Wat ontdek elektromagnetiese golwe? Elektromagnetiese golwe - tafel. Tipes elektromagnetiese golwe

Elektromagnetiese golwe (Table wat hieronder gegee word) verteenwoordig die versteuring van die magnetiese en elektriese velde versprei in die ruimte. Hulle is daar verskeie tipes. Die studie van hierdie versteurings is besig met fisika. Elektromagnetiese golwe opgewek word as gevolg van die feit dat die magnetiese veld elektriese wisselende genereer, en dit op sy beurt genereer elektriese.

geskiedenis navorsing

Die eerste teorie, wat kan beskou word as die oudste variante van elektromagnetiese golwe van hipoteses, is ten minste in tye van Huygens. Op die oomblik, spekulasie bereik gekwantifiseerde ontwikkeling. Huygens in 1678, die jaar het 'n soort van "uiteensetting" teorie - "verhandeling op die wêreld". In 1690 het hy gepubliseer het ook nog 'n uitstekende werk. Dit is gesê die kwalitatiewe teorie van weerkaatsing, breking in die vorm waarin dit vandag verteenwoordig in skoolhandboeke ( "Elektromagnetiese golwe", graad 9).

Saam met hierdie is Huygens se beginsel geformuleer. Met dit moontlik geword om die beweging van die golf front bestudeer. Hierdie beginsel later gevind sy ontwikkeling in die werke van Fresnel. Huygens-Fresnel beginsel het spesiale betekenis in die teorie van diffraksie en die golfteorie van lig.

In 1660-1670 jaar van die groot hoeveelheid van die eksperimentele en teoretiese bydraes gemaak in die studie Hooke en Newton. Wat ontdek elektromagnetiese golwe? Wie eksperimente is uitgevoer om hul bestaan te bewys? Wat is die verskillende tipes elektromagnetiese golwe? Op hierdie later.

regverdiging Maxwell

Voordat ons praat oor wat elektromagnetiese golwe ontdek, moet dit gesê word dat die eerste wetenskaplike wat hul bestaan in die algemeen voorspel, het Faraday word. Sy hipotese hy na vore gebring in 1832, die jaar. Konstruksie teorie daarna besig met Maxwell. Deur 1865, het die negende jaar dit die taak voltooi. As gevolg hiervan, Maxwell streng geformaliseer wiskundige teorie, regverdig die bestaan van die verskynsel onder oorweging. Hy is ook bepaal snelheid van voortplanting van elektromagnetiese golwe, saamval met die waarde dan geld lig spoed. Dit op sy beurt, hom toegelaat het om die hipotese dat die lig is 'n tipe van bestraling beskou te staaf.

eksperimentele opsporing

Maxwell se teorie is bevestig in die eksperimente van Hertz in 1888. Dit moet gesê word dat die Duitse fisikus gedoen sy eksperimente om die teorie te weerlê, ten spyte van sy wiskundige basis. Maar te danke aan sy eksperimente Hertz was die eerste wat elektromagnetiese golwe in die praktyk ontdek. Daarbenewens, in die loop van hul eksperimente, wetenskaplikes het die eienskappe en kenmerke van bestraling geïdentifiseer.

Elektromagnetiese golwe Hertz ontvang as gevolg van die opwekking pols reeks vinnig vloei in die vibrator deur middel van 'n hoë spanning bron. Hoëfrekwensiestrome kan opgespoor word deur die kring. Die ossillasie frekwensie op dieselfde sal die hoër, hoe hoër is die kapasitansie en induktansie wees. Maar hierdie hoë frekwensie is geen waarborg hoë vloei. Om hul eksperimente uit te voer, Hertz gebruik 'n redelik eenvoudige toestel wat nou genoem word - "dipool antenna". Die toestel is 'n ossillasie kring van 'n oop tipe.

Ry-ervaring Hertz

Registreer bestraling is uitgevoer deur middel van die ontvangs van vibrator gedra. Hierdie toestel het dieselfde struktuur as dié van die afgee toestel. Onder die invloed van elektromagnetiese golf elektriese afwisselend veld opwekking plaasgevind huidige skommelinge in die ontvangstoestel. As in hierdie toestel sy natuurlike frekwensie en frekwensie van vloed saamval, die resonansie verskyn. As gevolg hiervan, versteuring plaasgevind het in 'n onthaal apparaat met 'n groter amplitude. Navorser ontdek hulle, kyk na die vonke tussen geleiers in 'n klein gaping.

So, Hertz was die eerste wat elektromagnetiese golwe ontdek, bewys hul vermoë om goed na te dink oor die dirigente. Hulle is byna geregverdig die vorming van 'n staande lig. Daarbenewens, Hertz bepaal snelheid van voortplanting van elektromagnetiese golwe in die lug.

Die studie van die eienskappe van

Elektromagnetiese golwe propageer in byna alle omgewings. In die ruimte, wat gevul is met 'n stof van bestraling kan in sommige gevalle versprei word goed genoeg nie. Maar hulle effens hul gedrag te verander.

Elektromagnetiese golwe in vacuo bepaal sonder verswakking. Hulle is versprei na enige arbitrêr groot afstand. Die belangrikste kenmerke sluit in polarisasie golwe, frekwensie en lengte. Beskrywing van die eienskappe word in die raamwerk van elektrodinamika gedra. Maar die bestraling eienskappe van sommige streke van die spektrum is besig met meer spesifieke areas van fisika. Dit sluit, byvoorbeeld, kan die volgende insluit optika.

Studeer hard elektromagnetiese bestraling van kort golf spektrale einde van die artikel handel oor 'n hoë energie. Gegewe die dinamika van die moderne idees ophou om selfdissipline en gekombineer met die swak interaksies in 'n enkele teorie wees.

Teorie toegepas in die studie van die eienskappe

Vandag bestaan daar verskeie metodes vir die fasilitering van modellering en die bestudering van die eienskappe van uitstallings en vibrasies. Die mees basiese van bewese en volledige teorie van kwantum elektrodinamika word beskou. Daaruit deur een of die ander vereenvoudigings moontlik om die volgende metodes, wat wyd gebruik word in verskeie velde te verkry.

Beskrywing met betrekking tot lae-frekwensie straling in die makroskopiese omgewing word uitgevoer deur middel van klassieke elektrodinamika gedra. Dit is gebaseer op Maxwell se vergelykings. In die aansoek, daar is aansoeke om te vereenvoudig. By die bestudering van die optiese optika gebruik. Die golf teorie toegepas word in gevalle waar sommige dele van die optiese stelsel van die grootte naby aan die golflengte. Kwantumoptika word gebruik wanneer aansienlike verstrooiing prosesse is, absorpsie van fotone.

Geometriese optiese teorie - die limietgeval beskou waarin die golflengte van verwaarlosing toegelaat. Daar is ook verskeie toegepaste en fundamentele afdelings. Dit sluit, byvoorbeeld, sluit in astrofisika, biologie van visie en fotosintese, fotochemie. Hoe word geklassifiseer elektromagnetiese golwe? Die tabel toon duidelik die verspreiding van die groep word hieronder getoon.

klassifikasie

Daar is frekwensie wissel van elektromagnetiese golwe. Tussen hulle is daar geen skielike oorgange, soms oorvleuel hulle. Die grense tussen hulle is eerder relatief. As gevolg van die feit dat die vloei voortdurend versprei, is die frekwensie streng verband hou met die lengte. Hier is die omvang van elektromagnetiese golwe.

Super lig kan verdeel word in mikrometer (sub-millimeter), millimeter, sentimeter, desimeter, meter. As die golflengte van elektromagnetiese bestraling van minder as 'n meter, dan is sy genoem ossillasie van super hoë frekwensie (SHF).

Tipes elektromagnetiese golwe

Bo, wissel van elektromagnetiese golwe. Wat is die verskillende tipes vloei? Groep van ioniserende bestraling sluit gamma en X-strale. Dit moet gesê word wat in staat is om atome en ultraviolet lig, en selfs sigbare lig ioniseer. Die marges wat gamma en X-straal-vloed is, gedefinieer baie voorwaardelik. As 'n algemene oriëntering aanvaar perke 20 eV - 0.1 MeV. Gamma-vloei in die eng sin van die kern, X uitgestraal - e-atoom dop tydens uitwerping uit die laagliggende bane van elektrone. Dit beteken egter hierdie klassifikasie nie van toepassing op harde bestraling gegenereer sonder kerne en atome.

X-straal-vloed gegenereer wanneer remmend vinnig gelaaide deeltjies (protone, elektrone en ander) en daarom is die prosesse wat plaasvind binne die atoom elektron skulpe. Gamma ossillasies voorkom as gevolg van prosesse binne die atoomkerne en die omskakeling van elementêre deeltjies.

radio strome

As gevolg van die groot waardes van die lengtes van die oorweging van hierdie golwe kan uit sonder inagneming van die atomistiese struktuur van die medium word. As 'n uitsondering op net die kort strome wat aangrensend aan die infrarooi streek is dien. In die radio kwantum eienskappe ossillasies voorkom nogal swak. Tog, moet hulle oorweeg, byvoorbeeld, wanneer die ontleding van die molekulêre standaard van tyd en frekwensie tydens die koel apparaat om 'n temperatuur van 'n paar grade Kelvin.

Quantum eiendomme in ag geneem word in die beskrywing van ossillators en versterkers in die millimeter en sentimeter bereik. Radio slot is gevorm tydens die beweging van AC dirigente gepaste frekwensie. 'N Verbygaande elektromagnetiese golwe in die ruimte opgewonde 'n wisselstroom, wat ooreenstem met dit. Hierdie eiendom word gebruik in die ontwerp van antennas in die radio.

sigbare vloei

Ultraviolet en infrarooi bestraling is sigbaar in die breë sin van die woord sogenaamde optiese spektrale streek. Merk hierdie gebied veroorsaak nie net die nabyheid van die onderskeie gebiede, maar is soortgelyk aan die toestelle wat gebruik word in die studie en veral ontwikkel in die studie van sigbare lig. Dit sluit in, in die besonder, die spieëls en lense vir fokus die bestraling, buiging roosters, prismas, en ander.

Frekwensie optiese golwe is vergelykbaar met dié van die molekules en atome, en hul lengte - met intermolekulêre afstande en molekulêre dimensies. Dus noodsaaklik in hierdie gebied is verskynsels wat veroorsaak word deur die atoomstruktuur van die stof. Om dieselfde rede, die lig met golf en 'n kwantum eienskappe.

Die opkoms van optiese vloei

Die mees bekende bron is die son. Star oppervlak (fotosfeer) het 'n temperatuur van 6000 ° Kelvin, en stoot helder wit lig. Die hoogste waarde van die kontinue spektrum is geleë in die "groen" zone - 550 nm. Daar is ook 'n maksimum visuele sensitiwiteit. Skommelinge in die optiese reeks voorkom wanneer dit verhit liggame. Infrarooi vloei is dus ook verwys na as hitte.

Die sterker die verwarming liggaam plaasvind, hoe hoër is die frekwensie waar die spektrum is maksimum. gloeiing waargeneem by 'n sekere temperatuur verhoog word (gloei in die sigbare reeks). Wanneer dit die eerste keer verskyn rooi, dan geel en dan. Instelling en registrasie van optiese vloei kan voorkom in biologiese en chemiese reaksies, waarvan een is wat gebruik word in die foto. Vir die meeste wesens wat op die aarde as 'n energiebron voer fotosintese. Hierdie biologiese reaksie vind plaas in die plante onder die invloed van die optiese sonstraling.

Eienskappe van elektromagnetiese golwe

Die eienskappe van die medium en die bron invloed op die vloei eienskappe. So gemonteer, in die besonder, die tyd afhanklikheid van die veld, wat die tipe vloei bepaal. Byvoorbeeld, wanneer die afstand vanaf die vibrator (toenemende) die krommingstraal raak groter. Die resultaat is 'n vliegtuig elektromagnetiese golf. Interaksie met die materiaal voorkom as anders. Die opname en vrystelling prosesse strome kan oor die algemeen beskryf met behulp van klassieke elektriese verhoudings. Vir golwe van optiese reeks en die meer harde-strale in ag geneem moet word hul kwantum aard.

bronne strome

Ten spyte van die fisiese verskille, oral - in 'n radio-aktiewe stof, 'n televisie-sender, die gloeilamp - elektromagnetiese golwe is opgewonde oor elektriese ladings wat beweeg met versnelling. Daar is twee hoof tipes van bronne: mikroskopiese en makroskopiese. Die eerste vind plaas skielike oorgang van die gelaaide deeltjies van een na 'n ander vlak binne die molekules of atome.

Mikroskopiese bronne uitstraal X-straal, gamma, ultraviolet, infrarooi, sigbare, en in sommige gevalle, 'n lang-golf bestraling. As 'n voorbeeld van die laasgenoemde is die waterstof spektrale lyn wat ooreenstem met 'n golf van 21 cm. Hierdie verskynsel is veral belangrik in radio-astronomie.

Bronne makroskopiese tipe verteenwoordig emitters waarin vrye elektrone geleiers gemaak sinchrone periodieke ossillasie. In stelsels van hierdie kategorie is gegenereer vloei uit millimeter aan die langste (in kragdrade).

Die struktuur en die sterkte van vloei

'N elektriese lading beweeg met versnelling en die verandering van tyd tot tyd strome beïnvloed mekaar met sekere magte. Hul grootte en rigting is afhanklik van faktore soos die grootte en opset van die veld, wat die strome en heffings, hul grootte en relatiewe rigting bevat. Aansienlik beïnvloed deur die elektriese eienskappe en die betrokke medium sowel as veranderinge in beheer konsentrasie en verspreiding van die bron strome.

As gevolg van die kompleksiteit van die algehele probleemstelling tot die wet van krag in te voer in die vorm van 'n enkele formule kan nie. A struktuur bekend as 'n elektromagnetiese veld en as 'n wiskundige voorwerp, soos bepaal deur die verspreiding van koste en strome as nodig geag. Dit, op sy beurt, skep 'n gegewe bron, met inagneming van randvoorwaardes. Terme gedefinieer vorm interaksie sones en die eienskappe van die materiaal. As dit uit op 'n ongeleide ruimte gedra, is hierdie omstandighede aangevul. As 'n spesiale addisionele toestand in sulke gevalle is die bestraling toestand. As gevolg van dit is gewaarborg deur "korrekte" gedrag van die veld by oneindigheid.

Chronologie van die studie

Korpuskulêre-kinetiese Lomonosov teorie in 'n paar van hul posisies vooruit sekere beginsels van die elektromagnetiese veld teorie .. "Lobe" (rotasie) beweging van deeltjies, "zyblyuschayasya" (golf) teorie van lig, haar gemeenskap met die aard van elektrisiteit, ens Infrarooi vloei is opgespoor in 1800 deur Herschel (Britse wetenskaplike), en in die volgende, 1801 m, is Ritter beskryf ultraviolet. Bestraling korter as ultraviolet, reeks geopen Röntgen in 1895 jaar, op 8 November. Daarna, het dit bekend geword as die X-straal.

Invloed van elektromagnetiese golwe is ondersoek deur baie wetenskaplikes. Maar die eerste om die moontlikhede van strome verken, hul omvang geword Narkevitch-Iodko (Wit wetenskaplike figuur). Hy bestudeer die eienskappe van vloei in verhouding tot die praktyk van medisyne. Gammastraling is ontdek deur Paul Villard in 1900. In dieselfde tydperk afgeneem Planck teoretiese studies van die eienskappe van 'n swart liggaam. Tydens die studie was hulle oop kwantum proses. Sy werk was die begin van die ontwikkeling van kwantumfisika. Daarna het verskeie Planck en Einstein gepubliseer. Hul navorsing het gelei tot die vorming van so 'n ding soos 'n foton. Dit op sy beurt, was die begin van die skepping van die kwantumteorie van elektromagnetiese vloei. Die ontwikkeling voortgegaan in die werke van die voorste wetenskaplike figure van die twintigste eeu.

Verdere navorsing en werk op die kwantumteorie van elektromagnetiese bestraling en sy interaksie met materie het uiteindelik gelei tot die vorming van kwantumelektrodinamika in die vorm waarin dit vandag bestaan. Onder die uitstaande wetenskaplikes wat hierdie kwessie bestudeer het, behoort ons noem, bykomend tot Einstein en Planck, Bohr, Bose, Dirac, de Broglie, Heisenberg, Tomonaga, Schwinger, Feynman.

gevolgtrekking

Die waarde in die moderne wêreld van fisika is groot genoeg. Byna alles wat vandag gebruik word in die mens se lewe, verskyn danksy die praktiese gebruik van navorsing van groot wetenskaplikes. Die ontdekking van elektromagnetiese golwe en hul studie, in die besonder, het gelei tot die ontwikkeling van konvensionele en later selfone, radio senders. Van besondere belang praktiese toepassing van so 'n teoretiese kennis in die veld van medisyne, nywerheid en tegnologie.

Dit is te danke aan die wydverspreide gebruik van kwantitatiewe wetenskap. Alle fisiese eksperimente gebaseer op meting, vergelyking van die eienskappe van die verskynsel wat bestudeer word met die bestaande standaarde. Dit is vir hierdie doel binne die dissipline ontwikkel kompleks meetinstrumente en eenhede. Verskeie patrone is gemeenskaplik aan alle bestaande materiaal stelsels. Byvoorbeeld, is die wette van behoud van energie beskou algemene fisiese wette.

Wetenskap as 'n geheel is genoem in baie gevalle fundamentele. Dit is hoofsaaklik as gevolg van die feit dat ander dissiplines gee beskrywings wat op sy beurt, gehoorsaam die wette van fisika. So, in Chemie bestudeer atome, 'n stof wat uit hulle, en transformasie. Maar chemiese eienskappe van die liggaam bepaal deur die fisiese eienskappe van molekules en atome. Hierdie eienskappe beskryf sulke afdelings van fisika, soos elektromagnetisme, termodinamika, en ander.