Pelbagai jenis skala sinaran elektromagnet. Skala gelombang elektromagnet

Kemajuan teknologi mempunyai dan sisi terbalik. Penggunaan global pelbagai peralatan, dikuasakan oleh elektrik, menyebabkan pencemaran, yang diberi nama - bunyi elektromagnet. Dalam artikel ini kita akan melihat sifat fenomena ini, tahap kesannya pada tubuh manusia dan langkah-langkah perlindungan.

Apakah itu dan sumber sinaran

Sinaran elektromagnet ialah gelombang elektromagnet yang timbul apabila medan magnet atau elektrik terganggu. Fizik moden mentafsir proses ini dalam kerangka teori dualiti gelombang-zarah. Iaitu, bahagian minimum sinaran elektromagnet adalah kuantum, tetapi pada masa yang sama ia mempunyai sifat gelombang frekuensi yang menentukan ciri utamanya.

Spektrum frekuensi sinaran elektro medan magnet, membolehkan kami mengklasifikasikannya ke dalam jenis berikut:

frekuensi radio (ini termasuk gelombang radio);
haba (inframerah);
optik (iaitu, kelihatan kepada mata);
sinaran dalam spektrum ultraungu dan keras (terion).

Ilustrasi terperinci julat spektrum (skala sinaran elektromagnet), boleh dilihat dalam rajah di bawah.

Sifat sumber sinaran

Bergantung kepada asal, sumber sinaran gelombang elektromagnet dalam amalan dunia adalah kebiasaan untuk mengklasifikasikan kepada dua jenis, iaitu:

gangguan medan elektromagnet asal tiruan;
sinaran yang datang dari sumber semula jadi.

Sinaran yang terpancar daripada medan magnet di sekeliling Bumi, proses elektrik di atmosfera planet kita, gabungan nuklear di kedalaman matahari - semuanya berasal dari alam semula jadi.

Bagi sumber tiruan pula, mereka kesan sampingan disebabkan oleh operasi pelbagai mekanisme dan peranti elektrik.

Sinaran yang terpancar daripadanya boleh menjadi tahap rendah dan tahap tinggi. Tahap keamatan sinaran medan elektromagnet sepenuhnya bergantung pada tahap kuasa sumber.

Contoh sumber yang mempunyai tahap EMR yang tinggi termasuk:

Talian kuasa biasanya voltan tinggi;
semua jenis pengangkutan elektrik, serta infrastruktur yang disertakan;
menara televisyen dan radio, serta stesen komunikasi mudah alih dan mudah alih;
pemasangan untuk menukar voltan rangkaian elektrik (khususnya, gelombang yang terpancar daripada pengubah atau pencawang pengedaran);
lif dan jenis peralatan angkat lain yang menggunakan loji kuasa elektromekanikal.

Sumber biasa yang memancarkan sinaran tahap rendah termasuk peralatan elektrik berikut:

hampir semua peranti dengan paparan CRT (contohnya: terminal pembayaran atau komputer);
pelbagai jenis perkakas rumah, daripada seterika kepada sistem kawalan iklim;
sistem kejuruteraan yang menyediakan bekalan elektrik kepada pelbagai objek(ini termasuk bukan sahaja kabel kuasa, tetapi juga peralatan yang berkaitan, seperti soket dan meter elektrik).

Secara berasingan, adalah bernilai menonjolkan peralatan khas yang digunakan dalam perubatan yang memancarkan sinaran keras (mesin X-ray, MRI, dll.).

Kesan kepada manusia

Dalam banyak kajian, ahli radiobiologi telah membuat kesimpulan yang mengecewakan - sinaran jangka panjang gelombang elektromagnet boleh menyebabkan "letupan" penyakit, iaitu, ia menyebabkan perkembangan pesat proses patologi dalam tubuh manusia. Lebih-lebih lagi, banyak daripada mereka menyebabkan gangguan pada peringkat genetik.

Video: Cara sinaran elektromagnet mempengaruhi orang.
https://www.youtube.com/watch?v=FYWgXyHW93Q

Ini berlaku disebabkan oleh fakta bahawa medan elektromagnet tahap tinggi aktiviti biologi, yang memberi kesan negatif kepada organisma hidup. Faktor pengaruh bergantung kepada komponen berikut:

sifat sinaran yang dihasilkan;
berapa lama dan dengan intensiti berapa ia berterusan.

Kesan radiasi kepada kesihatan manusia, yang bersifat elektromagnet, secara langsung bergantung pada lokasi. Ia boleh sama ada tempatan atau umum. DALAM kes yang terakhir pendedahan berskala besar berlaku, seperti sinaran yang dihasilkan oleh talian kuasa.

Sehubungan itu, penyinaran tempatan merujuk kepada pendedahan kepada bahagian tertentu badan. Gelombang elektromagnet yang terpancar daripada jam tangan elektronik atau telefon bimbit, contoh yang bersinar kesan tempatan.

Secara berasingan, perlu diperhatikan kesan haba sinaran elektromagnet frekuensi tinggi pada bahan hidup. Tenaga medan ditukar kepada tenaga haba (disebabkan oleh getaran molekul); Berbeza dengan faedahnya dalam proses pengeluaran, kesan haba pada tubuh manusia boleh memudaratkan. Dari sudut radiobiologi, berada berhampiran peralatan elektrik "hangat" tidak digalakkan.

Adalah perlu untuk mengambil kira bahawa dalam kehidupan seharian kita kerap terdedah kepada radiasi, dan ini berlaku bukan sahaja di tempat kerja, tetapi juga di rumah atau ketika bergerak di sekitar bandar. Dari masa ke masa, kesan biologi terkumpul dan bertambah kuat. Apabila bunyi elektromagnet meningkat, bilangan penyakit ciri otak atau sistem saraf meningkat. Ambil perhatian bahawa radiobiologi adalah sains yang agak muda, jadi kemudaratan yang disebabkan kepada organisma hidup daripada sinaran elektromagnet belum dikaji secara menyeluruh.

Rajah menunjukkan tahap gelombang elektromagnet yang dihasilkan oleh perkakas rumah konvensional.

Ambil perhatian bahawa tahap kekuatan medan berkurangan dengan ketara dengan jarak. Iaitu, untuk mengurangkan kesannya, cukup untuk bergerak dari sumber pada jarak tertentu.

Formula untuk mengira norma (normalisasi) sinaran medan elektromagnet dinyatakan dalam GOST dan SanPiN yang berkaitan.

Perlindungan sinaran

Dalam pengeluaran, skrin penyerap (pelindung) digunakan secara aktif sebagai cara melindungi daripada sinaran. Malangnya, tidak mungkin untuk melindungi diri anda daripada sinaran medan elektromagnet menggunakan peralatan sedemikian di rumah, kerana ia tidak direka untuk ini.

untuk mengurangkan kesan sinaran medan elektromagnet kepada hampir sifar, anda harus menjauhkan diri dari talian kuasa, menara radio dan televisyen pada jarak sekurang-kurangnya 25 meter (kuasa sumber mesti diambil kira);
untuk monitor CRT dan TV jarak ini jauh lebih kecil - kira-kira 30 cm;
Jam tangan elektronik tidak boleh diletakkan berdekatan dengan bantal jarak optimum untuk mereka adalah lebih daripada 5 cm;
bagi radio dan telefon bimbit, membawanya lebih dekat daripada 2.5 sentimeter tidak disyorkan.

Ambil perhatian bahawa ramai orang tahu betapa bahayanya berdiri di sebelah talian kuasa voltan tinggi, tetapi kebanyakan orang tidak mementingkan peralatan elektrik rumah biasa. Walaupun ia cukup untuk meletakkan unit sistem di atas lantai atau alihkannya lebih jauh, dan anda akan melindungi diri anda dan orang yang anda sayangi. Kami menasihati anda untuk melakukan ini, dan kemudian mengukur latar belakang dari komputer menggunakan pengesan sinaran medan elektromagnet untuk mengesahkan pengurangannya dengan jelas.

Nasihat ini juga terpakai untuk penempatan peti sejuk, ramai orang meletakkannya berhampiran meja dapur, yang praktikal, tetapi tidak selamat.

Tiada jadual boleh menunjukkan dengan tepat jarak selamat daripada peralatan elektrik tertentu, kerana sinaran mungkin berbeza-beza, kedua-duanya bergantung pada model peranti dan negara pembuatan. DALAM masa kini Tiada standard antarabangsa tunggal, jadi negara yang berbeza piawaian mungkin berbeza dengan ketara.

Keamatan sinaran boleh ditentukan dengan tepat menggunakan peranti khas - fluksmeter. Menurut piawaian yang diterima pakai di Rusia, dos maksimum yang dibenarkan tidak boleh melebihi 0.2 µT. Kami mengesyorkan mengambil ukuran di apartmen menggunakan peranti yang disebutkan di atas untuk mengukur tahap sinaran medan elektromagnet.

Fluxmeter - alat untuk mengukur tahap sinaran medan elektromagnet

Cuba kurangkan masa anda terdedah kepada sinaran, iaitu, jangan tinggal berhampiran peranti elektrik yang beroperasi untuk masa yang lama. Sebagai contoh, sama sekali tidak perlu sentiasa berdiri di atas dapur elektrik atau ketuhar gelombang mikro semasa memasak. Mengenai peralatan elektrik, anda dapat melihat bahawa hangat tidak selalu bermakna selamat.

Sentiasa matikan peralatan elektrik apabila tidak digunakan. Orang ramai sering membiarkan pelbagai peranti dihidupkan, tanpa mengambil kira bahawa pada masa ini sinaran elektromagnet terpancar daripada peralatan elektrik. Matikan komputer riba, pencetak atau peralatan lain anda tidak perlu mendedahkan diri anda kepada radiasi lagi;

Zemtsova Ekaterina.

Kerja penyelidikan.

Muat turun:

Pratonton:

Untuk menggunakan pratonton pembentangan, buat akaun Google dan log masuk kepadanya: https://accounts.google.com

Kapsyen slaid:

"Skala sinaran elektromagnet." Kerja itu telah disiapkan oleh pelajar gred 11: Ekaterina Zemtsova Penyelia: Natalya Evgenievna Firsova Volgograd 2016

Kandungan Pengenalan Sinaran elektromagnet Skala sinaran elektromagnet Gelombang radio Pengaruh gelombang radio pada tubuh manusia Bagaimanakah anda boleh melindungi diri anda daripada gelombang radio? Sinaran inframerah Kesan sinaran inframerah pada badan Sinaran ultraungu sinaran X-ray Kesan sinar-X kepada manusia Kesan sinaran ultraungu Kesan sinaran gama pendedahan sinaran pada organisma hidup Kesimpulan

Pengenalan Gelombang elektromagnet adalah peneman yang tidak dapat dielakkan dalam keselesaan harian. Ia meresap ke dalam ruang di sekeliling kita dan badan kita: sumber sinaran EM memanaskan dan menerangi rumah, berfungsi untuk memasak, dan menyediakan komunikasi segera dengan mana-mana sudut dunia.

Perkaitan Pengaruh gelombang elektromagnet pada tubuh manusia hari ini menjadi bahan perdebatan yang kerap. Walau bagaimanapun, bukan gelombang elektromagnet itu sendiri yang berbahaya, tanpanya tiada peranti boleh benar-benar berfungsi, tetapi komponen maklumatnya, yang tidak dapat dikesan oleh osiloskop konvensional.* Osiloskop ialah peranti yang direka untuk mengkaji parameter amplitud isyarat elektrik *

Objektif: Pertimbangkan setiap jenis sinaran elektromagnet secara terperinci Mengenal pasti kesannya terhadap kesihatan manusia

Sinaran elektromagnet ialah gangguan (perubahan keadaan) medan elektromagnet yang merambat di angkasa. Sinaran elektromagnet terbahagi kepada: gelombang radio (bermula dari gelombang ultra-panjang), sinaran inframerah, sinaran ultraungu, sinaran X-ray, sinaran gamma (keras)

Skala sinaran elektromagnet ialah jumlah semua julat frekuensi sinaran elektromagnet. Sebagai ciri spektrum Sinaran elektromagnet menggunakan kuantiti berikut: Panjang gelombang Frekuensi ayunan Tenaga foton (kuantum medan elektromagnet)

Gelombang radio ialah sinaran elektromagnet dengan panjang gelombang dalam spektrum elektromagnet lebih panjang daripada cahaya inframerah. Gelombang radio mempunyai frekuensi dari 3 kHz hingga 300 GHz, dan panjang gelombang yang sepadan dari 1 milimeter hingga 100 kilometer. Seperti semua gelombang elektromagnet yang lain, gelombang radio bergerak pada kelajuan cahaya. Sumber semula jadi gelombang radio ialah kilat dan objek astronomi. Gelombang radio buatan digunakan untuk komunikasi radio tetap dan mudah alih, penyiaran radio, radar dan sistem navigasi lain, satelit komunikasi, rangkaian komputer dan aplikasi lain yang tidak terkira banyaknya.

Gelombang radio dibahagikan kepada julat frekuensi: gelombang panjang, gelombang sederhana, gelombang pendek dan gelombang ultra pendek. Gelombang dalam julat ini dipanggil gelombang panjang kerana frekuensi rendahnya sepadan dengan panjang gelombang yang panjang. Mereka boleh merebak ke beribu-ribu kilometer, kerana mereka boleh pergi berkeliling permukaan bumi. Oleh itu, banyak stesen radio antarabangsa menyiarkan gelombang panjang. ombak panjang.

Mereka tidak merebak pada jarak yang sangat jauh, kerana ia hanya boleh dipantulkan dari ionosfera (salah satu lapisan atmosfera Bumi). Penghantaran gelombang sederhana diterima lebih baik pada waktu malam apabila pemantulan lapisan ionosfera meningkat. Gelombang sederhana

Gelombang pendek dipantulkan berkali-kali dari permukaan bumi dan dari ionosfera, kerana ia merambat pada jarak yang sangat jauh. Siaran dari stesen radio gelombang pendek boleh diterima di sisi lain glob. -hanya boleh dipantulkan dari permukaan Bumi dan oleh itu sesuai untuk penyiaran hanya pada jarak yang sangat singkat. Bunyi stereo sering dihantar pada gelombang VHF kerana ia mempunyai kurang gangguan. Gelombang ultra pendek (VHF)

Pengaruh gelombang radio pada tubuh manusia Apakah parameter yang berbeza dalam kesan gelombang radio pada badan? Kesan haba boleh dijelaskan menggunakan contoh tubuh manusia: apabila menghadapi halangan dalam perjalanan - tubuh manusia, gelombang menembusinya. Pada manusia, ia diserap oleh lapisan atas kulit. Dalam kes ini, ia terbentuk tenaga haba, yang dikeluarkan oleh sistem peredaran darah. 2. Kesan bukan haba gelombang radio. Contoh biasa ialah gelombang yang terpancar daripada antena telefon bimbit. Di sini anda boleh memberi perhatian kepada eksperimen yang dijalankan oleh saintis dengan tikus. Mereka dapat membuktikan kesan gelombang radio bukan haba terhadap mereka. Walau bagaimanapun, mereka tidak dapat membuktikan kemudaratan mereka kepada tubuh manusia. Ini adalah sesuatu yang berjaya digunakan oleh penyokong dan penentang komunikasi mudah alih untuk memanipulasi fikiran orang ramai.

Kulit manusia, lebih tepat lagi, lapisan luarnya, menyerap (menyerap) gelombang radio, akibatnya haba dibebaskan, yang boleh diukur dengan tepat secara eksperimen. Peningkatan suhu maksimum yang dibenarkan untuk tubuh manusia ialah 4 darjah. Ia berikutan bahawa untuk akibat yang serius seseorang mesti terdedah kepada pendedahan jangka panjang gelombang radio yang cukup kuat, yang tidak mungkin berlaku dalam keadaan hidup seharian. Adalah diketahui secara meluas bahawa sinaran elektromagnet mengganggu penerimaan isyarat TV berkualiti tinggi. Gelombang radio amat berbahaya bagi pemilik perentak jantung elektrik - gelombang radio mempunyai paras ambang yang jelas di atasnya yang mana sinaran elektromagnet yang mengelilingi seseorang tidak sepatutnya meningkat.

Peranti yang ditemui oleh seseorang dalam perjalanan hidupnya telefon bimbit; antena pemancar radio; telefon radio sistem DECT; peranti wayarles rangkaian; Peranti Bluetooth; pengimbas badan; telefon bayi; peralatan elektrik rumah; talian voltan tinggi penghantaran kuasa

Bagaimanakah anda boleh melindungi diri anda daripada gelombang radio? Satu-satunya kaedah yang berkesan ialah menjauhkan diri daripada mereka. Dos sinaran berkurangan mengikut perkadaran jarak: semakin kurang jarak seseorang dari pemancar. Perkakas rumah (gerudi, pembersih vakum) membentuk medan magnet elektrik di sekeliling kord kuasa jika pendawaian tidak dipasang dengan betul. Lebih besar kuasa peranti, lebih besar impaknya. Anda boleh melindungi diri anda dengan meletakkan mereka sejauh mungkin dari orang ramai. Peranti yang tidak digunakan mesti diputuskan sambungan daripada rangkaian.

Sinaran inframerah juga dipanggil sinaran "terma" kerana sinaran inframerah dari objek yang dipanaskan dirasakan oleh kulit manusia sebagai sensasi haba. Dalam kes ini, panjang gelombang yang dipancarkan oleh badan bergantung pada suhu pemanasan: semakin tinggi suhu, semakin pendek panjang gelombang dan semakin tinggi intensiti sinaran. Spektrum sinaran jasad yang benar-benar hitam pada suhu yang agak rendah (sehingga beberapa ribu Kelvin) terletak terutamanya dalam julat ini. Sinaran inframerah dipancarkan oleh atom atau ion yang teruja. Sinaran inframerah

Kedalaman penembusan dan, dengan itu, pemanasan badan oleh sinaran inframerah bergantung pada panjang gelombang. Sinaran gelombang pendek boleh menembusi badan hingga kedalaman beberapa sentimeter dan memanaskan organ dalaman, manakala sinaran gelombang panjang dikekalkan oleh kelembapan yang terkandung dalam tisu dan meningkatkan suhu badan. Pendedahan kepada sinaran inframerah yang kuat pada otak amat berbahaya - ia boleh menyebabkan strok haba. Tidak seperti jenis sinaran lain, seperti sinar-X, gelombang mikro dan sinaran ultraungu, sinaran inframerah dengan intensiti biasa tidak mempunyai kesan negatif pada badan. Pengaruh sinaran inframerah pada badan

Sinaran ultraungu ialah sinaran elektromagnet yang tidak dapat dilihat oleh mata, terletak pada spektrum antara sinaran kelihatan dan sinar-x. Sinaran ultraungu Julat sinaran ultraungu yang sampai ke permukaan bumi ialah 400 - 280 nm, dan gelombang yang lebih pendek yang terpancar daripada Matahari diserap di stratosfera oleh lapisan ozon.

Sifat sinaran UV aktiviti kimia(mempercepatkan perjalanan tindak balas kimia dan proses biologi) keupayaan menembusi, pemusnahan mikroorganisma, kesan yang baik pada tubuh manusia (dalam dos yang kecil) keupayaan untuk menyebabkan kecerahan bahan (cahayanya dengan warna cahaya yang dipancarkan yang berbeza)

Pendedahan kepada Sinaran Ultraviolet Pendedahan kulit kepada sinaran ultraungu yang melebihi keupayaan penyamakan semula jadi kulit mengakibatkan luka terbakar. kepada tahap yang berbeza-beza. Sinaran ultraungu boleh menyebabkan pembentukan mutasi (mutagenesis ultraungu). Pembentukan mutasi, seterusnya, boleh menyebabkan kanser kulit, melanoma kulit dan penuaan pramatang. Ubat yang berkesan perlindungan daripada sinaran ultraungu disediakan oleh pakaian dan pelindung matahari khas dengan nombor SPF lebih daripada 10. Sinaran ultraungu dalam julat gelombang pertengahan (280-315 nm) boleh dikatakan tidak dapat dilihat oleh mata manusia dan terutamanya diserap oleh epitelium kornea, yang , dengan penyinaran sengit, punca kerosakan sinaran- terbakar kornea (electroophthalmia). Ini ditunjukkan oleh peningkatan lakrimasi, fotofobia, dan pembengkakan epitelium kornea Untuk melindungi mata, cermin mata keselamatan khas digunakan yang menghalang sehingga 100% sinaran ultraungu dan telus dalam spektrum yang boleh dilihat. Untuk panjang gelombang yang lebih pendek, tiada bahan yang sesuai untuk ketelusan kanta objektif, dan perlu menggunakan optik reflektif - cermin cekung.

Sinaran X-ray ialah gelombang elektromagnet, tenaga fotonnya terletak pada skala gelombang elektromagnet antara sinaran ultraungu dan sinaran gamma Penggunaan sinaran X-ray dalam bidang perubatan Sebab penggunaan sinaran sinar-X dalam diagnostik adalah keupayaan penembusan yang tinggi. Pada hari-hari awal selepas penemuannya, sinar-X digunakan kebanyakannya untuk memeriksa patah tulang dan menentukan lokasi badan asing (seperti peluru) dalam tubuh manusia. Pada masa ini, beberapa kaedah diagnostik digunakan menggunakan x-ray.

Fluoroskopi Selepas X-ray melalui badan pesakit, doktor memerhati imej bayang-bayangnya. Tingkap plumbum mesti dipasang di antara skrin dan mata doktor untuk melindungi doktor daripada kesan berbahaya sinaran X. Kaedah ini memungkinkan untuk mengkaji keadaan fungsi organ tertentu. Kelemahan kaedah ini adalah imej kontras yang tidak mencukupi dan dos radiasi yang agak besar yang diterima oleh pesakit semasa prosedur. Fluorografi digunakan, sebagai peraturan, untuk pemeriksaan awal keadaan organ dalaman pesakit menggunakan dos kecil sinaran X-ray. Radiografi Ini adalah kaedah penyelidikan menggunakan sinar-x di mana imej dirakam pada filem fotografi. Gambar X-ray mengandungi lebih terperinci dan oleh itu lebih bermaklumat. Boleh disimpan untuk analisis lanjut. Jumlah dos sinaran adalah kurang daripada yang digunakan dalam fluoroskopi.

Sinaran X-ray sedang mengion. Ia menjejaskan tisu organisma hidup dan boleh menyebabkan penyakit radiasi, luka bakar radiasi dan tumor malignan. Atas sebab ini, langkah perlindungan mesti diambil apabila bekerja dengan sinar-X. Adalah dipercayai bahawa kerosakan adalah berkadar terus dengan dos sinaran yang diserap. Sinaran X-ray adalah faktor mutagenik.

Kesan X-ray pada badan X-ray mempunyai kuasa penembusan yang hebat, i.e. ia mampu menembusi dengan mudah melalui organ dan tisu yang dikaji. Pengaruh sinar-X pada badan juga ditunjukkan oleh fakta bahawa sinaran sinar-X mengionkan molekul bahan, yang membawa kepada gangguan struktur asal struktur molekul sel. Ini menghasilkan ion (zarah bercas positif atau negatif), serta molekul yang menjadi aktif. Perubahan ini, pada satu tahap atau yang lain, boleh menyebabkan perkembangan luka bakar radiasi pada kulit dan membran mukus, penyakit radiasi, serta mutasi, yang membawa kepada pembentukan tumor, termasuk tumor malignan. Walau bagaimanapun, perubahan ini hanya boleh berlaku jika tempoh dan kekerapan pendedahan kepada x-ray pada badan adalah ketara. Semakin kuat pancaran x-ray dan semakin lama pendedahan, semakin tinggi risiko kesan negatif.

Radiologi moden menggunakan peranti yang mempunyai tenaga pancaran yang sangat rendah. Adalah dipercayai bahawa risiko mendapat kanser selepas satu pemeriksaan X-ray standard adalah sangat kecil dan tidak melebihi 1 perseribu peratus. Dalam amalan klinikal, tempoh masa yang sangat singkat digunakan, dengan syarat potensi manfaat untuk mendapatkan data tentang keadaan badan adalah jauh lebih tinggi daripada potensi bahayanya. Pakar radiologi, serta juruteknik dan pembantu makmal, mesti mematuhi langkah perlindungan mandatori. Doktor yang melakukan manipulasi memakai apron pelindung khas, yang terdiri daripada plat plumbum pelindung. Di samping itu, ahli radiologi mempunyai dosimeter individu, dan sebaik sahaja ia mendaftar bahawa dos sinaran adalah tinggi, doktor dikeluarkan daripada bekerja dengan x-ray. Oleh itu, sinaran X-ray, walaupun ia mempunyai kesan yang berpotensi berbahaya pada badan, dalam amalan selamat.

Sinaran gamma, sejenis sinaran elektromagnet dengan panjang gelombang yang sangat pendek kurang daripada 2·10−10 m, mempunyai kuasa penembusan yang paling tinggi. Sinaran jenis ini boleh disekat oleh plumbum tebal atau papak konkrit. Bahaya sinaran terletak pada sinaran mengionnya, yang berinteraksi dengan atom dan molekul, yang kesan ini berubah menjadi ion bercas positif, dengan itu pecah ikatan kimia molekul yang membentuk organisma hidup dan menyebabkan perubahan penting secara biologi.

Kadar dos - menunjukkan dos sinaran yang akan diterima oleh objek atau organisma hidup dalam satu tempoh masa. Unit ukuran ialah sievert/jam. Dos setara berkesan tahunan, μSv/tahun Sinaran kosmik 32 Penyinaran daripada bahan binaan dan di atas tanah 37 Penyinaran dalaman 37 Radon-222, radon-220 126 Prosedur perubatan 169 Ujian senjata nuklear 1.5 Kuasa nuklear 0.01 Jumlah 400

Jadual keputusan pendedahan tunggal kepada sinaran gamma pada tubuh manusia, diukur dalam ayak.

Kesan sinaran pada organisma hidup menyebabkan pelbagai perubahan biologi boleh balik dan tidak boleh balik di dalamnya. Dan perubahan ini dibahagikan kepada dua kategori - perubahan somatik yang disebabkan secara langsung pada seseorang, dan perubahan genetik yang berlaku pada keturunan. Keterukan kesan sinaran ke atas seseorang bergantung pada bagaimana kesan ini berlaku - sekali gus atau dalam bahagian. Kebanyakan organ mempunyai masa untuk pulih sedikit sebanyak daripada sinaran, jadi mereka lebih mampu bertolak ansur dengan beberapa siri dos jangka pendek, berbanding dengan jumlah dos sinaran yang sama yang diterima pada satu masa. Sumsum tulang merah dan organ sistem hematopoietik, organ pembiakan dan organ penglihatan paling terdedah kepada radiasi Kanak-kanak lebih terdedah kepada radiasi berbanding orang dewasa. Kebanyakan organ orang dewasa tidak begitu terdedah kepada radiasi - ini adalah buah pinggang, hati, pundi kencing, tisu tulang rawan.

Kesimpulan Jenis-jenis sinaran elektromagnet telah dikaji secara terperinci Telah didedahkan bahawa sinaran inframerah pada keamatan biasa tidak mempunyai kesan negatif pada badan sinaran X-ray boleh menyebabkan lecuran sinaran dan sinaran gamma menyebabkan perubahan penting secara biologi; badan

Terima kasih atas perhatian anda

Semua medan elektromagnet dicipta oleh cas bergerak dipercepatkan. Caj pegun hanya menghasilkan medan elektrostatik. Tiada gelombang elektromagnet dalam kes ini. Dalam kes yang paling mudah, sumber sinaran adalah zarah bercas yang berayun. Kerana caj elektrik boleh berayun pada sebarang frekuensi, maka spektrum frekuensi gelombang elektromagnet adalah tidak terhad. Ini adalah bagaimana gelombang elektromagnet berbeza daripada gelombang bunyi. Pengelasan gelombang ini mengikut kekerapan (dalam hertz) atau panjang gelombang (dalam meter) diwakili oleh skala gelombang elektromagnet (Rajah 1.10). Walaupun keseluruhan spektrum dibahagikan kepada kawasan, sempadan di antara mereka digariskan secara tentatif. Kawasan mengikuti secara berterusan satu demi satu, dan dalam beberapa kes bertindih. Perbezaan dalam sifat menjadi ketara hanya apabila panjang gelombang berbeza dengan beberapa urutan magnitud.

Mari kita pertimbangkan ciri kualitatif gelombang elektromagnet dengan julat frekuensi yang berbeza dan kaedah pengujaan dan pendaftarannya.

Gelombang radio. Semua sinaran elektromagnet dengan panjang gelombang lebih daripada setengah milimeter dikelaskan sebagai gelombang radio. Gelombang radio sepadan dengan julat frekuensi dari 3 10 3 hingga 3 10 14 Hz. Kawasan gelombang panjang yang melebihi 1,000 dikenal pasti m, purata – daripada 1,000 m sehingga 100 m, pendek – daripada 100 m sehingga 10 m dan ultra-pendek - kurang daripada 10 m.

Gelombang radio boleh merambat pada jarak jauh di atmosfera bumi dengan hampir tiada kerugian. Dengan bantuan mereka, isyarat radio dan televisyen dihantar. Penyebaran gelombang radio ke atas permukaan bumi dipengaruhi oleh sifat-sifat atmosfera. Peranan atmosfera ditentukan oleh kehadiran ionosfera di lapisan atasnya. Ionosfera ialah bahagian atas atmosfera yang terion. Ciri ionosfera ialah kepekatan tinggi zarah bercas bebas - ion dan elektron. Ionosfera untuk semua gelombang radio, bermula dari gelombang ultra panjang (λ ≈ 10 4 m) dan sehingga pendek (λ ≈ 10 m), ialah medium reflektif. Disebabkan oleh pantulan dari ionosfera Bumi, gelombang radio dalam julat meter dan kilometer digunakan untuk penyiaran radio dan komunikasi radio pada jarak yang jauh, memastikan penghantaran isyarat pada jarak yang jauh di dalam Bumi. Walau bagaimanapun, hari ini jenis komunikasi ini menjadi perkara yang lepas terima kasih kepada perkembangan komunikasi satelit.

Gelombang UHF tidak boleh membengkok di sekeliling permukaan bumi, yang mengehadkan kawasan penerimaannya kepada kawasan perambatan langsung, yang bergantung pada ketinggian antena dan kuasa pemancar. Tetapi dalam kes ini, peranan pemantul gelombang radio, yang dimainkan oleh ionosfera berhubung dengan gelombang meter, diambil alih oleh pengulang satelit.

Gelombang elektromagnet julat gelombang radio dipancarkan oleh antena stesen radio, di mana ayunan elektromagnet diuja menggunakan penjana voltan tinggi dan rendah. frekuensi ultra tinggi(Gamb. 1.11).

Walau bagaimanapun, dalam kes yang luar biasa, gelombang frekuensi radio boleh dicipta oleh sistem cas mikroskopik, seperti elektron atom dan molekul. Oleh itu, elektron dalam atom hidrogen mampu memancarkan gelombang elektromagnet dengan panjang (panjang ini sepadan dengan frekuensi Hz, yang tergolong dalam kawasan gelombang mikro julat radio). Dalam keadaan tidak terikat, atom hidrogen ditemui terutamanya dalam gas antara bintang. Lebih-lebih lagi, setiap daripada mereka mengeluarkan secara purata sekali setiap 11 juta tahun. Walau bagaimanapun, sinaran kosmik agak boleh diperhatikan, kerana agak banyak hidrogen atom bertaburan di angkasa.

Ini menarik

Gelombang radio lemah diserap oleh medium, jadi mengkaji Alam Semesta dalam julat radio adalah sangat bermaklumat untuk ahli astronomi. Sejak tahun 40-an. Abad XX, astronomi radio berkembang pesat, tugasnya adalah untuk mengkaji benda angkasa oleh pelepasan radio mereka. Penerbangan antara planet yang berjaya stesen angkasa lepas kepada Bulan, Zuhrah dan planet lain menunjukkan keupayaan teknologi radio moden. Oleh itu, isyarat dari kenderaan turun dari planet Zuhrah, jaraknya kira-kira 60 juta kilometer, diterima oleh stesen tanah 3.5 minit selepas pemergian mereka.

Teleskop radio yang luar biasa mula beroperasi 500 km ke utara San Francisco (California). Tugasnya adalah untuk mencari tamadun luar angkasa.

Foto diambil dari top.rbc.ru

Allen Telescope Array (ATA) dinamakan sempena pengasas bersama Microsoft Paul Allen, yang menyumbang $25 juta kepada penciptaannya. Pada masa ini, ATA terdiri daripada 42 antena dengan diameter 6 m, tetapi bilangannya dirancang untuk ditingkatkan kepada 350.

Pencipta ATA berharap untuk mengambil isyarat daripada makhluk hidup lain di Alam Semesta pada sekitar tahun 2025. Teleskop ini juga dijangka membantu mengumpul data tambahan mengenai fenomena seperti supernova, lubang hitam dan pelbagai objek astronomi eksotik, yang kewujudannya secara teori diramalkan. , tetapi dalam amalan tidak diperhatikan.

Pusat ini diuruskan bersama oleh Makmal Astronomi Radio di Universiti California di Berkeley dan Institut SETI, yang dikhususkan untuk mencari bentuk hidupan luar angkasa. Keupayaan teknikal ATA sangat meningkatkan keupayaan SETI untuk mengesan isyarat daripada kehidupan pintar.

Sinaran inframerah. Julat sinaran inframerah sepadan dengan panjang gelombang dari 1 mm sehingga 7 10 –7 m. Sinaran inframerah timbul daripada pergerakan kuantum yang dipercepatkan cas dalam molekul. ini pergerakan dipercepatkan berlaku apabila molekul berputar dan atomnya bergetar.

nasi. 1.12

Kehadiran gelombang inframerah telah ditubuhkan pada tahun 1800 oleh William Herschel. V. Herschel secara tidak sengaja mendapati bahawa termometer yang digunakannya dipanaskan melebihi hujung merah spektrum yang boleh dilihat. Para saintis membuat kesimpulan bahawa terdapat sinaran elektromagnet yang meneruskan spektrum sinaran yang boleh dilihat di luar cahaya merah. Dia memanggil sinaran ini inframerah. Ia juga dipanggil haba, kerana sinaran inframerah dipancarkan oleh mana-mana badan yang dipanaskan, walaupun ia tidak bersinar ke mata. Anda boleh merasai sinaran daripada seterika panas dengan mudah walaupun ia tidak cukup panas untuk bercahaya. Pemanas di apartmen mengeluarkan gelombang inframerah, menyebabkan pemanasan yang ketara pada badan sekeliling (Rajah 1.12). Sinaran inframerah ialah haba yang dilepaskan pada tahap yang berbeza-beza oleh semua jasad yang dipanaskan (Matahari, nyala api, pasir yang dipanaskan, pendiangan).

nasi. 1.13

Seseorang merasakan sinaran inframerah secara langsung dengan kulit - seperti haba yang terpancar daripada api atau objek panas (Gamb. 1.13). Sesetengah haiwan (contohnya, ular beludak liang) malah mempunyai organ deria yang membolehkan mereka menentukan lokasi mangsa berdarah panas oleh sinaran inframerah badannya. Seseorang mencipta sinaran inframerah dalam julat dari 6 µm sehingga 10 µm. Molekul yang membentuk kulit manusia "bergema" pada frekuensi inframerah. Oleh itu, ia adalah sinaran inframerah yang kebanyakannya diserap, menghangatkan kita.

atmosfera bumi menghantar sebahagian kecil sinaran inframerah. Ia diserap oleh molekul udara, dan terutamanya oleh molekul karbon dioksida. Karbon dioksida juga disebabkan oleh kesan rumah hijau, disebabkan oleh fakta bahawa permukaan yang dipanaskan mengeluarkan haba, yang tidak kembali ke angkasa. Terdapat sedikit karbon dioksida di angkasa, jadi sinaran haba melalui awan debu dengan sedikit kehilangan.

Untuk mendaftarkan sinaran inframerah di kawasan spektrum yang hampir dengan kelihatan (dari l = 0.76 µm sehingga 1.2 µm), kaedah fotografi digunakan. Dalam julat lain, termokopel dan bolometer semikonduktor yang terdiri daripada jalur semikonduktor digunakan. Rintangan semikonduktor berubah apabila diterangi oleh sinaran inframerah, yang direkodkan dengan cara biasa.

Memandangkan kebanyakan objek di permukaan Bumi memancarkan tenaga dalam julat panjang gelombang inframerah, pengesan inframerah memainkan peranan penting dalam teknologi pengesanan moden. Peranti penglihatan malam membolehkan untuk mengesan bukan sahaja orang, tetapi juga peralatan dan struktur yang telah dipanaskan pada siang hari dan mengeluarkan haba mereka pada waktu malam kepada persekitaran dalam bentuk sinaran inframerah. Pengesan sinar inframerah digunakan secara meluas oleh perkhidmatan menyelamat, contohnya, untuk mengesan orang yang masih hidup di bawah runtuhan selepas gempa bumi atau bencana alam lain.

nasi. 1.14

Cahaya nampak. Cahaya nampak dan sinaran ultraungu dicipta oleh getaran elektron dalam atom dan ion. Kawasan spektrum sinaran elektromagnet yang boleh dilihat adalah sangat kecil dan mempunyai sempadan yang ditentukan oleh sifat organ visual manusia. Panjang gelombang cahaya boleh dilihat berjulat dari 380 nm sehingga 760 nm. Semua warna pelangi sepadan dengan panjang gelombang yang berbeza yang terletak dalam had yang sangat sempit ini. Mata melihat sinaran dalam julat sempit panjang gelombang sebagai satu warna, dan sinaran kompleks yang mengandungi semua panjang gelombang sebagai cahaya putih (Rajah 1.14). Panjang gelombang cahaya yang sepadan dengan warna primer diberikan dalam Jadual 7.1. Apabila panjang gelombang berubah, warna dengan lancar beralih ke satu sama lain, membentuk banyak warna perantaraan. Purata mata manusia mula mengesan perbezaan warna yang sepadan dengan perbezaan panjang gelombang 2 nm.

Untuk memancarkan atom, ia mesti menerima tenaga dari luar. Sumber cahaya terma yang paling biasa ialah: Matahari, lampu pijar, nyalaan, dll. Tenaga yang diperlukan untuk atom memancarkan cahaya juga boleh dipinjam daripada sumber bukan haba, contohnya, cahaya disertai dengan pelepasan dalam gas.

Ciri yang paling penting bagi sinaran boleh dilihat ialah, sudah tentu, keterlihatannya kepada mata manusia. Suhu permukaan Matahari, kira-kira 5,000 °C, adalah sedemikian rupa sehingga tenaga puncak sinaran suria jatuh tepat di bahagian spektrum yang boleh dilihat, dan persekitaran di sekeliling kita sebahagian besarnya telus kepada sinaran ini. Oleh itu, tidak menghairankan bahawa mata manusia, dalam proses evolusi, telah dibentuk sedemikian rupa untuk menangkap dan mengenali dengan tepat bahagian spektrum gelombang elektromagnet ini.

Kepekaan maksimum mata semasa penglihatan siang hari berlaku pada panjang gelombang dan sepadan dengan cahaya kuning-hijau. Disebabkan ini salutan khas pada kanta kamera dan kamera video hendaklah memancarkan cahaya kuning-hijau ke dalam peralatan dan memantulkan sinaran yang deria mata lebih lemah. Itulah sebabnya kilauan kanta kelihatan kepada kita sebagai campuran warna merah dan ungu.

Kaedah yang paling penting untuk merakam gelombang elektromagnet dalam julat optik adalah berdasarkan pengukuran fluks tenaga yang dibawa oleh gelombang. Untuk tujuan ini, fenomena fotoelektrik (fotosel, fotomultiplier), fenomena fotokimia (fotoemulsi), dan fenomena termoelektrik (bolometer) digunakan.

Sinaran ultraungu. Sinar ultraungu termasuk sinaran elektromagnet dengan panjang gelombang dari beberapa ribu hingga beberapa diameter atom (390–10 nm). Sinaran ini ditemui pada tahun 1802 oleh ahli fizik I. Ritter. Sinaran ultraungu mempunyai lebih banyak tenaga daripada cahaya yang boleh dilihat, jadi sinaran suria dalam julat ultraungu menjadi berbahaya kepada tubuh manusia. Sinaran ultraungu, seperti yang kita ketahui, dihantar dengan murah hati oleh Matahari. Tetapi, seperti yang telah disebutkan, Matahari memancarkan paling kuat dalam sinaran yang boleh dilihat. Sebaliknya, panas bintang biru – sumber yang berkuasa sinaran ultraungu. Sinaran inilah yang memanaskan dan mengionkan nebula pemancar, itulah sebabnya kita melihatnya. Tetapi kerana sinaran ultraviolet mudah diserap persekitaran gas, kemudian dari kawasan yang jauh di Galaxy dan Alam Semesta ia hampir tidak sampai kepada kita jika terdapat penghalang gas dan habuk di laluan sinar.

nasi. 1.15

asas pengalaman hidup, dikaitkan dengan sinaran ultraviolet, kita memperoleh pada musim panas, apabila kita menghabiskan banyak masa di bawah sinar matahari. Rambut kita pudar, dan kulit kita menjadi sawo matang dan terbakar. Semua orang tahu dengan baik betapa baiknya kesan cahaya matahari pada mood dan kesihatan seseorang. Sinaran ultraungu meningkatkan peredaran darah, pernafasan, aktiviti otot, menggalakkan pembentukan vitamin dan rawatan penyakit kulit tertentu, mengaktifkan mekanisme imun, membawa cas tenaga dan mood yang baik(Gamb. 1.15).

Sinaran ultraungu keras (gelombang pendek) sepadan dengan panjang gelombang yang bersebelahan dengan julat sinar-X adalah berbahaya kepada sel biologi dan oleh itu digunakan khususnya dalam perubatan untuk mensterilkan instrumen pembedahan dan peralatan perubatan, membunuh semua mikroorganisma pada permukaannya.

nasi. 1.16

Semua kehidupan di Bumi dilindungi daripada kesan berbahaya sinaran ultraungu keras oleh lapisan ozon atmosfera bumi, yang menyerap O kebanyakan sinaran ultraungu yang keras dalam spektrum sinaran suria (Rajah 1.16). Jika tidak kerana perisai semulajadi ini, kehidupan di Bumi hampir tidak akan muncul dari perairan Lautan Dunia.

Lapisan ozon terbentuk di stratosfera pada ketinggian 20 km sehingga 50 km. Akibat daripada putaran Bumi ketinggian tertinggi lapisan ozon berada di khatulistiwa, yang paling kecil adalah di kutub. Di zon dekat dengan Bumi di atas kawasan kutub, "lubang" telah terbentuk, yang sentiasa meningkat sejak 15 tahun yang lalu. Akibat pemusnahan lapisan ozon secara progresif, keamatan sinaran ultraungu di permukaan bumi meningkat.

Hingga ke panjang gelombang, sinar ultraungu boleh dikaji oleh yang sama kaedah eksperimen, sebagai sinar yang boleh dilihat. Di kawasan dengan panjang gelombang kurang daripada 180 nm Terdapat kesukaran yang ketara kerana fakta bahawa sinar ini diserap oleh pelbagai bahan, sebagai contoh, kaca. Oleh itu, dalam pemasangan untuk mengkaji sinaran ultraviolet, bukan kaca biasa digunakan, tetapi kristal kuarza atau tiruan. Walau bagaimanapun, untuk ultraungu pendek sedemikian, gas pada tekanan normal (contohnya, udara) juga legap. Oleh itu, untuk mengkaji sinaran tersebut, pemasangan spektrum dari mana udara telah dipam keluar (spektrograf vakum) digunakan.

Dalam amalan, sinaran ultraungu sering direkodkan menggunakan pengesan sinaran fotoelektrik. Pendaftaran sinaran ultraungu dengan panjang gelombang kurang daripada 160 nm dihasilkan oleh kaunter khas yang serupa dengan kaunter Geiger-Muller.

sinaran X-ray. Sinaran dalam julat panjang gelombang daripada beberapa diameter atom hingga beberapa ratus diameter nukleus atom dipanggil x-ray. Sinaran ini ditemui pada tahun 1895 oleh V. Roentgen (Roentgen memanggilnya X-sinar). Pada tahun 1901, V. Roentgen adalah ahli fizik pertama yang menerima Hadiah Nobel untuk penemuan sinaran, yang dinamakan sempena namanya. Sinaran ini boleh berlaku semasa brek oleh sebarang halangan, termasuk. elektrod logam, elektron pantas hasil daripada penukaran tenaga kinetik elektron ini kepada tenaga sinaran elektromagnet. Untuk mendapatkan sinaran sinar-X, peranti vakum elektrik khas digunakan - tiub sinar-X. Mereka terdiri daripada bekas kaca vakum di mana katod dan anod terletak pada jarak tertentu antara satu sama lain, disambungkan ke litar voltan tinggi. Medan elektrik yang kuat dicipta antara katod dan anod, mempercepatkan elektron kepada tenaga. Sinaran X-ray berlaku apabila permukaan anod logam dibombardir dalam vakum oleh elektron dengan kelajuan tinggi. Apabila elektron berkurangan dalam bahan anod, sinaran bremsstrahlung muncul, yang mempunyai spektrum berterusan. Di samping itu, akibat pengeboman elektron, atom bahan dari mana anod dibuat teruja. Peralihan elektron atom ke dalam keadaan dengan tenaga yang lebih rendah disertai dengan pancaran sinaran sinar-X ciri, yang frekuensinya ditentukan oleh bahan anod.

X-ray melalui otot manusia secara bebas, menembusi kadbod, kayu dan badan lain yang legap kepada cahaya.

Mereka menyebabkan beberapa bahan bersinar. V. Roentgen bukan sahaja menemui sinaran x-ray, tetapi juga mengkaji sifatnya. Dia mendapati bahawa bahan berketumpatan rendah lebih telus daripada ketumpatan tinggi. X-ray menembusi kain lembut badan dan oleh itu amat diperlukan dalam diagnostik perubatan. Dengan meletakkan tangan anda di antara sumber sinar-X dan skrin, anda boleh melihat bayang-bayang tangan yang samar, di mana bayang-bayang tulang yang lebih gelap menonjol dengan ketara (Gamb. 1.17).

Nyalaan suria yang berkuasa juga merupakan sumber sinaran sinar-X (Rajah 1.19). Atmosfera bumi adalah perisai yang sangat baik untuk sinaran X-ray.

Dalam astronomi, sinar-X paling kerap terlintas di fikiran apabila bercakap tentang lubang hitam, bintang neutron dan pulsar. Apabila sesuatu bahan ditangkap berhampiran kutub magnet Bintang itu mengeluarkan banyak tenaga, yang dipancarkan dalam julat sinar-X.

Untuk mendaftarkan sinaran sinar-X, fenomena fizikal yang sama digunakan seperti dalam kajian sinaran ultraungu. Terutamanya kaedah fotokimia, fotoelektrik dan luminescent digunakan.

Sinaran gamma– sinaran elektromagnet panjang gelombang terpendek dengan panjang gelombang kurang daripada 0.1 nm. Ia dikaitkan dengan proses nuklear, fenomena pereputan radioaktif yang berlaku dengan bahan tertentu, baik di Bumi dan di angkasa.

Sinar gamma berbahaya kepada organisma hidup. Atmosfera bumi tidak menghantar sinaran gamma kosmik. Ini memastikan kewujudan semua kehidupan di Bumi. Sinaran gamma direkodkan oleh pengesan sinaran gamma dan pembilang kilauan.

Oleh itu, gelombang elektromagnet pelbagai julat diterima nama yang berbeza dan mendapati diri mereka dalam fenomena fizikal yang sama sekali berbeza. Gelombang ini dipancarkan oleh pelbagai penggetar dan direkodkan dengan pelbagai kaedah, tetapi ia mempunyai satu sifat elektromagnet, merambat dalam vakum pada kelajuan yang sama, dan mempamerkan fenomena gangguan dan pembelauan. Terdapat dua jenis utama sumber sinaran elektromagnet. Dalam sumber mikroskopik, zarah bercas melompat dari satu tahap tenaga ke tahap lain dalam atom atau molekul. Pemancar jenis ini memancarkan gamma, x-ray, ultraungu, boleh dilihat dan inframerah, dan dalam beberapa kes bahkan sinaran panjang gelombang yang lebih panjang Sumber jenis kedua boleh dipanggil makroskopik. Di dalamnya, elektron bebas konduktor melakukan ayunan berkala segerak. Sistem elektrik boleh mempunyai pelbagai konfigurasi dan saiz. Perlu ditekankan bahawa dengan perubahan dalam panjang gelombang, perbezaan kualitatif juga timbul: sinar dengan panjang gelombang pendek, bersama-sama dengan sifat gelombang, lebih jelas menunjukkan sifat korpuskular (kuantum).

©2015-2019 tapak
Semua hak milik pengarangnya. Laman web ini tidak menuntut pengarang, tetapi menyediakan penggunaan percuma.
Tarikh penciptaan halaman: 2016-02-16

Gelombang elektromagnet dikelaskan mengikut panjang gelombang λ atau frekuensi gelombang yang berkaitan f. Marilah kita ambil perhatian bahawa parameter ini bukan sahaja mencirikan gelombang, tetapi juga sifat kuantum medan elektromagnet. Sehubungan itu, dalam kes pertama, gelombang elektromagnet diterangkan undang-undang klasik dipelajari dalam kursus ini.

Mari kita pertimbangkan konsep spektrum gelombang elektromagnet. Spektrum gelombang elektromagnet ialah jalur frekuensi gelombang elektromagnet yang wujud di alam semula jadi.

Spektrum sinaran elektromagnet mengikut urutan peningkatan frekuensi ialah:

Bahagian spektrum elektromagnet yang berbeza berbeza dalam cara ia memancarkan dan menerima gelombang, kepunyaan itu atau bahagian lain spektrum. Atas sebab ini, tidak ada sempadan yang tajam antara bahagian berlainan spektrum elektromagnet, tetapi setiap julat ditentukan oleh ciri-cirinya sendiri dan kelaziman undang-undangnya, ditentukan oleh hubungan skala linear.

Kajian gelombang radio elektrodinamik klasik. Cahaya inframerah dan sinaran ultraungu dikaji oleh kedua-dua optik klasik dan fizik kuantum. X-ray dan sinaran gamma dikaji dalam fizik kuantum dan nuklear.

Mari kita pertimbangkan spektrum gelombang elektromagnet dengan lebih terperinci.

Gelombang frekuensi rendah

Gelombang frekuensi rendah ialah gelombang elektromagnet yang frekuensi ayunannya tidak melebihi 100 kHz). Julat frekuensi inilah yang secara tradisinya digunakan dalam kejuruteraan elektrik. Dalam kejuruteraan kuasa industri, frekuensi 50 Hz digunakan, di mana tenaga elektrik dihantar melalui talian dan voltan ditukar oleh peranti pengubah. Dalam penerbangan dan pengangkutan darat, frekuensi 400 Hz sering digunakan, yang memberikan kelebihan berat 8 kali ganda mesin elektrik dan transformer berbanding dengan frekuensi 50 Hz. Generasi terkini bekalan kuasa pensuisan menggunakan frekuensi transformasi AC unit dan puluhan kHz, yang menjadikannya padat dan kaya tenaga.
Perbezaan asas antara julat frekuensi rendah dan frekuensi yang lebih tinggi ialah penurunan kelajuan gelombang elektromagnet mengikut kadar punca kuasa dua frekuensinya daripada 300 ribu km/s pada 100 kHz kepada kira-kira 7 ribu km/s pada 50 Hz.

Gelombang radio

Gelombang radio ialah gelombang elektromagnet yang panjang gelombangnya lebih besar daripada 1 mm (frekuensi kurang daripada 3 10 11 Hz = 300 GHz) dan kurang daripada 3 km (di atas 100 kHz).

Gelombang radio dibahagikan kepada:

1. Gelombang panjang dalam julat panjang dari 3 km hingga 300 m (frekuensi dalam julat 10 5 Hz - 10 6 Hz = 1 MHz);

2. Gelombang sederhana dalam julat panjang dari 300 m hingga 100 m (kekerapan dalam julat 10 6 Hz -3*10 6 Hz = 3 MHz);

3. Gelombang pendek dalam julat panjang gelombang dari 100m hingga 10m (frekuensi dalam julat 310 6 Hz-310 7 Hz=30 MHz);

4. Gelombang ultrashort dengan panjang gelombang kurang daripada 10m (frekuensi lebih besar daripada 310 7 Hz = 30 MHz).

Gelombang ultrashort pula dibahagikan kepada:

A) gelombang meter;

B) gelombang sentimeter;

B) gelombang milimeter;

Gelombang dengan panjang gelombang kurang daripada 1 m (frekuensi kurang daripada 300 MHz) dipanggil gelombang mikro atau gelombang frekuensi ultra tinggi (gelombang gelombang mikro).

Oleh kerana panjang gelombang julat radio yang besar berbanding dengan saiz atom, perambatan gelombang radio boleh dipertimbangkan tanpa mengambil kira struktur atom medium, i.e. secara fenomenologi, seperti lazimnya semasa membina teori Maxwell. Sifat kuantum gelombang radio muncul hanya untuk gelombang terpendek yang bersebelahan dengan bahagian inframerah spektrum dan semasa perambatan yang dipanggil. denyutan ultra pendek dengan tempoh urutan 10 -12 saat - 10 -15 saat, setanding dengan masa ayunan elektron di dalam atom dan molekul.
Perbezaan asas antara gelombang radio dan frekuensi yang lebih tinggi ialah hubungan termodinamik yang berbeza antara panjang gelombang pembawa gelombang (eter), sama dengan 1 mm (2.7°K), dan gelombang elektromagnet yang merambat dalam medium ini.

Kesan biologi sinaran gelombang radio

Pengalaman pengorbanan yang dahsyat menggunakan sinaran gelombang radio yang berkuasa dalam teknologi radar menunjukkan kesan khusus gelombang radio bergantung pada panjang gelombang (frekuensi).

hidup badan manusia kesan yang merosakkan Ia tidak mempunyai kuasa purata seperti kuasa sinaran puncak, di mana fenomena tidak dapat dipulihkan berlaku dalam struktur protein. Contohnya, kuasa sinaran berterusan magnetron ketuhar gelombang mikro (gelombang mikro), berjumlah 1 kW, hanya menjejaskan makanan dalam isipadu ketuhar tertutup (terlindung) kecil, dan hampir selamat untuk orang yang berdekatan. Kuasa stesen radar (radar) 1 kW kuasa purata yang dipancarkan oleh denyutan pendek dengan kitaran tugas 1000:1 (nisbah tempoh ulangan kepada tempoh nadi) dan, oleh itu, kuasa nadi 1 MW, sangat berbahaya untuk kesihatan dan kehidupan manusia pada jarak sehingga ratusan meter dari pemancar. Dalam yang terakhir, tentu saja, arah sinaran radar juga memainkan peranan, yang menekankan kesan pemusnahan denyutan berbanding kuasa purata.

Pendedahan kepada gelombang meter

Gelombang meter berintensiti tinggi yang dipancarkan oleh penjana nadi stesen radar meter (radar) dengan kuasa nadi lebih daripada megawatt (seperti stesen amaran awal P-16) dan sepadan dengan panjang saraf tunjang manusia dan haiwan, serta panjang akson, mengganggu kekonduksian struktur ini, menyebabkan sindrom diencephalic (penyakit HF). Yang terakhir membawa kepada perkembangan pesat(selama beberapa bulan hingga beberapa tahun) lengkap atau separa (bergantung kepada dos nadi radiasi yang diterima) lumpuh tidak dapat dipulihkan pada anggota badan seseorang, serta gangguan pemuliharaan usus dan organ dalaman yang lain.

Kesan gelombang desimeter

Gelombang desimeter adalah setanding dengan panjang gelombang dengan saluran darah, meliputi organ manusia dan haiwan seperti paru-paru, hati dan buah pinggang. Ini adalah salah satu sebab mengapa mereka menyebabkan perkembangan tumor "jinak" (sista) dalam organ ini. Membangun pada permukaan saluran darah, tumor ini membawa kepada pemberhentian peredaran darah normal dan gangguan fungsi organ. Sekiranya tumor sedemikian tidak dikeluarkan melalui pembedahan tepat pada masanya, kematian badan berlaku. Gelombang desimeter tahap keamatan berbahaya dipancarkan oleh magnetron radar seperti radar pertahanan udara mudah alih P-15, serta radar beberapa pesawat.

Pendedahan kepada gelombang sentimeter

Gelombang sentimeter yang kuat menyebabkan penyakit seperti leukemia - "darah putih", serta bentuk tumor malignan lain pada manusia dan haiwan. Gelombang keamatan yang mencukupi untuk berlakunya penyakit ini dihasilkan oleh radar jarak sentimeter P-35, P-37 dan hampir semua radar pesawat.

Sinaran inframerah, cahaya dan ultraviolet

Inframerah, cahaya, ultraviolet sinaran berjumlah rantau optik spektrum gelombang elektromagnet dalam erti kata yang luas. Spektrum ini menduduki julat panjang gelombang elektromagnet dalam julat dari 2·10 -6 m = 2 μm hingga 10 -8 m = 10 nm (frekuensi dari 1.5·10 14 Hz hingga 3·10 16 Hz). Had atas julat optik ditentukan oleh had gelombang panjang julat inframerah, dan had bawah oleh had gelombang pendek ultraungu (Rajah 2.14).

Kedekatan kawasan spektrum gelombang yang disenaraikan menentukan persamaan kaedah dan instrumen yang digunakan untuk mengkajinya dan aplikasi praktikal. Dari segi sejarah, kanta digunakan untuk tujuan ini, jeriji pembelauan, prisma, diafragma, bahan aktif optik termasuk dalam pelbagai peranti optik (interferometer, polarizer, modulator, dll.).

Sebaliknya, sinaran dari kawasan optik spektrum mempunyai corak umum penghantaran pelbagai media, yang boleh diperoleh menggunakan optik geometri, digunakan secara meluas untuk pengiraan dan pembinaan kedua-dua peranti optik dan saluran perambatan isyarat optik. Sinaran inframerah ialah kelihatan kepada banyak arthropoda (serangga, labah-labah, dll.) dan reptilia (ular, biawak, dll.) , boleh diakses oleh penderia semikonduktor (fotoarray inframerah), tetapi ia tidak dihantar oleh ketebalan atmosfera Bumi, yang tidak mengizinkan amati dari permukaan bintang inframerah Bumi - "kerdil coklat", yang membentuk lebih daripada 90% daripada semua bintang di Galaksi.

Lebar frekuensi julat optik adalah kira-kira 18 oktaf, yang mana julat optik menyumbang kira-kira satu oktaf (); untuk ultraviolet - 5 oktaf ( ), sinaran inframerah - 11 oktaf (

Di bahagian optik spektrum, fenomena yang disebabkan oleh struktur atom jirim menjadi ketara. Atas sebab ini, bersama-sama dengan sifat gelombang sinaran optik, sifat kuantum muncul.

Cahaya

Cahaya, cahaya, sinaran kelihatan - bahagian spektrum optik sinaran elektromagnet yang boleh dilihat oleh mata manusia dan primata, menduduki julat panjang gelombang elektromagnet dalam julat dari 400 nanometer hingga 780 nanometer, iaitu kurang daripada satu oktaf - a perubahan dua kali ganda dalam kekerapan.

nasi. 1.14. Skala gelombang elektromagnet

Meme ingatan lisan susunan warna dalam spektrum cahaya:
"KEPADA setiap TENTANG monyet DAN mahu Z nat G bagus DENGAN ecret F iziki" -
"merah , Jingga , kuning , hijau , Biru , Biru , Violet ".

X-ray dan sinaran gamma

Dalam bidang sinaran X dan sinaran gamma, sifat kuantum sinaran menjadi perhatian.

sinaran X-ray berlaku apabila zarah bercas pantas (elektron, proton, dsb.) perlahan, serta akibat daripada proses yang berlaku di dalam cengkerang elektronik atom.

Sinaran gamma adalah akibat daripada fenomena yang berlaku di dalam nukleus atom, serta hasil daripada tindak balas nuklear. Sempadan antara sinaran X dan sinaran gamma ditentukan secara konvensional oleh nilai kuantum tenaga yang sepadan dengan frekuensi sinaran tertentu.

Sinaran sinar-X terdiri daripada gelombang elektromagnet dengan panjang dari 50 nm hingga 10 -3 nm, yang sepadan dengan tenaga kuantum dari 20 eV hingga 1 MeV.

Sinaran gamma terdiri daripada gelombang elektromagnet dengan panjang gelombang kurang daripada 10 -2 nm, yang sepadan dengan tenaga kuantum lebih besar daripada 0.1 MeV.

Sifat elektromagnet cahaya

Cahaya ialah bahagian spektrum gelombang elektromagnet yang boleh dilihat, yang panjang gelombangnya menempati julat dari 0.4 µm hingga 0.76 µm. Setiap komponen spektrum sinaran optik Boleh dipadankan dengan warna tertentu. Warna komponen spektrum sinaran optik ditentukan oleh panjang gelombangnya. Warna sinaran berubah apabila panjang gelombangnya berkurangan seperti berikut: merah, oren, kuning, hijau, biru, nila, ungu.

Cahaya merah, sepadan dengan panjang gelombang terpanjang, mentakrifkan hujung merah spektrum. cahaya ungu- sepadan dengan sempadan ungu.

Cahaya semula jadi (siang hari, cahaya matahari) tidak berwarna dan mewakili superposisi gelombang elektromagnet daripada keseluruhan spektrum yang boleh dilihat oleh manusia. Cahaya semula jadi berlaku akibat pancaran gelombang elektromagnet oleh atom teruja. Sifat pengujaan boleh berbeza: terma, kimia, elektromagnet, dll. Akibat pengujaan, atom secara rawak memancarkan gelombang elektromagnet selama lebih kurang 10 -8 saat. Oleh kerana spektrum tenaga pengujaan atom agak luas, gelombang elektromagnet dipancarkan dari keseluruhan spektrum yang boleh dilihat, fasa awal, arah dan polarisasinya adalah rawak. Atas sebab ini, cahaya semula jadi tidak terkutub. Ini bermakna bahawa "ketumpatan" komponen spektrum gelombang elektromagnet cahaya semula jadi yang mempunyai polarisasi saling berserenjang adalah sama.

Gelombang elektromagnet harmonik dalam julat cahaya dipanggil monokromatik. Untuk gelombang cahaya monokromatik, salah satu ciri utama ialah keamatan. Keamatan gelombang cahaya mewakili nilai purata ketumpatan fluks tenaga (1.25) yang dipindahkan oleh gelombang:

Di manakah vektor Poynting.

Mengira keamatan cahaya, satah, gelombang monokromatik dengan amplitud medan elektrik dalam medium homogen dengan kebolehtelapan dielektrik dan magnet menggunakan formula (1.35) dengan mengambil kira (1.30) dan (1.32) memberikan:

Secara tradisinya, fenomena optik dianggap menggunakan sinar. Penerangan fenomena optik menggunakan sinar dipanggil geometri-optik. Peraturan untuk mencari trajektori sinar, yang dibangunkan dalam optik geometri, digunakan secara meluas dalam amalan untuk analisis fenomena optik dan dalam pembinaan pelbagai instrumen optik.

Marilah kita mentakrifkan sinar berdasarkan perwakilan elektromagnet gelombang cahaya. Pertama sekali, sinar adalah garis di mana gelombang elektromagnet merambat. Atas sebab ini, sinar ialah garis, pada setiap titik di mana vektor Poynting purata bagi gelombang elektromagnet diarahkan secara tangen ke garisan ini.

Dalam media isotropik homogen, arah purata vektor Poynting bertepatan dengan normal ke permukaan gelombang (permukaan equiphase), i.e. sepanjang vektor gelombang.

Oleh itu, dalam media isotropik homogen, sinaran berserenjang dengan muka gelombang elektromagnet yang sepadan.

Sebagai contoh, pertimbangkan sinar yang dipancarkan oleh sumber cahaya monokromatik titik. Dari sudut pandangan optik geometri, banyak sinar terpancar dari titik sumber dalam arah jejari. Dari kedudukan intipati elektromagnet cahaya, gelombang elektromagnet sfera merambat dari titik sumber. Pada jarak yang cukup besar dari sumber, kelengkungan hadapan gelombang boleh diabaikan, memandangkan gelombang sfera tempatan adalah rata. Dengan membahagikan permukaan hadapan gelombang kepada sebilangan besar bahagian rata tempatan, adalah mungkin untuk melukis normal melalui pusat setiap bahagian, di mana gelombang satah merambat, i.e. dalam sinar tafsiran geometri-optik. Oleh itu, kedua-dua pendekatan memberikan penerangan yang sama tentang contoh yang dipertimbangkan.

Tugas utama optik geometri adalah untuk mencari arah rasuk (trajektori). Persamaan trajektori ditemui selepas menyelesaikan masalah variasi mencari minimum yang dipanggil. tindakan pada trajektori yang dikehendaki. Tanpa pergi ke perincian rumusan ketat dan penyelesaian masalah ini, kita boleh menganggap bahawa sinar adalah trajektori dengan jumlah panjang optik terpendek. Kenyataan ini adalah akibat daripada prinsip Fermat.

Pendekatan variasi untuk menentukan trajektori sinar juga boleh digunakan untuk media tidak homogen, i.e. media sedemikian di mana indeks biasan adalah fungsi koordinat titik medium. Jika kita menghuraikan bentuk permukaan hadapan gelombang dalam medium tidak homogen dengan fungsi, maka ia boleh didapati berdasarkan penyelesaian persamaan pembezaan separa, yang dikenali sebagai persamaan eikonal, dan dalam mekanik analisis sebagai Hamilton-Jacobi persamaan:

Oleh itu, asas matematik penghampiran geometri-optik teori elektromagnet terdiri daripada pelbagai kaedah untuk menentukan medan gelombang elektromagnet pada sinar, berdasarkan persamaan eikonal atau dengan cara lain. Penghampiran geometri-optik digunakan secara meluas dalam amalan dalam elektronik radio untuk mengira apa yang dipanggil. sistem kuasi-optik.

Kesimpulannya, kami perhatikan bahawa keupayaan untuk menerangkan cahaya secara serentak dan dengan kedudukan gelombang dengan menyelesaikan persamaan Maxwell dan menggunakan sinar, yang arahnya ditentukan daripada persamaan Hamilton-Jacobi yang menerangkan gerakan zarah, adalah salah satu manifestasi dualisme cahaya yang jelas, yang, seperti yang diketahui, membawa kepada perumusan secara logik. prinsip mekanik kuantum yang bercanggah.

Sebenarnya, tidak ada dualisme dalam sifat gelombang elektromagnet. Seperti yang ditunjukkan oleh Max Planck pada tahun 1900 dalam karya klasiknya "On the Normal Spectrum of Radiation", gelombang elektromagnet ialah ayunan terkuantiti individu dengan frekuensi v dan tenaga E=hv, Di mana h =const, di udara. Yang terakhir ialah medium cecair super yang mempunyai sifat ketakselanjaran yang stabil dalam ukuran h - pemalar Planck. Apabila eter terdedah kepada tenaga melebihi hv Semasa radiasi, "vorteks" terkuantisasi terbentuk. Fenomena yang sama diperhatikan dalam semua media superfluid dan pembentukan fonon di dalamnya - kuanta sinaran bunyi.

Untuk gabungan "salin dan tampal" penemuan Max Planck pada tahun 1900 dengan kesan fotoelektrik yang ditemui pada tahun 1887 oleh Heinrich Hertz, pada tahun 1921 Jawatankuasa Nobel menganugerahkan hadiah kepada Albert Einstein

1) Oktaf, mengikut takrifan, ialah julat frekuensi antara frekuensi arbitrari w dan harmonik kedua, bersamaan dengan 2w.

2) h=6.6310 -34 J·sec - pemalar Planck.

Ramai orang sudah tahu bahawa panjang gelombang elektromagnet boleh berbeza sama sekali. Panjang gelombang boleh berkisar antara 103 meter (untuk gelombang radio) hingga sepuluh sentimeter dalam kes sinar-x.

Gelombang cahaya adalah bahagian yang sangat kecil spektrum terluas sinaran elektromagnet (gelombang).

Semasa mengkaji fenomena ini, penemuan dibuat yang membuka mata saintis kepada jenis sinaran lain yang mempunyai sifat yang agak luar biasa dan sebelum ini tidak diketahui oleh sains.

Sinaran elektromagnet

Tiada perbezaan asas antara pelbagai jenis sinaran elektromagnet. Kesemuanya mewakili gelombang elektromagnet, yang terbentuk kerana zarah bercas, yang kelajuannya lebih besar daripada zarah dalam keadaan biasa.

Gelombang elektromagnet boleh dikesan dengan memantau kesannya pada zarah bercas lain. DALAM vakum mutlak(Rabu dari ketiadaan sepenuhnya oksigen), kelajuan pergerakan gelombang elektromagnet adalah sama dengan kelajuan cahaya - 300,000 kilometer sesaat.

Sempadan yang ditetapkan pada skala pengukuran gelombang elektromagnet agak tidak stabil, atau agak bersyarat.

Skala sinaran elektromagnet

Sinaran elektromagnet, yang mempunyai kepelbagaian panjang, dibezakan antara satu sama lain dengan kaedah di mana ia diperolehi (radiasi terma, sinaran antena, serta sinaran yang diperoleh hasil daripada memperlahankan kelajuan putaran so- dipanggil elektron "cepat").

Juga, gelombang elektromagnet - sinaran - berbeza dalam kaedah pendaftarannya, salah satunya ialah skala sinaran elektromagnet.

Objek dan proses yang wujud di angkasa, seperti bintang, lubang hitam yang muncul akibat letupan bintang, juga menjana jenis sinaran elektromagnet yang disenaraikan. Kajian fenomena ini dijalankan dengan bantuan satelit buatan buatan, roket yang dilancarkan oleh saintis dan kapal angkasa.

Dalam kebanyakan kes, kerja penyelidikan bertujuan untuk mengkaji sinaran gamma dan x-ray. Kajian tentang sinaran jenis ini hampir mustahil untuk dikaji sepenuhnya di permukaan bumi, kerana kebanyakannya Sinaran yang dipancarkan oleh matahari dikekalkan oleh atmosfera planet kita.

Pengurangan panjang gelombang elektromagnet tidak dapat dielakkan membawa kepada perbezaan kualitatif yang agak ketara. Sinaran elektromagnet, yang mempunyai panjang yang berbeza, sangat berbeza antara satu sama lain dalam keupayaan bahan untuk menyerap sinaran tersebut.

Sinaran dengan panjang gelombang rendah (sinar gamma dan sinar-X) kurang diserap oleh bahan. Untuk sinar gamma dan x-ray, bahan yang legap kepada sinaran dalam julat optik menjadi lutsinar.