Электромагнитные волны кратко. Электромагнитные волны: свойства, виды и применение — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое электромагнитные волны. Какие у них основные свойства. На какие виды делятся электромагнитные волны. Где применяются электромагнитные волны разных диапазонов. Как электромагнитные волны влияют на человека.

Содержание

Что такое электромагнитные волны и как они возникают

Электромагнитные волны — это распространяющиеся в пространстве колебания электромагнитного поля. Они возникают при ускоренном движении заряженных частиц и представляют собой взаимосвязанные колебания электрического и магнитного полей.

Основные свойства электромагнитных волн:

Распространяются в вакууме со скоростью света (около 300 000 км/с)
Являются поперечными волнами — колебания происходят перпендикулярно направлению распространения
Переносят энергию, но не переносят вещество
Обладают корпускулярно-волновым дуализмом — проявляют свойства и волн, и частиц (фотонов)
Способны к интерференции, дифракции, отражению, преломлению и поляризации

Виды электромагнитных волн

Электромагнитные волны делятся на следующие основные виды в порядке возрастания частоты:

Радиоволны (длина волны от 1 мм до нескольких км)
Микроволны (от 1 мм до 30 см)
Инфракрасное излучение (от 770 нм до 1 мм)
Видимый свет (от 380 до 770 нм)
Ультрафиолетовое излучение (от 10 до 380 нм)
Рентгеновское излучение (от 0,01 до 10 нм)
Гамма-излучение (менее 0,01 нм)

Применение электромагнитных волн разных диапазонов

Радиоволны

Радиоволны широко используются для передачи информации на расстояние. Основные области применения:

Радиовещание и телевидение
Мобильная связь
Спутниковая связь
Радиолокация
Радионавигация

Микроволны

Микроволновое излучение применяется в следующих сферах:

СВЧ-печи для разогрева пищи
Радиолокационные системы
Спутниковая и сотовая связь
Медицинская диагностика и терапия

Инфракрасное излучение

Основные области применения инфракрасного излучения:

Тепловизоры и приборы ночного видения
Инфракрасные обогреватели
Дистанционные пульты управления
Оптоволоконная связь
Медицинская диагностика

Видимый свет

Видимое излучение человек воспринимает глазами. Оно используется в следующих сферах:

Освещение
Фотография
Оптические приборы (микроскопы, телескопы и др.)
Лазерные технологии
Голография

Ультрафиолетовое излучение

Ультрафиолет находит применение в таких областях:

Стерилизация и обеззараживание
Люминесцентные лампы
Анализ состава веществ
Полимеризация материалов
Лечение кожных заболеваний

Рентгеновское излучение

Рентгеновские лучи применяются в следующих сферах:

Медицинская диагностика (рентгенография)
Дефектоскопия материалов
Досмотровые системы безопасности
Рентгеноструктурный анализ
Астрофизические исследования

Гамма-излучение

Основные области применения гамма-излучения:

Радиационная терапия в онкологии
Стерилизация медицинских инструментов
Дефектоскопия массивных изделий
Гамма-спектроскопия
Исследование космического пространства

Влияние электромагнитных волн на человека

Воздействие электромагнитных волн на организм человека зависит от их частоты и интенсивности. Как правило, наиболее опасны высокочастотные излучения — ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма-излучение. Они способны вызывать ионизацию атомов и молекул, что может приводить к повреждению клеток и тканей.

Основные биологические эффекты электромагнитного излучения:

Тепловое воздействие — нагрев тканей организма
Нетепловое воздействие — изменение проницаемости клеточных мембран
Ионизирующее действие высокочастотных излучений
Влияние на нервную и эндокринную системы
Возможные мутагенные эффекты

Для защиты от вредного воздействия электромагнитных волн необходимо соблюдать нормы радиационной безопасности, использовать защитные экраны и ограничивать время пребывания в зоне действия сильных электромагнитных полей.

Перспективы использования электромагнитных волн

Развитие технологий, связанных с электромагнитным излучением, открывает новые перспективы в различных областях:

Создание более эффективных систем беспроводной связи и передачи энергии
Разработка новых методов медицинской диагностики и терапии
Совершенствование систем навигации и позиционирования
Развитие квантовых технологий на основе фотонов
Исследование дальнего космоса с помощью радиотелескопов

Дальнейшее изучение свойств электромагнитных волн и их взаимодействия с веществом позволит создавать инновационные технологии и расширять границы познания окружающего мира.

что это такое, свойства, формулы, применение

Электромагнитные волны (также называют как электромагнитное излучение) — это распространение в пространстве переменных электрических и магнитных полей. Другими словами, это поперечные волны, распространяющиеся со скоростью 300 000 км/с в вакууме. Электромагнитные волны включают: радиоволны, микроволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолет, рентгеновские и гамма-лучи. Приведенные волны различаются по длине и частоте.

В этой статье вы узнаете, что такое электромагнитные волны, как они используются, а также важные формулы, которые математически их описывают.

Что такое электромагнитная волна?

Название «электромагнитные волны» состоит из двух частей — «электромагнитные» и «волны». Волны» говорит о том, что что-то периодически колеблется вверх и вниз. Добавление слова «электромагнитный» говорит о том, что это «что-то» — электрические и магнитные поля.

Это означает, что электромагнитные волны (также называемые электромагнитным излучением) описывают периодическое колебание электрического и магнитного полей. Поля не колеблются беспорядочно вверх и вниз, а связаны друг с другом так, что электрическое поле перпендикулярно магнитному полю (см. рисунок 1).

Рис. 1. Электромагнитная волна

Когда мы помещаем куда-либо положительный или отрицательный электрический заряд, в пространстве вокруг него возникают силы, действующие на другие заряды; например, явление поляризации (разделение электрических зарядов в проводнике). Мы говорим, что электрический заряд создает вокруг себя электрическое поле, и это поле оказывает влияние на другие заряды. Это электрическое поле отвечает за протекание электрического тока.

Если заряд, создающий поле, перемещается, т.е. приближается к одним зарядам и удаляется от других, то действующие силы будут меняться. Из этого следует, что поле будет меняться. Поэтому мы можем иметь дело с полем, постоянным во времени (статическим), или с полем, изменяющимся во времени. Если электрическое поле в проводнике постоянно, то постоянна и сила тока. Если поле меняется, то меняется и электрический ток.

То же самое справедливо и для магнитных сил — они возникают в пространстве вокруг магнита, электромагнита или проводника, в котором течет электрический ток. Это означает, что эти тела являются источниками магнитного поля. Если источники поля неподвижны, а электрический ток в обмотках электромагнита или одиночного проводника имеет постоянное значение, то создаваемое поле будет статическим. Движение источников и изменение силы тока создадут переменное поле.

Вы уже знаете, что изменение положения магнита относительно проводника может вызвать протекание в нем электрического тока. Поскольку для этого потока необходимо электрическое поле, следует, что переменное магнитное поле создает электрическое поле. Вы также знаете, что при протекании электрического тока в проводнике возникает магнитное поле вокруг проводника, и если электрический ток течет то в одну, то в другую сторону, или его интенсивность увеличивается или уменьшается, то магнитное поле, создаваемое этим электрическим током, будет переменным.

Что происходит, когда в каком-либо месте возникает переменное магнитное поле? Сразу же появится переменное электрическое поле. Там не обязательно должен быть проводник. А когда в определенном месте появляется изменяющееся электрическое поле (например, при движении)? Да, вы правы — в этом месте появится переменное магнитное поле. Именно так эти поля переносятся в пространстве.

Деформация поверхности воды распространяется, создавая волну, а сгущение воздуха, вызванное движением струны, передается по воздуху, создавая звуковую волну. В отношении переменных электрических и магнитных полей мы говорим об электромагнитной волне. Во второй половине 19 века теория распространения волн была разработана Джеймсом Клерком Максвеллом. Известно, что он как-то сказал, что это чрезвычайно красивая теория, которая никогда не будет полезна.

Электромагнитные волны были открыты Генрихом Герцем в 1886 году. Теория Максвелла была подтверждена, но Герц не дожил до рождения радио.

Как видно из вышесказанного, для того чтобы возбудить электромагнитную волну, необходимо где-то индуцировать изменение магнитного или электрического поля. А как узнать, что волна куда-то дошла? Если мы возбудим механическую волну на одном берегу озера, то, когда она достигнет лодки, плывущей по воде на другом берегу, мы заметим, что она начнет подниматься и опускаться. Электромагнитная волна, создаваемая переменными электрическим и магнитным полями, вызывает электрический ток в замкнутой цепи приемника. Наиболее важное различие между обоими типами волн заключается в том, что механическая волна требует материальной среды, в которой она может распространяться. Электромагнитная волна может распространяться в вакууме.

Свойства электромагнитных волн

Существует ряд свойств, которыми обладают электромагнитные волны. В этом подразделе мы перечислим наиболее важные свойства и их значение.

Среда распространения. В то время как механические волны нуждаются в среде для распространения, электромагнитные волны могут распространяться и в вакууме. Электромагнитные волны могут распространяться не только в вакууме, но и в газах, таких как воздух, в жидкостях, таких как вода, или в твердых телах, таких как стекловолокно. Такое разнообразие сред распространения позволяет использовать электромагнитные волны для многих технологических и нетехнологических применений.
Скорость распространения. Электромагнитные волны распространяются в вакууме со скоростью около c = 3*10⁸ м / с. Это также скорость, с которой распространяется свет. Это открытие стало первым указанием на то, что свет является электромагнитным излучением.
Тип распространения. Если бы вы посмотрели в направлении электромагнитной волны и увидели, например, колебания электрического поля, вы бы заметили, что электрическое поле колеблется перпендикулярно направлению распространения волны. Поэтому электромагнитные волны являются поперечными волнами. Благодаря этому свойству электромагнитное излучение может быть поляризовано. Магнитное поле всегда перпендикулярно электрическому полю.
Цвет. Каждая электромагнитная волна имеет длину волны. Длина волны и частота волны могут быть преобразованы друг в друга (подзаголовок «Формулы»). Определенный цвет соответствует определенной длине волны (следовательно, и определенной частоте). Эта взаимосвязь между длиной волны и цветом иллюстрируется электромагнитным спектром.

Формулы

В этом разделе мы покажем вам, как преобразовать длину волны, частоту и энергию электромагнитной волны.

Связь длины волны с частотой и энергии с частотой.

В вакууме все типы электромагнитных волн распространяются с одинаковой скоростью (c). В любой другой среде считаем, что электромагнитные волны распространяются со скоростью v.

Если обозначить длину волны через λ, а частоту через f, то получится следующее: с = λ * f (1), где c — скорость света.

Однако это соотношение также применимо к волнам, которые распространяются не со скоростью c, а со скоростью v. Длина волны показывает пространственное расстояние между двумя гребнями или впадинами волны. Обратная величина частоты дает временное расстояние между двумя гребнями или впадинами. Поэтому длина волны имеет единицу измерения метр [ м ], а частота — единицу c^-1 = 1 / c .

Между энергией E волны и ее частотой f действует соотношение: E = h * f (2), где h — постоянная Планка.

Если мы возьмем первое соотношение и преобразуем его к частоте, то получим f = c / λ .

Если мы теперь заменим частоту f во второй формуле на c / λ , то получим E = h * c / λ = ( h*c ) / λ .

Это означает, что все три величины связаны друг с другом. Таким образом, если вы задали одну из трех величин, вы можете рассчитать две другие. Например, если вы знаете длину волны, вы можете использовать формулу f = c / λ и вычислить частоту, а далее использовать формулу E = ( h*c ) / λ для того, чтобы вычислить энергию электромагнитной волны E.

Преобразование единиц измерения.

При выполнении таких преобразований всегда следите за тем, чтобы единицы измерения правильно соотносились друг с другом. Энергия E имеет единицу измерения джоуль (Дж), поэтому мы ожидаем, что выражение ( h*c ) / λ также имеет единицу измерения джоуль. Скорость света c имеет единицу измерения метр в секунду [ м / c ], длина волны λ имеет единицу измерения метр [ м ] и постоянная Планка имеет единицу измерения [ Дж*с ].

Таким образом, выражение ( h*c ) / λ имеет единицу измерения: ( Дж * с * м / c ) / м = Дж.

Виды электромагнитных волн и их диапазоны длин

Вид волны	Длина волны
Радиоволны	Более 1 м
Микроволны	От 1 мм до 1 м
Инфракрасные	от 700 нм до 1 мм
Видимый свет	от 380 нм до 700 нм
Ультрафиолетовые	от 10 нм до 380 нм
Рентгеновские лучи	от 5 пм do 10 нм

Диапазоны длин электромагнитных волн

Волны располагаются в порядке возрастания частоты и уменьшения длины, поскольку чем длиннее волна, тем ниже ее частота. Волны с высокой частотой, т.е. ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма-лучи, несут в себе высокую энергию. Взаимодействие этих волн с живыми организмами может привести к повреждению клеток или даже смерти (при высокой дозе излучения).

Применение

Радиоволны.

Радио- и телевизионные волны имеют самые низкие частоты. Они используются в основном для общения. Они позволяют передавать изображения и звук, что является основой радио- и телевизионных станций. Радиоволны делятся на длинные и короткие в зависимости от их длины. Коротковолновые радиостанции используют разные частоты для разных частей страны. Существуют также станции, которые вещают на одной частоте для всей страны — тогда используются так называемые длинные волны.

Радиоволны также использовались в астрономических наблюдениях. В космосе есть небесные тела, которые являются естественными источниками радиоволн. Радиотелескопы (рисунок 2) используются в обсерваториях для проведения так называемого прослушивания, то есть исследования отдаленных частей космоса.

Рис. 2. Радиотелескоп расположен в северной части Чили в пустыне Атакама. Его диаметр составляет 12 м, а масса — 125 тонн. Он был построен в результате сотрудничества между Институтом радиоастрономии Макса Планка, Онсальской обсерваторией (OSO) и Европейской южной обсерваторией (ESO).

Микроволны.

Микроволны чаще всего ассоциируются с микроволновой печью, и это лишь одно из многих возможных применений. Они производятся специальными электронными трубками. Микроволны легко распространяются по воздуху, даже при неблагоприятных атмосферных условиях (туман, осадки). Именно поэтому они используются в радарах — устройствах, применяемых для определения местоположения. Радары используются в метеорологии, например, для отслеживания дождевых облаков. Микроволны также используются в радио- и спутниковой связи, т.е. между спутником и Землей (телефоны, факсы, передача данных) и между спутниками. Частота, соответствующая микроволнам, также используется в: мобильной телефонии, GPS-навигации, связи Bluetooth и беспроводных компьютерных сетях WLAN.

Помните! Микроволны — это электромагнитные волны, используемые в радарах, спутниковой связи и GPS-навигации.

Инфракрасное излучение.

Инфракрасное излучение испускается всеми телами с температурой выше абсолютного нуля. Источниками инфракрасного излучения являются горячий утюг, лампочка, кожа человека, солнце и т.д. Некоторые термометры работают путем измерения частоты излучения, испускаемого кожей. Поскольку человеческое тело является источником инфракрасного излучения, для наблюдения в ночное время можно использовать камеры ночного видения и тепловизоры. Гадюки наблюдают за окружающей средой таким же образом, поскольку у них есть рецепторы, которые работают как приборы ночного видения.

Поверхности твердых тел и жидкостей нагреваются инфракрасным излучением, поскольку частота волны и частота колебаний молекул твердых тел и жидкостей одинаковы. Инфракрасное излучение не нагревает газы, поэтому астрономы используют это свойство для наблюдения за зарождающимися звездами в туманностях. Инфракрасное излучение также нашло применение в передаче данных — в камерах сотовой связи IRDA и в оптических волокнах. Для считывания компакт-дисков используются лазеры, излучающие свет с длиной волны 650-790 нм.

Рис. 3. Инфракрасный снимок. Источник: NASA

Помните! Инфракрасный свет излучается различными телами, например, лампочками, Солнцем, человеческим телом. Он нагревает твердые вещества и жидкости, на которые падает. Он используется, например, в камерах ночного видения и тепловизорах.

Видимый свет.

Видимый свет, т.е. свет, регистрируемый человеческим зрением, находится в диапазоне от 400 нм до 780 нм. Глаз воспринимает волны различных частот и их комбинации, а мозг интерпретирует их как цвета.

Ультрафиолет (УФ) — это излучение, которое достигает нас вместе с солнечными лучами. Он необходим для выработки витамина D в организме человека, но избыток этого излучения может иметь серьезные последствия. Когда вы загораете, загар возникает под воздействием ультрафиолетового излучения, но иногда кожа обгорает. Длительный загар вызывает повреждение коллагеновых волокон кожи и ускоряет ее старение (образование морщин).

Слишком высокие дозы ультрафиолетового излучения могут привести к необратимым изменениям кожи, вплоть до рака. Поэтому важно защитить себя от этого излучения. Рекомендуется использовать кремы с УФ-фильтрами (чем выше фактор защиты от солнца, тем лучше), которые действительно защищают кожу. Помните также, что ультрафиолетовое излучение включает в себя свет электрической дуги, который образуется при электросварке (мы видим такой свет, например, при сварке трамвайных рельсов). Если смотреть на такую дугу в течение нескольких секунд, это повредит зрению.

Ультрафиолетовое излучение.

Ультрафиолетовое излучение можно использовать для считывания водяных знаков на банкнотах (см. рисунок 4). Его источником являются кварцевые лампы. Ультрафиолет оказывает неблагоприятное воздействие на живые организмы, поэтому его используют в больницах, например, для стерилизации помещений или медицинского оборудования. Ультрафиолетовое излучение также используется в криминалистике для наблюдения биологических следов, например, крови.

Рис. 4. Водяные знаки на банкнотах, которые считываются с помощью ультрафиолета

Помните! Ультрафиолет — это электромагнитная волна с частотой выше, чем у видимого света. Источниками ультрафиолета являются Солнце и кварцевые лампы. Он используется, в частности, для стерилизации больничных палат и в судебной медицине.

Рентгеновское излучение.

В 1895 году Вильгельм Рентген открыл рентгеновские лучи (Х-лучи). Его источником являются специальные лампы. Они испускают излучение в результате замедления блуждающих электронов на металлическом электроде. Рентгеновские лучи широко используются в медицинской диагностике (рентген, маммография и другие), поскольку они проникают через кожу и поглощаются костями. Слишком высокая доза этого излучения может привести к повреждению внутренних органов и поражениям, поэтому во время обследований используются экраны — фартуки из резины с содержанием оксида свинца. Такое излучение может повредить генетический материал клеток и привести к генетическим изменениям в потомстве.

Гамма-излучение — это электромагнитная волна с самой высокой частотой и самой короткой длиной волны. Оно гораздо более проникающее, чем рентгеновские лучи, и может свободно проникать через бумагу, картон, алюминий. Но, в тоже время, гамма-излучение отлично поглощается слоем свинца. Источниками этого излучения являются различные радиоактивные элементы. Некоторые из них используются в медицине и радиотерапии.

Список использованной литературы

Аксенович Л.А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л.А. Аксенович, Н.Н. Ракина, К.С. Фарино; Под ред. К.С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — C. 434-436.
А так ли хорошо знакомы вам электромагнитные волны? // Квант. — 1993. — № 3. — С. 56-57.
Кудряшов Ю. Б., Перов Ю. Ф. Рубин А. Б. Радиационная биофизика: радиочастотные и микроволновые электромагнитные излучения. Учебник для ВУЗов. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. — 184 с — ISBN 978-5-9221-0848-5

Электромагнитные волны – уравнение, структура кратко

4.4

Средняя оценка: 4.4

Всего получено оценок: 75.

4.4

Средняя оценка: 4.4

Всего получено оценок: 75.

Волновые процессы – одни из самых распространенных в природе, они могут иметь совершенно разный вид, однако, у них есть многие общие черты. Одним из видов волн являются электромагнитные. Рассмотрим это явление подробнее.

Дальнодействие и близкодействие

Первые опыты показывали, что в основе взаимодействия зарядов лежит принцип дальнодействия. Получалось, что один заряд «чувствует» присутствие другого заряда непосредственно, через любые пространства.

Однако, уравнения электродинамики, разработанные Дж. Максвеллом, предсказывали, что электрическое взаимодействие распространяется с конечной (хотя, и очень высокой) скоростью. Если с зарядом что-то произойдет (например, он исчезнет), то кулоновская сила, которая действовала на другие заряды, еще некоторое время не будет меняться.

Теория Максвелла подтверждала принцип близкодействия.

Рис. 1. Дальнодействие и близкодействие зарядов.

Любое событие, происходящее с зарядом, сперва создает локальное изменение электрического поля, и затем это изменение распространяется все дальше и дальше, пока не достигает других зарядов, взаимодействующих с первым.

Наиболее интересные явления происходят, если скорость изменений, происходящим с зарядом, будет также меняться (если заряд будет двигаться с ускорением). В этом случае распространяющиеся изменения электрического поля вдали от заряда будут «не успевать» за изменением скорости движения заряда, электрическое поле «оторвется» от заряда, и будет распространяться независимо. В пространстве появится электромагнитная волна.

Распространение электромагнитной волны

Самым простым движением, включающим в себя ускорение, является колебание заряда по гармоническому закону. Такое колебание заряда порождает колебание электрического поля вокруг заряда, вектор $\overrightarrow E$ которого параллелен вектору перемещения заряда.

А согласно закону электромагнитной индукции, изменение электрического поля порождает вихревое магнитное поле, вектор $\overrightarrow B$ которого перпендикулярен изменению вектора электрического поля $\overrightarrow E$.

Возникшее изменяющееся вихревое магнитное поле, в свою очередь, порождает вихревое изменяющееся электрическое поле, вектор которого $\overrightarrow E$ перпендикулярен вектору породившего его магнитного поля $\overrightarrow B$.

Таким образом, по мере удаления от колеблющегося заряда, возникает структура электрических и магнитных вихревых полей, поддерживающих друг друга, вектора которых взаимно перпендикулярны.

Рис. 2. Векторы распространения электромагнитных волн E B.

Распространение порождающих друг друга вихревых электрического и магнитного полей во все стороны от заряда, называется электромагнитной волной. Колебания напряженности поля происходят в направлении, перпендикулярном распространению, то есть, электромагнитные волны являются поперечными.

При этом порождение магнитного поля электрическим требует некоторой энергии (и наоборот). Таким образом, электромагнитные волны, распространяясь, переносят энергию.

Если выписать в таблицу фазы векторов $\overrightarrow E$ и $\overrightarrow B$ с соответствующими расстояниями, то можно видеть, что на различном расстоянии фазы различны. Минимальное расстояние между точками с одинаковой фазой векторов, называется длиной волны $\lambda$.

Рис. 3. Длина волны.

Энергия такого «самоподдерживающегося» распространения волны падает гораздо медленнее, чем энергия породившего его поля. Именно поэтому мы можем видеть свет далеких звезд, хотя ни электрические ни магнитные поля от них до нас не доходят.

Что мы узнали

Кратко об электромагнитных волнах можно сказать, что это система распространяющихся вихревых электрического и магнитного полей, взаимно порождающих друг друга. Электромагнитные волны является поперечными, и при своем распространении переносят энергию.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

Пока никого нет. Будьте первым!

Оценка доклада

4.4

Средняя оценка: 4.4

Всего получено оценок: 75.

А какая ваша оценка?

Что такое электромагнитное излучение? | Live Science

Когда вы совершаете покупку по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот как это работает.

Зеленые точки показывают местонахождение 186 гамма-всплесков, наблюдавшихся Телескопом большой площади (LAT) на спутнике NASA Fermi в течение первого десятилетия его существования. Некоторые заслуживающие внимания всплески выделены и помечены. Предыстория: Эта карта, построенная на основе данных LAT за девять лет, показывает, как выглядит гамма-излучение неба при энергиях выше 10 миллиардов электрон-вольт. Плоскость нашей галактики Млечный Путь проходит по середине графика. Более яркие цвета указывают на более яркие источники гамма-излучения.

(Изображение предоставлено: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration)

Электромагнитное излучение — это тип энергии, который окружает нас повсюду и принимает различные формы, такие как радиоволны, микроволны, рентгеновские и гамма-лучи. Солнечный свет также является формой электромагнитной энергии, но видимый свет — это лишь небольшая часть электромагнитного спектра, который содержит широкий диапазон длин волн.

Когда был открыт электромагнетизм?

Электромагнитные волны образуются, когда электрическое поле (показано красными стрелками) взаимодействует с магнитным полем (показано синими стрелками). Магнитное и электрическое поля электромагнитной волны перпендикулярны друг другу и направлению волны. (Изображение предоставлено NOAA.)

Люди знали об электричестве и магнетизме с древних времен, но понятия не были хорошо поняты до 19 века, согласно истории физика Гэри Бедросяна из Политехнического института Ренсселера в Трое, Нью-Йорк . В 1873 году шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл показал, что эти два явления связаны, и разработал единую теорию электромагнетизма, согласно дочернему сайту Live Science Space. com (открывается в новой вкладке). Изучение электромагнетизма связано с тем, как электрически заряженные частицы взаимодействуют друг с другом и с магнитными полями.

Максвелл разработал набор формул, называемых уравнениями Максвелла, для описания различных взаимодействий электричества и магнетизма . Хотя изначально было 20 уравнений, Максвелл позже упростил их до четырех основных. Проще говоря, эти четыре уравнения формулируют следующее:

Сила притяжения или отталкивания между электрическими зарядами обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Магнитные полюса состоят из пар, которые притягиваются и отталкиваются друг от друга, подобно электрическим зарядам.
Электрический ток в проводе создает магнитное поле, направление которого зависит от направления тока.
Движущееся электрическое поле создает магнитное поле и наоборот.

Как возникает электромагнетизм?

Электромагнитное излучение создается, когда заряженная атомная частица, такая как электрон, ускоряется электрическим полем, заставляя ее двигаться. Движение создает колеблющиеся электрические и магнитные поля, которые движутся под прямым углом друг к другу, согласно онлайн-курсу физики и астрономии от PhysLink.com (открывается в новой вкладке). Волны имеют определенные характеристики, такие как частота, длина волны или энергия.

Длина волны — это расстояние между двумя последовательными пиками волны, согласно данным Университетской корпорации атмосферных исследований (UCAR) (открывается в новой вкладке). Это расстояние указывается в метрах или долях от них. Частота — это количество волн, которые формируются в течение заданного промежутка времени. Обычно измеряется как количество волновых циклов в секунду или герц (Гц). Короткая длина волны означает, что частота будет выше, потому что один цикл может пройти за более короткий промежуток времени. Точно так же более длинная длина волны имеет более низкую частоту, потому что каждый цикл занимает больше времени.

Из каких частей состоит электромагнитный спектр?

Электромагнитный спектр, от самой высокой до самой низкой частоты волн.

Электромагнитный спектр обычно делится на семь областей в порядке уменьшения длины волны и увеличения энергии и частоты: радиоволны, микроволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолет, рентгеновские лучи и гамма-лучи. (Изображение предоставлено Shutterstock)

Электромагнитное излучение охватывает огромный диапазон длин волн и частот. Этот диапазон известен как электромагнитный спектр, согласно UCAR (открывается в новой вкладке). Электромагнитный спектр обычно делится на семь областей в порядке уменьшения длины волны и увеличения энергии и частоты. Общими обозначениями являются радиоволны, микроволны, инфракрасное (ИК), видимый свет, ультрафиолетовое (УФ) излучение, рентгеновские лучи и гамма-лучи.