Tiến bộ công nghệ cũng có mặt trái của nó. Việc sử dụng toàn cầu các thiết bị chạy bằng điện khác nhau đã gây ra ô nhiễm, được gọi là nhiễu điện từ. Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét bản chất của hiện tượng này, mức độ ảnh hưởng của nó đối với cơ thể con người và các biện pháp bảo vệ.
Nó là gì và nguồn bức xạ
Bức xạ điện từ là sóng điện từ phát sinh khi từ trường hoặc điện trường bị nhiễu loạn. Vật lý hiện đại giải thích quá trình này trong khuôn khổ lý thuyết lưỡng tính sóng-hạt. Nghĩa là, phần tối thiểu của bức xạ điện từ là lượng tử, nhưng đồng thời nó có các đặc tính sóng tần số quyết định các đặc tính chính của nó.
Phổ tần số của bức xạ trường điện từ cho phép chúng ta phân loại nó thành các loại sau:
- tần số vô tuyến (bao gồm cả sóng vô tuyến);
- nhiệt (hồng ngoại);
- quang học (nghĩa là có thể nhìn thấy bằng mắt);
- bức xạ trong phổ tử ngoại và cứng (bị ion hóa).
Có thể xem minh họa chi tiết về dải phổ (thang bức xạ điện từ) trong hình bên dưới.
Bản chất của nguồn bức xạ
Tùy theo nguồn gốc, nguồn bức xạ của sóng điện từ trong thực tiễn trên thế giới thường được phân thành hai loại, đó là:
- nhiễu loạn trường điện từ có nguồn gốc nhân tạo;
- bức xạ đến từ các nguồn tự nhiên.
Bức xạ phát ra từ từ trường xung quanh Trái đất, các quá trình điện trong bầu khí quyển của hành tinh chúng ta, phản ứng tổng hợp hạt nhân ở độ sâu của mặt trời - tất cả đều có nguồn gốc tự nhiên.
Đối với các nguồn nhân tạo, chúng là tác dụng phụ do hoạt động của các cơ chế và thiết bị điện khác nhau.
Bức xạ phát ra từ chúng có thể ở mức độ thấp và mức độ cao. Mức độ cường độ của bức xạ trường điện từ hoàn toàn phụ thuộc vào mức công suất của nguồn.
Ví dụ về các nguồn có mức EMR cao bao gồm:
- Đường dây điện thường có điện áp cao;
- tất cả các loại phương tiện giao thông điện, cũng như cơ sở hạ tầng đi kèm;
- tháp truyền hình và đài phát thanh, cũng như các trạm thông tin di động và di động;
- lắp đặt để chuyển đổi điện áp của mạng điện (đặc biệt là sóng phát ra từ máy biến áp hoặc trạm biến áp phân phối);
- thang máy và các loại thiết bị nâng hạ khác sử dụng nhà máy điện cơ điện.
Các nguồn điển hình phát ra bức xạ mức độ thấp bao gồm các thiết bị điện sau:
- hầu hết tất cả các thiết bị có màn hình CRT (ví dụ: thiết bị đầu cuối thanh toán hoặc máy tính);
- nhiều loại thiết bị gia dụng, từ bàn ủi đến hệ thống kiểm soát khí hậu;
- hệ thống kỹ thuật cung cấp điện cho nhiều đối tượng khác nhau (điều này không chỉ bao gồm cáp điện mà còn cả các thiết bị liên quan, chẳng hạn như ổ cắm và đồng hồ đo điện).
Riêng biệt, cần nêu bật các thiết bị đặc biệt được sử dụng trong y học phát ra bức xạ cứng (máy X-quang, MRI, v.v.).
Tác động đến con người
Trong quá trình nhiều nghiên cứu, các nhà sinh học phóng xạ đã đưa ra một kết luận đáng thất vọng - bức xạ sóng điện từ trong thời gian dài có thể gây ra "sự bùng nổ" của bệnh tật, nghĩa là nó gây ra sự phát triển nhanh chóng của các quá trình bệnh lý trong cơ thể con người. Hơn nữa, nhiều trong số chúng gây ra rối loạn ở cấp độ di truyền.
Video: Bức xạ điện từ ảnh hưởng đến con người như thế nào
https://www.youtube.com/watch?v=FYWgXyHW93Q
Điều này là do trường điện từ có mức độ hoạt động sinh học cao, ảnh hưởng tiêu cực đến các sinh vật sống. Hệ số ảnh hưởng phụ thuộc vào các thành phần sau:
- bản chất của bức xạ được tạo ra;
- nó tiếp tục trong bao lâu và với cường độ như thế nào.
Ảnh hưởng của bức xạ tới sức khỏe con người, vốn có tính chất điện từ, phụ thuộc trực tiếp vào vị trí. Nó có thể là cục bộ hoặc chung. Trong trường hợp sau, xảy ra phơi nhiễm quy mô lớn, ví dụ như bức xạ do đường dây điện tạo ra.
Theo đó, chiếu xạ cục bộ đề cập đến việc tiếp xúc với một số khu vực nhất định của cơ thể. Sóng điện từ phát ra từ đồng hồ điện tử hoặc điện thoại di động là một ví dụ sinh động về ảnh hưởng cục bộ.
Riêng cần lưu ý tác dụng nhiệt của bức xạ điện từ tần số cao lên vật chất sống. Năng lượng trường được chuyển đổi thành năng lượng nhiệt (do sự rung động của các phân tử); hiệu ứng này là cơ sở cho hoạt động của các thiết bị phát vi sóng công nghiệp dùng để làm nóng các chất khác nhau. Ngược lại với lợi ích của nó trong quá trình sản xuất, tác động nhiệt lên cơ thể con người có thể gây bất lợi. Từ quan điểm sinh học phóng xạ, không nên ở gần các thiết bị điện “ấm”.
Cần phải tính đến việc trong cuộc sống hàng ngày chúng ta thường xuyên tiếp xúc với bức xạ, và điều này không chỉ xảy ra ở nơi làm việc mà còn xảy ra ở nhà hoặc khi di chuyển quanh thành phố. Theo thời gian, tác dụng sinh học tích lũy và tăng cường. Khi tiếng ồn điện từ tăng lên, số lượng các bệnh đặc trưng của não hoặc hệ thần kinh cũng tăng lên. Lưu ý rằng sinh học phóng xạ là một ngành khoa học còn khá non trẻ nên tác hại gây ra cho sinh vật sống do bức xạ điện từ chưa được nghiên cứu kỹ lưỡng.
Hình vẽ cho thấy mức độ sóng điện từ được tạo ra bởi các thiết bị gia dụng thông thường.
Lưu ý rằng mức cường độ trường giảm đáng kể theo khoảng cách. Nghĩa là, để giảm bớt tác dụng của nó, chỉ cần di chuyển ra xa nguồn một khoảng nhất định là đủ.
Công thức tính định mức (tiêu chuẩn hóa) của bức xạ trường điện từ được quy định trong GOST và SanPiN có liên quan.
Bảo vệ bức xạ
Trong sản xuất, màn hình hấp thụ (bảo vệ) được sử dụng tích cực như một phương tiện bảo vệ chống lại bức xạ. Thật không may, không thể bảo vệ bạn khỏi bức xạ trường điện từ bằng cách sử dụng thiết bị như vậy ở nhà vì nó không được thiết kế cho việc này.
- để giảm tác động của bức xạ trường điện từ xuống gần như bằng 0, nên tránh xa đường dây điện, tháp phát thanh, truyền hình ở khoảng cách ít nhất 25 mét (phải tính đến công suất của nguồn);
- đối với màn hình CRT và TV, khoảng cách này nhỏ hơn nhiều - khoảng 30 cm;
- Đồng hồ điện tử không nên đặt gần gối, khoảng cách tối ưu cho chúng là hơn 5 cm;
- Đối với radio và điện thoại di động, không nên đưa chúng lại gần hơn 2,5 cm.
Lưu ý, nhiều người biết việc đứng cạnh đường dây điện cao thế nguy hiểm thế nào nhưng hầu hết mọi người lại không coi trọng các thiết bị điện gia dụng thông thường. Mặc dù chỉ cần đặt bộ phận hệ thống trên sàn hoặc di chuyển nó ra xa hơn là đủ, nhưng bạn sẽ bảo vệ được bản thân và những người thân yêu của mình. Chúng tôi khuyên bạn nên thực hiện việc này, sau đó đo nền từ máy tính bằng máy dò bức xạ trường điện từ để xác minh rõ ràng mức giảm của nó.
Lời khuyên này cũng áp dụng cho việc đặt tủ lạnh; nhiều người đặt nó gần bàn bếp, điều này thiết thực nhưng không an toàn.
Không có bảng nào có thể chỉ ra khoảng cách an toàn chính xác với một thiết bị điện cụ thể, vì bức xạ có thể khác nhau, tùy thuộc vào kiểu thiết bị và quốc gia sản xuất. Hiện tại không có tiêu chuẩn quốc tế duy nhất nên tiêu chuẩn có thể khác nhau đáng kể ở các quốc gia khác nhau.
Cường độ bức xạ có thể được xác định chính xác bằng cách sử dụng một thiết bị đặc biệt - máy đo thông lượng. Theo các tiêu chuẩn được thông qua ở Nga, liều tối đa cho phép không được vượt quá 0,2 µT. Chúng tôi khuyên bạn nên thực hiện các phép đo trong căn hộ bằng thiết bị đo mức độ bức xạ trường điện từ nói trên.
Fluxmeter - thiết bị đo mức độ bức xạ của trường điện từ Cố gắng giảm thời gian tiếp xúc với bức xạ, nghĩa là không ở gần các thiết bị điện đang hoạt động trong thời gian dài. Ví dụ, không nhất thiết phải liên tục đứng trước bếp điện hoặc lò vi sóng khi nấu nướng. Về thiết bị điện, bạn có thể nhận thấy ấm áp không phải lúc nào cũng đồng nghĩa với an toàn.
Luôn tắt các thiết bị điện khi không sử dụng. Mọi người thường bật nhiều thiết bị khác nhau mà không tính đến việc lúc này bức xạ điện từ đang phát ra từ các thiết bị điện. Tắt máy tính xách tay, máy in hoặc thiết bị khác của bạn; không cần phải tiếp xúc với bức xạ nữa;
Sóng điện từ (bảng sẽ được đưa ra dưới đây) là sự nhiễu loạn của từ trường và điện trường phân bố trong không gian. Có một số loại trong số họ. Vật lý nghiên cứu những nhiễu loạn này. Sóng điện từ được hình thành do một điện trường xoay chiều tạo ra một từ trường, từ đó tạo ra một điện trường.
Lịch sử nghiên cứu
Những lý thuyết đầu tiên, có thể được coi là phiên bản lâu đời nhất của các giả thuyết về sóng điện từ, có niên đại ít nhất là từ thời Huygens. Trong thời gian đó, các giả định đã đạt đến sự phát triển về mặt định lượng rõ rệt. Huygens vào năm 1678 đã phát hành một loại “bản phác thảo” về lý thuyết - “Chuyên luận về ánh sáng”. Năm 1690, ông xuất bản một tác phẩm đáng chú ý khác. Nó phác thảo lý thuyết định tính về sự phản xạ và khúc xạ dưới dạng mà ngày nay nó vẫn được trình bày trong sách giáo khoa ở trường (“Sóng điện từ,” lớp 9).
Đồng thời, nguyên tắc Huygens được hình thành. Với sự trợ giúp của nó, người ta có thể nghiên cứu chuyển động của mặt sóng. Nguyên tắc này sau đó được phát triển trong các tác phẩm của Fresnel. Nguyên lý Huygens-Fresnel có tầm quan trọng đặc biệt trong lý thuyết nhiễu xạ và lý thuyết sóng ánh sáng.
Trong những năm 1660-1670, Hooke và Newton đã có những đóng góp lớn về mặt lý thuyết và thực nghiệm cho nghiên cứu. Ai đã phát hiện ra sóng điện từ? Ai đã tiến hành các thí nghiệm để chứng minh sự tồn tại của chúng? Có những loại sóng điện từ nào? Thêm về điều này sau.
Cơ sở lý luận của Maxwell
Trước khi nói về người phát hiện ra sóng điện từ, cần phải nói rằng nhà khoa học đầu tiên dự đoán chung về sự tồn tại của chúng là Faraday. Ông đưa ra giả thuyết của mình vào năm 1832. Maxwell sau đó đã nghiên cứu xây dựng lý thuyết này. Đến năm 1865 ông hoàn thành công việc này. Kết quả là, Maxwell đã xây dựng lý thuyết một cách chặt chẽ về mặt toán học, chứng minh sự tồn tại của các hiện tượng đang được xem xét. Ông cũng xác định được tốc độ truyền của sóng điện từ, trùng khớp với giá trị được sử dụng khi đó của tốc độ ánh sáng. Ngược lại, điều này cho phép ông chứng minh giả thuyết rằng ánh sáng là một trong những loại bức xạ đang được xem xét.
Phát hiện thử nghiệm
Lý thuyết của Maxwell đã được xác nhận trong các thí nghiệm của Hertz năm 1888. Ở đây cần phải nói rằng nhà vật lý người Đức đã tiến hành các thí nghiệm của mình để bác bỏ lý thuyết này, bất chấp sự biện minh về mặt toán học của nó. Tuy nhiên, nhờ các thí nghiệm của mình, Hertz đã trở thành người đầu tiên khám phá ra sóng điện từ trên thực tế. Ngoài ra, trong quá trình thí nghiệm của mình, nhà khoa học đã xác định được tính chất và đặc điểm của bức xạ.
Hertz thu được các dao động điện từ và sóng bằng cách kích thích một chuỗi xung có dòng biến đổi nhanh trong máy rung sử dụng nguồn điện áp cao. Dòng điện tần số cao có thể được phát hiện bằng cách sử dụng một mạch điện. Điện dung và độ tự cảm càng cao thì tần số dao động sẽ càng cao. Nhưng đồng thời, tần số cao không đảm bảo dòng chảy mạnh. Để thực hiện các thí nghiệm của mình, Hertz đã sử dụng một thiết bị khá đơn giản mà ngày nay được gọi là “máy rung Hertz”. Thiết bị này là một mạch dao động loại mở.
Sơ đồ thí nghiệm Hertz
Việc đăng ký bức xạ được thực hiện bằng cách sử dụng máy rung tiếp nhận. Thiết bị này có thiết kế giống với thiết bị phát ra tín hiệu. Dưới tác dụng của sóng điện từ của điện trường xoay chiều, một dòng điện dao động được kích thích trong thiết bị thu. Nếu trong thiết bị này tần số riêng của nó và tần số của dòng chảy trùng nhau thì sẽ xuất hiện cộng hưởng. Kết quả là nhiễu loạn trong thiết bị thu xảy ra với biên độ lớn hơn. Nhà nghiên cứu phát hiện ra chúng bằng cách quan sát tia lửa điện giữa các dây dẫn trong một khe hở nhỏ.
Nhờ đó, Hertz trở thành người đầu tiên phát hiện ra sóng điện từ và chứng minh khả năng phản xạ tốt từ dây dẫn của chúng. Ông đã chứng minh một cách thực tế sự hình thành của bức xạ đứng. Ngoài ra, Hertz còn xác định tốc độ truyền sóng điện từ trong không khí.
Nghiên cứu đặc điểm
Sóng điện từ lan truyền trong hầu hết các môi trường. Trong một không gian chứa đầy vật chất, trong một số trường hợp bức xạ có thể được phân bố khá tốt. Nhưng đồng thời họ cũng thay đổi phần nào hành vi của mình.
Sóng điện từ trong chân không được phát hiện mà không bị suy giảm. Chúng được phân phối trên bất kỳ khoảng cách nào, bất kể khoảng cách lớn đến đâu. Các đặc điểm chính của sóng bao gồm độ phân cực, tần số và độ dài. Các tính chất được mô tả trong khuôn khổ điện động lực học. Tuy nhiên, các nhánh vật lý cụ thể hơn đề cập đến các đặc tính của bức xạ từ các vùng nhất định của quang phổ. Chúng bao gồm, ví dụ, quang học.
Việc nghiên cứu bức xạ điện từ cứng ở đầu phổ sóng ngắn được thực hiện bởi phần năng lượng cao. Xét đến những ý tưởng hiện đại, động lực học không còn là một môn học độc lập nữa mà được kết hợp với một lý thuyết.
Các lý thuyết được sử dụng trong nghiên cứu tính chất
Ngày nay, có nhiều phương pháp khác nhau tạo điều kiện thuận lợi cho việc mô hình hóa và nghiên cứu các biểu hiện và tính chất của dao động. Điện động lực học lượng tử được coi là cơ bản nhất trong số các lý thuyết đã được thử nghiệm và hoàn thiện. Từ đó, thông qua một số đơn giản hóa nhất định, có thể thu được các phương pháp được liệt kê dưới đây, được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau.
Việc mô tả bức xạ tần số tương đối thấp trong môi trường vĩ mô được thực hiện bằng phương pháp điện động lực học cổ điển. Nó dựa trên phương trình Maxwell. Tuy nhiên, có sự đơn giản hóa trong các ứng dụng. Nghiên cứu quang học sử dụng quang học. Lý thuyết sóng được sử dụng trong trường hợp một số bộ phận của hệ quang học có kích thước gần bằng bước sóng. Quang học lượng tử được sử dụng khi các quá trình tán xạ và hấp thụ photon là đáng kể.
Lý thuyết quang học hình học là một trường hợp giới hạn trong đó bước sóng có thể bị bỏ qua. Ngoài ra còn có một số phần ứng dụng và cơ bản. Ví dụ, chúng bao gồm vật lý thiên văn, sinh học về nhận thức thị giác và quang hợp, và quang hóa. Sóng điện từ được phân loại như thế nào? Một bảng mô tả rõ ràng sự phân bổ thành các nhóm được trình bày dưới đây.
Phân loại
Có các dải tần của sóng điện từ. Không có sự chuyển tiếp rõ ràng giữa chúng; đôi khi chúng chồng lên nhau. Ranh giới giữa chúng khá tùy tiện. Do dòng chảy được phân phối liên tục nên tần số liên quan chặt chẽ đến độ dài. Dưới đây là phạm vi của sóng điện từ.
Bức xạ siêu ngắn thường được chia thành micromet (dưới milimet), milimet, centimet, decimet, mét. Nếu bức xạ điện từ nhỏ hơn một mét thì nó thường được gọi là dao động tần số siêu cao (vi sóng).
Các loại sóng điện từ
Trên đây là các dải sóng điện từ. Có những loại luồng nào? Nhóm này bao gồm gamma và tia X. Cần phải nói rằng cả tia cực tím và thậm chí cả ánh sáng khả kiến đều có khả năng ion hóa các nguyên tử. Các ranh giới trong đó các dòng tia gamma và tia X được xác định rất có điều kiện. Theo hướng dẫn chung, giới hạn 20 eV - 0,1 MeV được chấp nhận. Thông lượng gamma theo nghĩa hẹp được phát ra từ hạt nhân, thông lượng tia X được phát ra bởi lớp vỏ nguyên tử electron trong quá trình đánh bật các electron ra khỏi quỹ đạo ở vị trí thấp. Tuy nhiên, cách phân loại này không áp dụng được cho bức xạ cứng được tạo ra mà không có sự tham gia của hạt nhân và nguyên tử.
Dòng tia X được hình thành khi các hạt tích điện nhanh (proton, electron và các loại khác) chậm lại và là kết quả của các quá trình xảy ra bên trong vỏ electron nguyên tử. Dao động gamma phát sinh do các quá trình bên trong hạt nhân nguyên tử và trong quá trình biến đổi các hạt cơ bản.
Luồng phát thanh
Do độ dài có giá trị lớn nên các sóng này có thể được xem xét mà không tính đến cấu trúc nguyên tử của môi trường. Là một ngoại lệ, chỉ những dòng ngắn nhất, tiếp giáp với vùng hồng ngoại của quang phổ, mới hoạt động. Trong phạm vi vô tuyến, tính chất lượng tử của rung động xuất hiện khá yếu. Tuy nhiên, chúng phải được tính đến, ví dụ, khi phân tích các tiêu chuẩn về thời gian và tần số phân tử trong quá trình làm mát thiết bị đến nhiệt độ vài kelvin.
Các đặc tính lượng tử cũng được tính đến khi mô tả máy phát điện và bộ khuếch đại trong phạm vi milimet và centimet. Luồng vô tuyến được hình thành trong quá trình chuyển động của dòng điện xoay chiều qua các dây dẫn có tần số tương ứng. Và một sóng điện từ truyền qua trong không gian sẽ kích thích sóng tương ứng. Đặc tính này được sử dụng trong thiết kế ăng-ten trong kỹ thuật vô tuyến.
Chủ đề hiển thị
Theo nghĩa rộng của từ này, bức xạ tử ngoại và hồng ngoại tạo thành phần quang học của quang phổ. Việc lựa chọn khu vực này không chỉ được xác định bởi sự gần gũi của các vùng tương ứng mà còn bởi sự giống nhau của các thiết bị được sử dụng trong nghiên cứu và được phát triển chủ yếu trong quá trình nghiên cứu ánh sáng khả kiến. Đặc biệt, chúng bao gồm gương và thấu kính để hội tụ bức xạ, cách tử nhiễu xạ, lăng kính và các loại khác.
Tần số của sóng quang tương đương với tần số của phân tử và nguyên tử, độ dài của chúng tương đương với khoảng cách giữa các phân tử và kích thước phân tử. Do đó, các hiện tượng do cấu trúc nguyên tử của vật chất gây ra trở nên quan trọng trong lĩnh vực này. Vì lý do tương tự, ánh sáng, cùng với tính chất sóng, còn có tính chất lượng tử.
Sự xuất hiện của dòng quang học
Nguồn nổi tiếng nhất là Mặt trời. Bề mặt của ngôi sao (tầm ảnh) có nhiệt độ 6000° Kelvin và phát ra ánh sáng trắng sáng. Giá trị cao nhất của phổ liên tục nằm ở vùng “xanh” - 550 nm. Đây là nơi có độ nhạy thị giác tối đa. Dao động trong phạm vi quang học xảy ra khi vật thể được làm nóng. Do đó, dòng hồng ngoại còn được gọi là dòng nhiệt.
Cơ thể càng nóng lên thì tần số nơi đặt cực đại của quang phổ càng cao. Với sự gia tăng nhiệt độ nhất định, sự phát sáng (phát sáng trong phạm vi nhìn thấy) được quan sát thấy. Trong trường hợp này, màu đỏ xuất hiện trước, sau đó là màu vàng, v.v. Việc tạo ra và ghi lại các dòng quang học có thể xảy ra trong các phản ứng sinh học và hóa học, một trong số đó được sử dụng trong nhiếp ảnh. Đối với hầu hết các sinh vật sống trên Trái đất, quá trình quang hợp đóng vai trò là nguồn năng lượng. Phản ứng sinh học này xảy ra ở thực vật dưới tác động của bức xạ quang học mặt trời.
Đặc điểm của sóng điện từ
Các tính chất của môi trường và nguồn ảnh hưởng đến đặc tính của dòng chảy. Đặc biệt, điều này thiết lập sự phụ thuộc thời gian của các trường, xác định loại dòng chảy. Ví dụ: khi khoảng cách từ bộ rung thay đổi (khi nó tăng lên), bán kính cong sẽ lớn hơn. Kết quả là một sóng điện từ phẳng được hình thành. Tương tác với chất này cũng xảy ra theo những cách khác nhau.
Theo quy luật, các quá trình hấp thụ và phát ra từ thông có thể được mô tả bằng các quan hệ điện động lực học cổ điển. Đối với các sóng trong vùng quang học và đối với tia cứng, bản chất lượng tử của chúng cần được tính đến nhiều hơn.
Nguồn luồng
Bất chấp sự khác biệt về mặt vật lý, ở mọi nơi - trong chất phóng xạ, máy phát tivi, đèn sợi đốt - sóng điện từ đều bị kích thích bởi các điện tích chuyển động có gia tốc. Có hai loại nguồn chính: vi mô và vĩ mô. Đầu tiên, có sự chuyển đổi đột ngột của các hạt tích điện từ cấp này sang cấp khác bên trong các phân tử hoặc nguyên tử.
Các nguồn vi mô phát ra tia X, gamma, tia cực tím, hồng ngoại, nhìn thấy và trong một số trường hợp là bức xạ sóng dài. Một ví dụ về trường hợp sau là vạch phổ của hydro, tương ứng với bước sóng 21 cm. Hiện tượng này có tầm quan trọng đặc biệt trong thiên văn vô tuyến.
Nguồn vĩ mô là nguồn phát trong đó các electron tự do của dây dẫn thực hiện dao động đồng bộ tuần hoàn. Trong các hệ thống thuộc loại này, các dòng điện từ quy mô milimet đến quy mô dài nhất (trong đường dây điện) được tạo ra.
Cấu trúc và cường độ của dòng chảy
Các dòng điện thay đổi theo chu kỳ và gia tốc sẽ tác động lẫn nhau với những lực nhất định. Hướng và độ lớn của chúng phụ thuộc vào các yếu tố như kích thước và cấu hình của vùng chứa dòng điện và điện tích, hướng và độ lớn tương đối của chúng. Các đặc tính điện của một môi trường cụ thể, cũng như những thay đổi về nồng độ điện tích và sự phân bố dòng điện nguồn, cũng có tác động đáng kể.
Do tính phức tạp chung của việc phát biểu bài toán nên không thể trình bày định luật lực dưới dạng một công thức duy nhất. Cấu trúc, được gọi là trường điện từ và được coi, nếu cần thiết, như một đối tượng toán học, được xác định bởi sự phân bố điện tích và dòng điện. Ngược lại, nó được tạo ra bởi một nguồn nhất định có tính đến các điều kiện biên. Các điều kiện được xác định bởi hình dạng của vùng tương tác và các đặc tính của vật liệu. Nếu chúng ta đang nói về không gian không giới hạn, những trường hợp này sẽ được bổ sung. Điều kiện bức xạ đóng vai trò như một điều kiện bổ sung đặc biệt trong những trường hợp như vậy. Nhờ đó, tính đúng đắn của hành vi trường ở vô cực được đảm bảo.
Niên đại học tập
Lomonosov trong một số điều khoản của ông đã dự đoán trước các định đề riêng lẻ của lý thuyết trường điện từ: chuyển động “quay” (quay) của các hạt, lý thuyết “dao động” (sóng) của ánh sáng, tính tương đồng của nó với bản chất của điện, v.v. dòng chảy được phát hiện vào năm 1800 bởi Herschel (nhà khoa học người Anh), và năm sau đó, 1801, Ritter đã mô tả tia cực tím. Bức xạ có phạm vi ngắn hơn tia cực tím được Roentgen phát hiện vào ngày 8 tháng 11 năm 1895. Sau đó nó nhận được tên X-quang.
Ảnh hưởng của sóng điện từ đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu. Tuy nhiên, người đầu tiên khám phá khả năng của dòng chảy và phạm vi ứng dụng của chúng là Narkevich-Iodko (nhà khoa học người Belarus). Ông đã nghiên cứu tính chất của dòng chảy liên quan đến y học thực tế. Bức xạ gamma được Paul Willard phát hiện vào năm 1900. Trong cùng thời gian đó, Planck tiến hành nghiên cứu lý thuyết về các tính chất của vật đen. Trong quá trình nghiên cứu, ông đã phát hiện ra bản chất lượng tử của quá trình này. Công trình của ông đánh dấu sự khởi đầu của sự phát triển. Sau đó, một số tác phẩm của Planck và Einstein đã được xuất bản. Nghiên cứu của họ đã dẫn đến sự hình thành một khái niệm như photon. Điều này lại đặt nền móng cho việc hình thành lý thuyết lượng tử về dòng điện từ. Sự phát triển của nó tiếp tục trong công trình của các nhân vật khoa học hàng đầu của thế kỷ XX.
Nghiên cứu và nghiên cứu sâu hơn về lý thuyết lượng tử của bức xạ điện từ và sự tương tác của nó với vật chất cuối cùng đã dẫn đến sự hình thành điện động lực học lượng tử ở dạng mà nó tồn tại ngày nay. Trong số các nhà khoa học xuất sắc nghiên cứu vấn đề này, ngoài Einstein và Planck, phải kể đến Bohr, Bose, Dirac, de Broglie, Heisenberg, Tomonaga, Schwinger, Feynman.
Phần kết luận
Tầm quan trọng của vật lý trong thế giới hiện đại là khá lớn. Hầu hết mọi thứ được sử dụng trong đời sống con người ngày nay đều xuất hiện nhờ ứng dụng thực tiễn nghiên cứu của các nhà khoa học vĩ đại. Việc phát hiện ra sóng điện từ và nghiên cứu của chúng, đặc biệt, đã dẫn đến việc tạo ra điện thoại di động, máy phát sóng vô tuyến thông thường và sau đó là điện thoại di động. Việc áp dụng thực tế những kiến thức lý thuyết đó có tầm quan trọng đặc biệt trong lĩnh vực y học, công nghiệp và công nghệ.
Việc sử dụng rộng rãi này là do tính chất định lượng của khoa học. Mọi thí nghiệm vật lý đều dựa trên các phép đo, so sánh tính chất của các hiện tượng đang nghiên cứu với các tiêu chuẩn hiện có. Vì mục đích này mà một tổ hợp các dụng cụ và đơn vị đo lường đã được phát triển trong ngành. Một số mẫu chung cho tất cả các hệ thống vật liệu hiện có. Ví dụ, định luật bảo toàn năng lượng được coi là định luật vật lý tổng quát.
Khoa học nói chung trong nhiều trường hợp được gọi là cơ bản. Điều này trước hết là do các ngành khác cung cấp các mô tả, do đó, tuân theo các định luật vật lý. Vì vậy, trong hóa học, các nguyên tử, các chất hình thành từ chúng và các sự biến đổi được nghiên cứu. Nhưng tính chất hóa học của cơ thể được xác định bởi đặc tính vật lý của phân tử và nguyên tử. Những tính chất này mô tả các ngành vật lý như điện từ, nhiệt động lực học và các ngành khác.
Những bài luận tinh túy để chuẩn bị cho kỳ thi FOSI.
Do sinh viên nhóm ZI-22 Sahau Azat trình bày.
7) Sóng điện từ.
Sự tồn tại của sóng điện từ đã được Maxwell tiên đoán về mặt lý thuyết. Sóng điện từ được Hertz phát hiện và nghiên cứu thực nghiệm.
Các tính chất chính của sóng điện từ là:
sự hấp thụ;
rải rác;
sự khúc xạ;
sự phản xạ;
sự can thiệp;
sự nhiễu xạ;
sự phân cực;
Sóng điện từ và đặc điểm của chúng.
Sóng điện từ là quá trình lan truyền biến đổi của điện trường và từ trường trong không gian.
Sự tồn tại của sóng điện từ đã được nhà vật lý người Anh Michael Faraday dự đoán. Năm 1831, Faraday phát hiện ra hiện tượng cảm ứng điện từ - sự kích thích dòng điện trong một mạch dẫn kín đặt trong từ trường xoay chiều. Ông là người sáng lập ra học thuyết về hiện tượng điện từ, trong đó các hiện tượng điện và từ được xem xét từ một quan điểm duy nhất. Với sự trợ giúp của nhiều thí nghiệm, Faraday đã chứng minh rằng tác dụng của điện tích và dòng điện không phụ thuộc vào phương pháp tạo ra chúng.
Sự chuyển đổi của điện trường và từ trường
Theo lý thuyết của Maxwell, tại mỗi điểm trong không gian, sự thay đổi của điện trường sẽ tạo ra một từ trường xoáy xoay chiều, các vectơ cảm ứng từ B của nó nằm trong mặt phẳng vuông góc với vectơ cường độ điện trường E. Phương trình cơ học biểu diễn mô hình này được gọi là phương trình đầu tiên của Maxwell. Sự thay đổi cảm ứng từ trường theo thời gian tạo ra một điện trường xoáy xen kẽ, vectơ cường độ E của nó nằm trong mặt phẳng vuông góc với vectơ B. Phương trình toán học mô tả hiện tượng này được gọi là phương trình thứ hai Maxwell. Từ phương trình Maxwell, suy ra rằng sự thay đổi thời gian của từ trường (hoặc điện) phát sinh tại một điểm bất kỳ sẽ chuyển động từ điểm này sang điểm khác và sự biến đổi lẫn nhau của các trường này sẽ xảy ra, tức là. sự lan truyền của tương tác điện từ trong không gian sẽ xảy ra.
Năm 1865, J. Maxwell về mặt lý thuyết đã chứng minh rằng dao động điện từ lan truyền trong chân không với tốc độ cuối cùng bằng tốc độ ánh sáng: c = 3 * 10^8 m/s.
Năm 1888, sóng điện từ lần đầu tiên được phát hiện bằng thực nghiệm bởi nhà vật lý người Đức Heinrich Hertz (1857-1894), người đóng vai trò quyết định trong việc xây dựng lý thuyết sóng điện từ của Maxwell.
Như vậy, sóng điện từ là những dao động điện từ lan truyền trong không gian với tốc độ hữu hạn.
Độ dài của sóng điện từ là khoảng cách giữa hai điểm gần nhất tại đó xảy ra dao động cùng pha.
bước sóng ở đâu; c là tốc độ ánh sáng trong chân không; T - chu kỳ dao động; v - tần số dao động. Tốc độ ánh sáng trong chân không c = 3*10^8 m/s.
Khi sóng điện từ lan truyền trong môi trường khác thì tốc độ sóng thay đổi và bước sóng 
, trong đó u là tốc độ truyền sóng trong môi trường. Trong khí quyển, tốc độ trên thực tế có thể được coi là bằng tốc độ ánh sáng trong chân không.
Tốc độ u của sóng điện từ trong môi trường được xác định theo công thức Maxwell:
trong đó e là hằng số điện môi tương đối của môi trường và là độ thấm từ tương đối của môi trường.
Tốc độ truyền sóng điện từ trong một môi trường nhất định trùng với tốc độ ánh sáng trong môi trường này, đây là một trong những cơ sở biện minh cho bản chất điện từ của ánh sáng.
Đặc tính chính của sóng điện từ là tần số dao động v (hay chu kỳ T). Bước sóng l thay đổi khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác, còn tần số không đổi. Sóng điện từ là sóng ngang.
Sự lan truyền của sóng điện từ gắn liền với sự truyền năng lượng từ trường điện từ của sóng, năng lượng này được truyền theo hướng truyền sóng, tức là theo hướng truyền sóng. theo hướng của vectơ v. Cùng với năng lượng, sóng điện từ còn có động lượng. Nếu sóng bị hấp thụ thì động lượng của nó sẽ truyền sang vật hấp thụ nó.
Theo sau đó, khi được hấp thụ, một sóng điện từ sẽ tạo áp suất lên hàng rào.
Mật độ thông lượng của bức xạ điện từ I (cường độ sóng điện từ) là tỉ số giữa năng lượng điện từ W truyền trong thời gian t qua một bề mặt có diện tích S vuông góc với tia sáng với tích của diện tích S và thời gian t:
trong đó W là năng lượng điện từ truyền qua bề mặt có diện tích S trong thời gian t.
Đơn vị đo cường độ bức xạ điện từ I là oát trên m [W/m].
Mật độ dòng bức xạ (cường độ sóng điện từ) bằng tích của mật độ năng lượng điện từ và tốc độ truyền của nó:
hằng số từ trong SI ở đâu.
Cường độ của sóng điện từ tỷ lệ thuận với giá trị trung bình của tích các giá trị tuyệt đối của vectơ E và B của trường điện từ, tức là. tỉ lệ với bình phương lực căng E:
Sóng điện từ là quá trình lan truyền của trường điện từ xen kẽ trong không gian. Về mặt lý thuyết, sự tồn tại của sóng điện từ đã được nhà khoa học người Anh Maxwell dự đoán vào năm 1865 và nhà khoa học người Đức Hertz đã thu được chúng bằng thực nghiệm lần đầu tiên vào năm 1888.
Từ lý thuyết của Maxwell, hãy tuân theo các công thức mô tả sự dao động của vectơ và. Sóng điện từ đơn sắc phẳng truyền dọc theo trục x, được mô tả bởi các phương trình
Đây E Và H- giá trị tức thời, và E tôi và H m - giá trị biên độ của cường độ điện trường và từ trường, ω - tần số tròn, k- số sóng. Các vectơ và dao động có cùng tần số và pha, vuông góc với nhau và ngoài ra, vuông góc với vectơ - tốc độ truyền sóng (Hình 3.7). Tức là sóng điện từ có tính chất ngang.
Trong chân không, sóng điện từ truyền với tốc độ. Trong môi trường có hằng số điện môi ε và tính thấm từ µ tốc độ truyền sóng điện từ bằng:
Về nguyên tắc, tần số dao động điện từ, cũng như bước sóng, có thể là bất cứ thứ gì. Việc phân loại sóng theo tần số (hoặc bước sóng) được gọi là thang sóng điện từ. Sóng điện từ được chia thành nhiều loại.
Sóng vô tuyến có bước sóng từ 10 3 đến 10 -4 m.
Sóng ánh sáng bao gồm:
bức xạ tia X - 
.
Sóng ánh sáng là sóng điện từ bao gồm các phần hồng ngoại, nhìn thấy và tử ngoại của quang phổ. Các bước sóng của ánh sáng trong chân không tương ứng với các màu cơ bản của quang phổ khả kiến được trình bày trong bảng dưới đây. Bước sóng được tính bằng nanomet.
Bàn
Sóng ánh sáng có những tính chất giống như sóng điện từ.
1. Sóng ánh sáng có tính chất ngang.
2. Các vectơ và dao động trong sóng ánh sáng.
Kinh nghiệm cho thấy rằng tất cả các loại ảnh hưởng (sinh lý, quang hóa, quang điện, v.v.) đều do sự dao động của vectơ điện gây ra. Họ gọi anh ấy vectơ ánh sáng .
Biên độ của vectơ ánh sáng E m thường được ký hiệu bằng chữ cái MỘT và thay vì phương trình (3.30), người ta sử dụng phương trình (3.24).
3. Tốc độ ánh sáng trong chân không.
Tốc độ truyền sóng ánh sáng trong môi trường được xác định theo công thức (3.29). Nhưng đối với vật liệu trong suốt (thủy tinh, nước) thì điều đó là bình thường.
Đối với sóng ánh sáng, khái niệm chiết suất tuyệt đối được đưa ra.
Chỉ số khúc xạ tuyệt đối là tỉ số giữa tốc độ ánh sáng trong chân không và tốc độ ánh sáng trong môi trường nhất định
Từ (3.29), xét đến thực tế là đối với môi trường trong suốt, chúng ta có thể viết đẳng thức.
Đối với chân không ε = 1 và N= 1. Đối với mọi môi trường vật lý N> 1. Ví dụ, đối với nước N= 1,33, đối với thủy tinh. Môi trường có chiết suất cao hơn được gọi là môi trường chiết quang hơn. Tỉ số chiết suất tuyệt đối được gọi là chỉ số khúc xạ tương đối:
4. Tần số sóng ánh sáng rất cao. Ví dụ, đối với ánh sáng đỏ có bước sóng.
Khi ánh sáng truyền từ môi trường này sang môi trường khác, tần số của ánh sáng không thay đổi nhưng tốc độ và bước sóng thay đổi.
Đối với chân không - ; cho môi trường - , thì
Do đó bước sóng của ánh sáng trong môi trường bằng tỉ số giữa bước sóng của ánh sáng trong chân không và chiết suất
5. Vì tần số của sóng ánh sáng rất cao 
, thì mắt người quan sát không phân biệt được các rung động riêng lẻ mà cảm nhận được các dòng năng lượng trung bình. Điều này giới thiệu khái niệm cường độ.
Cường độ là tỷ số giữa năng lượng trung bình được sóng truyền trong khoảng thời gian và với diện tích vị trí vuông góc với phương truyền sóng:
Vì năng lượng sóng tỉ lệ với bình phương biên độ (xem công thức (3.25)) nên cường độ tỉ lệ với giá trị trung bình của bình phương biên độ
Đặc tính của cường độ ánh sáng, có tính đến khả năng gây ra cảm giác thị giác, là quang thông - F .
6. Bản chất sóng của ánh sáng thể hiện ở các hiện tượng như giao thoa và nhiễu xạ.
Mỗi khi dòng điện thay đổi tần số hoặc hướng, nó sẽ tạo ra sóng điện từ - sự dao động của trường lực điện và từ trong không gian. Một ví dụ là dòng điện thay đổi trong ăng-ten của máy phát vô tuyến, tạo ra các vòng sóng vô tuyến truyền trong không gian.
Năng lượng của sóng điện từ phụ thuộc vào độ dài của nó - khoảng cách giữa hai “đỉnh” liền kề. Bước sóng càng ngắn thì năng lượng của nó càng cao. Theo thứ tự độ dài giảm dần, sóng điện từ được chia thành sóng vô tuyến, bức xạ hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia cực tím, tia X và bức xạ gamma. Bước sóng của bức xạ gamma thậm chí không đạt tới một phần trăm tỷ mét, trong khi sóng vô tuyến có thể có chiều dài tính bằng km.
Sóng điện từ lan truyền trong không gian với tốc độ ánh sáng, các đường sức của điện trường và từ trường của chúng vuông góc với nhau và vuông góc với hướng chuyển động của sóng.
Sóng điện từ tỏa ra những vòng tròn mở rộng dần từ ăng-ten phát của đài phát thanh hai chiều, tương tự như sóng do một viên sỏi rơi xuống ao. Dòng điện xoay chiều trong anten tạo ra sóng gồm điện trường và từ trường.
Mạch sóng điện từ
Sóng điện từ truyền theo đường thẳng, điện trường và từ trường của nó vuông góc với dòng năng lượng.
Khúc xạ của sóng điện từ
Cũng giống như ánh sáng, tất cả các sóng điện từ đều bị khúc xạ khi chúng đi vào một chất ở bất kỳ góc nào khác với góc trực tiếp.
Sự phản xạ của sóng điện từ
Nếu sóng điện từ rơi trên bề mặt parabol kim loại thì chúng sẽ tập trung tại một điểm.
Sự gia tăng của sóng điện từ
mô hình giả của sóng điện từ phát ra từ ăng-ten phát phát sinh từ một dao động duy nhất của dòng điện. Khi dòng điện chạy lên ăng-ten, điện trường (đường màu đỏ) hướng từ trên xuống dưới và từ trường (đường màu xanh lá cây) hướng ngược chiều kim đồng hồ. Nếu dòng điện thay đổi hướng thì điện trường và từ trường cũng xảy ra điều tương tự.