атомите и молекулите.
Основната разлика помеѓу радио брановите и повисоките фреквенции е различната термодинамичка врска помеѓу брановата должина на носачот на бранот (етер), еднаква на 1 mm (2,7°K) и електромагнетниот бран што се шири во овој медиум.
Биолошки ефекти на зрачењето на радио бранови
Страшното пожртвувано искуство со користење на моќно зрачење на радио бранови во радарската технологија го покажа специфичниот ефект на радио брановите во зависност од брановата должина (фреквенција).
На човечкото тело деструктивен ефектТој има не толку просечна моќност колку врвна моќ на зрачење, при што се случуваат неповратни феномени во протеинските структури. На пример, моќ континуирано зрачењемагнетрон на микробранова печка (микробранова печка), во износ од 1 kW, влијае само на храната во мал затворен (заштитен) волумен на рерната и е речиси безбеден за лице во близина. Моќноста на радарска станица (радар) од 1 kW просечна моќност емитирана од кратки импулси со работен циклус од 1000:1 (односот на периодот на повторување до времетраењето на пулсот) и, соодветно, пулсна моќност од 1 MW, е многу опасно по здравјето и животот на луѓето на оддалеченост до стотици метри од емитер. Во второто, секако, улога игра и насоката на радарското зрачење, што го нагласува деструктивниот ефект на импулсната а не просечната моќност.
Изложеност на метарски бранови
Мерачни бранови со висок интензитет емитирани од генератори на импулси на мерни радарски станици (радари) со импулсна моќност поголема од еден мегават (како што е станицата за рано предупредување P-16) и пропорционална на должината рбетен мозоклуѓето и животните, како и должината на аксоните, ја нарушуваат спроводливоста на овие структури, предизвикувајќи диенцефаличен синдром (ХФ болест). Последново води кон брз развој(за неколку месеци до неколку години) целосна или делумна (во зависност од добиената пулсна доза на зрачење) неповратна парализа на екстремитетите на една личност, како и нарушување на инервацијата на цревата и другите внатрешни органи.
Влијание на дециметарски бранови
Дециметарските бранови се споредливи по бранова должина со крвните садови, покривајќи човечки и животински органи како што се белите дробови, црниот дроб и бубрезите. Ова е една од причините зошто тие предизвикуваат развој на „бенигни“ тумори (цисти) во овие органи. Развивајќи се на површината на крвните садови, овие тумори доведуваат до прекин на нормалната циркулација на крвта и нарушување на функцијата на органите. Доколку таквите тумори не се отстранат хируршки навреме, доаѓа до смрт на телото. Дециметарските бранови со опасни нивоа на интензитет се емитуваат од магнетроните на радарите како што е мобилниот радар за воздушна одбрана P-15, како и радарот на некои авиони.
Изложеност на сантиметарски бранови
Моќните сантиметарски бранови предизвикуваат болести како леукемија - „бела крв“, како и други форми на малигни тумори кај луѓето и животните. Бранови со доволен интензитет за појава на овие болести создаваат радарите со сантиметарски дострел П-35, П-37 и речиси сите радари на авиони.
Инфрацрвено, светло и ултравиолетово зрачење
Инфрацрвена, светлина, ултравиолетовазрачењето изнесува оптички регион на спектарот на електромагнетни брановиво широка смисла на зборот. Овој спектар го зафаќа опсегот на електромагнетни бранови должини во опсег од 2·10 -6 m = 2 μm до 10 -8 m = 10 nm (фреквенција од 1,5·10 14 Hz до 3·10 16 Hz). Горната граница на оптичкиот опсег се определува со границата на долг бран на инфрацрвениот опсег, а долната граница со границата на кратки бранови на ултравиолетовото (сл. 2.14).
Близината на спектралните региони на наведените бранови ја определува сличноста на методите и инструментите што се користат за нивно проучување и практична примена. Историски гледано, леќите се користеле за овие цели, дифракциони решетки, призми, дијафрагми, оптички активни супстанции вклучени во различни оптички уреди (интерферометри, поларизатори, модулатори итн.).
Од друга страна, зрачењето од оптичкиот регион на спектарот има општи обрасци на пренос на различни медиуми, кои може да се добијат со користење на геометриска оптика, широко користена за пресметки и изградба на оптички уреди и канали за ширење на оптички сигнал. Инфрацрвеното зрачење е видливи за многу членконоги (инсекти, пајаци, итн.) и влекачи (змии, гуштери итн.) , достапно за полупроводнички сензори (инфрацрвени фотонии), но не се пренесува преку дебелината на Земјината атмосфера, која не дозволува набљудувајте од површината на Земјата инфрацрвени ѕвезди - „кафеави џуџиња“, кои сочинуваат повеќе од 90% од сите ѕвезди во Галаксијата.
Ширината на фреквенцијата на оптичкиот опсег е приближно 18 октави, од кои оптичкиот опсег изнесува приближно една октава (); за ултравиолетови - 5 октави ( 
), инфрацрвено зрачење - 11 октави (
Во оптичкиот дел од спектарот, феномените предизвикани од атомската структура на материјата стануваат значајни. Поради оваа причина, заедно со брановите својства на оптичкото зрачење, се појавуваат и квантните својства.
Светлина
|
Светлина, светлина, видливо зрачење - делот од оптичкиот спектар на електромагнетно зрачење видлив за очите на луѓето и приматите, зафаќа опсег на електромагнетни бранови должини во опсег од 400 нанометри до 780 нанометри, односно помалку од една октава - а двојна промена на фреквенцијата.
Ориз. 1.14. Скала на електромагнетни бранови Вербален мемориски мем од редот на бои во светлосниот спектар: |
Х-зраци и гама зрачење
На полето на рендгенско и гама зрачење до израз доаѓаат квантните својства на зрачењето.
Х-зраци зрачењесе случува кога брзо наелектризираните честички (електрони, протони, итн.) забавуваат, како и како резултат на процеси што се случуваат внатре електронски школкиатоми.
Гама зрачењето е последица на феномени кои се случуваат во атомските јадра, како и како резултат на нуклеарни реакции. Границата помеѓу рендгенското и гама зрачењето се определува конвенционално со вредноста на енергетскиот квант кој одговара на дадена фреквенција на зрачење.
Рендгенското зрачење се состои од електромагнетни бранови со должина од 50 nm до 10 -3 nm, што одговара на квантна енергија од 20 eV до 1 MeV.
Гама зрачењето се состои од електромагнетни бранови со бранова должина помала од 10 -2 nm, што одговара на квантна енергија поголема од 0,1 MeV.
Електромагнетна природа на светлината
Светлината е видлив дел од спектарот на електромагнетни бранови, чии бранови должини зафаќаат опсег од 0,4 µm до 0,76 µm. Секоја спектрална компонента оптичко зрачењеМоже да се усогласи со одредена боја. Бојата на спектралните компоненти на оптичкото зрачење се одредува според нивната бранова должина. Бојата на зрачењето се менува како што се намалува неговата бранова должина на следниот начин: црвена, портокалова, жолта, зелена, сина, индиго, виолетова.
Црвената светлина, што одговара на најдолгата бранова должина, го дефинира црвениот крај на спектарот. виолетова светлина- одговара на виолетова граница.
Природната (дневна светлина, сончева светлина) светлина не е обоена и претставува суперпозиција на електромагнетни бранови од целиот спектар видлив за луѓето. Природната светлина се јавува како резултат на емисијата на електромагнетни бранови од возбудени атоми. Природата на возбудувањето може да биде различна: термичка, хемиска, електромагнетна итн. Како резултат на возбудувањето, атомите случајно испуштаат електромагнетни бранови приближно 10 -8 секунди. Бидејќи енергетскиот спектар на возбудување на атомите е доста широк, електромагнетните бранови се емитуваат од целиот видлив спектар, почетна фаза, чија насока и поларизација е случајна. Поради оваа причина, природната светлина не е поларизирана. Ова значи дека „густината“ на спектралните компоненти на електромагнетните бранови на природна светлина со меѓусебно нормални поларизации е иста.
Хармониските електромагнетни бранови во светлосниот опсег се нарекуваат монохроматски. За монохроматски светлосен бран, една од главните карактеристики е интензитетот. Интензитетот на светлосниот бранја претставува просечната вредност на густината на енергетскиот флукс (1,25) пренесена од бранот:
Каде е векторот Појнтинг.
Пресметувајќи го интензитетот на светлина, рамнина, монохроматски бран со амплитуда на електрично поле во хомогена средина со диелектрична и магнетна пропустливост со помош на формулата (1.35) земајќи ги предвид (1.30) и (1.32) дава:
Традиционално, оптичките феномени се сметаат за користење зраци. Опис оптички феноменикористење на зраци се нарекува геометриско-оптички. Правилата за пронаоѓање на траектории на зраци, развиени во геометриската оптика, се широко користени во практиката за анализа на оптички феномени и за изградба на различни оптички инструменти.
Дозволете ни да дефинираме зрак врз основа на електромагнетното претставување на светлосните бранови. Пред сè, зраците се линии по кои се шират електромагнетни бранови. Поради оваа причина, зрак е права, во секоја точка од која просечниот Појнтинг вектор на електромагнетниот бран е насочен тангенцијално на оваа права.
Во хомогени изотропни медиуми, насоката на просечниот Poynting вектор се совпаѓа со нормалната на брановата површина (површина на еквифаза), т.е. долж векторот на бранот.
Така, во хомогени изотропни медиуми, зраците се нормални на соодветниот бран на електромагнетниот бран.
На пример, разгледајте ги зраците што ги емитираат точкасто монохроматски извор на светлина. Од гледна точка на геометриската оптика, многу зраци произлегуваат од изворната точка во радијална насока. Од позицијата на електромагнетната суштина на светлината, сферичен електромагнетен бран се шири од изворната точка. На доволно големо растојание од изворот, заобленоста на брановиот фронт може да се занемари, со оглед на тоа дека локално сферичниот бран е рамен. Со делење на површината на брановиот фронт на голем број локално рамни делови, можно е да се повлече нормала низ центарот на секој дел, по кој се шири рамнински бран, т.е. во геометриско-оптичко толкување зрак. Така, двата пристапа даваат ист опис на разгледуваниот пример.
Главната задача на геометриската оптика е да ја пронајде насоката на зракот (траекторијата). Равенката на траекторијата се наоѓа по решавањето на варијацискиот проблем за наоѓање на минимумот на т.н. дејства на саканите траектории. Без да навлегуваме во детали за строгата формулација и решавање на овој проблем, можеме да претпоставиме дека зраците се траектории со најкратка вкупна оптичка должина. Оваа изјавае последица на принципот на Ферма.
Варијацискиот пристап за одредување на траекторијата на зракот може да се примени и на нехомогени медиуми, т.е. такви медиуми во кои индексот на прекршување е функција од координатите на точките на медиумот. Ако ја опишеме формата на површината на брановиот фронт во нехомогена средина со функција, тогаш таа може да се најде врз основа на решението на парцијалната диференцијална равенка, позната како еиконална равенка, а во аналитичката механика како Хамилтон-Јакоби равенка:
Така, математичката основа на геометриско-оптичкото приближување на електромагнетната теорија се состои од различни методи за определување на полињата на електромагнетните бранови на зраците, врз основа на еиконската равенка или на некој друг начин. Геометриско-оптичката апроксимација е широко користена во практиката во радио електрониката за пресметување на т.н. квазиоптички системи.
Како заклучок, забележуваме дека способноста да се опише светлината истовремено и со позиции на брановисо решавање на Максвеловите равенки и користење на зраци, чија насока е одредена од равенките Хамилтон-Јакоби кои го опишуваат движењето на честичките, е една од манифестациите на привидниот дуализам на светлината, што, како што е познато, доведе до формулирање на логично контрадикторни принципи на квантната механика.
Всушност, не постои дуализам во природата на електромагнетните бранови. Како што покажа Макс Планк во 1900 година во неговото класично дело „За нормалниот спектар на зрачење“, електромагнетните бранови се индивидуални квантизирани осцилации со фреквенција vи енергија E=hv, Каде h =конст, во живо. Вториот е суперфлуиден медиум кој има стабилно својство на дисконтинуитет во мерка ч - Планкова константа. Кога етерот е изложен на надминување на енергијата hvЗа време на зрачењето, се формира квантизиран „вител“. Токму истиот феномен е забележан во сите суперфлуидни медиуми и формирање на фонони во нив - кванти на звучно зрачење.
За комбинацијата „copy-and-paste“ на откритието на Макс Планк во 1900 година со фотоелектричниот ефект откриен во 1887 година од Хајнрих Херц, во 1921 година Нобеловиот комитет му ја додели наградата на Алберт Ајнштајн.
1) Октава, по дефиниција, е опсег на фреквенција помеѓу произволна фреквенција w и нејзиниот втор хармоник, еднаков на 2w.
2) h=6,6310 -34 J·sec - Планкова константа.
Многу луѓе веќе знаат дека должината на електромагнетните бранови може да биде сосема различна. Брановите должини може да се движат од 103 метри (за радио бранови) до десет сантиметри во случај на рендгенски зраци.
Светлинските бранови се многу мал дел најширокиот спектарелектромагнетно зрачење (бранови).
За време на проучувањето на овој феномен беа направени откритија кои ги отворија очите на научниците за други видови на зрачење кои имаат прилично необични и претходно непознати својства за науката.
Електромагнетно зрачење
Не постои фундаментална разлика помеѓу различните видови на електромагнетно зрачење. Сите тие претставуваат електромагнетни бранови, кои се формираат поради наелектризирани честички, чија брзина е поголема од онаа на честичките во нормална состојба.
Електромагнетните бранови може да се детектираат со следење на нивниот ефект врз другите наелектризирани честички. ВО апсолутен вакуум(среда од целосно отсуствокислород), брзината на движење на електромагнетните бранови е еднаква на брзината на светлината - 300.000 километри во секунда.
Границите утврдени на мерната скала на електромагнетните бранови се прилично нестабилни, поточно условни.
Скала за електромагнетно зрачење
Електромагнетните зрачења, кои имаат широк спектар на должини, се разликуваат едни од други по методот на кој се добиваат (термичко зрачење, зрачење на антената, како и зрачење добиено како резултат на забавување на брзината на ротација на т.н. наречени „брзи“ електрони).
Исто така, електромагнетните бранови - зрачења - се разликуваат по методите на нивното регистрирање, од кои едната е скалата на електромагнетното зрачење.
Објектите и процесите кои постојат во вселената, како што се ѕвездите, црните дупки кои се појавуваат како резултат на ѕвездени експлозии, исто така ги генерираат наведените видови на електромагнетно зрачење. Проучувањето на овие појави се врши со помош на вештачки создадени сателити, ракети лансирани од научници и вселенски летала.
Во повеќето случаи, истражувачката работа е насочена кон проучување на гама и рендгенско зрачење. Проучувањето на овој тип на зрачење е речиси невозможно целосно да се проучи на површината на земјата, бидејќи повеќетоЗрачењето што го емитува Сонцето го задржува атмосферата на нашата планета.
Намалувањето на должината на електромагнетните бранови неизбежно води до доста значајни квалитативни разлики. Електромагнетното зрачење, кое има различни должини, во голема мера се разликува едни од други во способноста на супстанциите да апсорбираат такво зрачење.
Зрачењето со ниски бранови должини (гама зраци и Х-зраци) слабо се апсорбираат од супстанциите. За гама и х-зраци, супстанциите кои се непроѕирни за зрачење во оптичкиот опсег стануваат транспарентни.