Что такое электромагнитное излучение. Какие бывают виды электромагнитных волн. Каковы основные характеристики и свойства различных типов излучений. Где применяются разные виды электромагнитных волн.
Что такое электромагнитное излучение и его волновая природа
Электромагнитное излучение представляет собой распространяющиеся в пространстве колебания электрических и магнитных полей. Оно имеет двойственную корпускулярно-волновую природу, проявляя свойства как волн, так и частиц. Основными характеристиками электромагнитных волн являются частота, длина волны и скорость распространения.
Электромагнитные волны возникают при ускоренном движении заряженных частиц. При этом электрическое и магнитное поля взаимно порождают друг друга, образуя самоподдерживающуюся волну, распространяющуюся в пространстве со скоростью света. Векторы напряженности электрического и магнитного полей перпендикулярны друг другу и направлению распространения волны.
Основные виды электромагнитных излучений
Электромагнитный спектр охватывает огромный диапазон частот и длин волн. Различают следующие основные виды электромагнитных излучений:
- Радиоволны
- Микроволны
- Инфракрасное излучение
- Видимый свет
- Ультрафиолетовое излучение
- Рентгеновское излучение
- Гамма-излучение
Каждый вид излучения имеет свои характерные свойства и особенности взаимодействия с веществом, что определяет области его применения.
Радиоволны: характеристики и применение
Радиоволны имеют наибольшую длину волны в электромагнитном спектре — от нескольких миллиметров до тысяч километров. Их частота лежит в диапазоне от 3 кГц до 3 ТГц. Радиоволны подразделяются на несколько поддиапазонов:
- Сверхдлинные волны (СДВ): более 10 км
- Длинные волны (ДВ): 10-1 км
- Средние волны (СВ): 1 км — 100 м
- Короткие волны (КВ): 100-10 м
- Ультракороткие волны (УКВ): 10 м — 1 мм
Радиоволны широко применяются для передачи информации в системах радиосвязи, радиовещания, телевидения, мобильной связи, радиолокации. Они способны огибать препятствия и распространяться на большие расстояния, отражаясь от ионосферы Земли.
Инфракрасное излучение: свойства и использование
Инфракрасное (ИК) излучение занимает диапазон длин волн от 1 мм до 780 нм. Его основным свойством является тепловое воздействие на вещество. Все нагретые тела излучают ИК-волны, интенсивность которых зависит от температуры.
Инфракрасное излучение находит широкое применение в различных областях:
- Тепловизоры и приборы ночного видения
- ИК-обогреватели
- Лазерная ИК-спектроскопия
- Дистанционное зондирование Земли
- ИК-связь (пульты ДУ, беспроводные сети)
ИК-излучение хорошо поглощается водой и водяными парами в атмосфере, что ограничивает дальность его распространения.
Видимый свет и его особенности
Видимый свет — это электромагнитные волны, воспринимаемые человеческим глазом. Он занимает узкий диапазон длин волн от 380 до 780 нм. Различные длины волн в этом диапазоне соответствуют разным цветам:
- Фиолетовый: 380-450 нм
- Синий: 450-495 нм
- Зеленый: 495-570 нм
- Желтый: 570-590 нм
- Оранжевый: 590-620 нм
- Красный: 620-780 нм
Видимый свет играет ключевую роль в процессе фотосинтеза растений. Он используется в оптических приборах, системах освещения, лазерных технологиях. Взаимодействие света с веществом лежит в основе многих физических явлений — отражения, преломления, дифракции, интерференции.
Ультрафиолетовое излучение: воздействие на организмы
Ультрафиолетовое (УФ) излучение занимает диапазон длин волн от 10 до 380 нм. Оно обладает более высокой энергией фотонов по сравнению с видимым светом, что определяет его биологическую активность. УФ-излучение подразделяется на три диапазона:
- УФ-A (315-380 нм): слабо поглощается озоновым слоем
- УФ-B (280-315 нм): частично поглощается озоном
- УФ-C (100-280 нм): полностью поглощается атмосферой
УФ-излучение оказывает как положительное, так и отрицательное воздействие на живые организмы. Оно стимулирует выработку витамина D в коже, обладает бактерицидным действием. Однако избыточное УФ-облучение может вызывать ожоги, преждевременное старение кожи и повышать риск развития рака кожи.
Рентгеновское и гамма-излучение: ионизирующие свойства
Рентгеновское и гамма-излучение относятся к коротковолновой части электромагнитного спектра. Они обладают высокой проникающей способностью и ионизирующим действием на вещество. Рентгеновские лучи имеют длины волн от 10 нм до 1 пм, а гамма-лучи — менее 1 пм.
Основные области применения этих видов излучения:
- Медицинская диагностика (рентгенография, компьютерная томография)
- Дефектоскопия материалов
- Стерилизация медицинских инструментов и продуктов
- Лучевая терапия в онкологии
- Исследование космических объектов
При работе с ионизирующими излучениями необходимо строгое соблюдение правил радиационной безопасности, так как они могут представлять серьезную опасность для здоровья человека.
Источники электромагнитных излучений
Электромагнитные волны могут иметь как естественное, так и искусственное происхождение. К природным источникам относятся:
- Солнце и другие космические объекты
- Молнии во время грозы
- Земное магнитное поле
- Биологические процессы в живых организмах
Искусственные источники электромагнитного излучения создаются человеком и включают:
- Радио- и телепередатчики
- Мобильные телефоны и базовые станции
- Микроволновые печи
- Электрические приборы и оборудование
- Рентгеновские аппараты
- Лазеры
Понимание свойств и характеристик различных видов электромагнитных излучений позволяет эффективно использовать их в науке, технике и повседневной жизни, а также разрабатывать меры защиты от потенциально вредного воздействия.
Виды электромагнитного излучения – характеристики, свойства и применение кратко
4.6
Средняя оценка: 4.6
Всего получено оценок: 128.
4.6
Средняя оценка: 4.6
Всего получено оценок: 128.
Согласно законам электродинамики Максвелла, заряды, движущиеся с ускорением, излучают электромагнитные волны. Свойства этого излучения существенно меняются с частотой: чем выше частота, тем меньше длина волны и тем выше энергия излучения. Поговорим кратко об электромагнитных волнах, видах излучений и их особенностях.
Электромагнитное излучение
Электромагнитное излучение — это распространяющаяся в пространстве структура вихревого электрического и магнитного поля:
Рис. 1. Электромагнитная волна в пространстве.Основными характеристиками электромагнитного излучения являются его амплитуда и частота. Интенсивность электромагнитного поля монотонно падает с расстоянием. Влияние же частоты на распространение электромагнитного излучения значительно сложнее.
{-12}$м и меньше.
Гамма-излучение — это фотоны высокой энергии, длина волны которых сопоставима с размерами атомного ядра. Генерируется оно при ядерных реакциях, обладает очень большой проникающей способностью. Находит применение в исследованиях космоса, поскольку гамма-кванты высоких энергий являются частью космического излучения. Кроме того, ограниченное применение гамма-излучение находит в медицине.
Рис. 3. Шкала электромагнитных волн.Что мы узнали?
Электромагнитное излучение подразделяется на виды в зависимости от частоты. Условно весь диапазон излучения делится на поддиапазоны (начиная от самого высокочастотного к низкочастотным): гамма-излучение, рентгеновские лучи, световой диапазон, радиоволны, низкочастотное излучение.
Тест по теме
Доска почёта
Чтобы попасть сюда — пройдите тест.
Элла Ломоносова
10/10
Оценка доклада
4.
6
Средняя оценка: 4.6
Всего получено оценок: 128.
А какая ваша оценка?
характеристики, виды, волновые свойства, скорость
Содержание:
-
Что такое электромагнитные излучения
- Волновая природа излучения
- Причина ЭМ излучения
-
Виды электромагнитных излучений, их характеристики
- Видимый свет
- Инфракрасное
- Радиоволны
- Ультрафиолетовое
- Рентгеновское
- Гамма-излучение
- Диапазоны ЭМ излучения
-
Источники
- Микроскопические
- Макроскопические
- Примеры источников ЭМ излучения
- Практическое применение электромагнитных волн
Содержание
-
Что такое электромагнитные излучения
- Волновая природа излучения
- Причина ЭМ излучения
-
Виды электромагнитных излучений, их характеристики
- Видимый свет
- Инфракрасное
- Радиоволны
- Ультрафиолетовое
- Рентгеновское
- Гамма-излучение
- Диапазоны ЭМ излучения
-
Источники
- Микроскопические
- Макроскопические
- Примеры источников ЭМ излучения
- Практическое применение электромагнитных волн
Что такое электромагнитные излучения
Электромагнитные излучения — это распространяющиеся в пространстве электромагнитные волны, излучаемые различными объектами.
Волновая природа излучения
Электромагнитное взаимодействие между предметами подчиняется электромагнитной теории, базирующейся на уравнениях Максвелла. Тот предположил, что электрическое и магнитное поля имеют замкнутые силовые линии — вектора напряженности, колеблющиеся перпендикулярно направлению распространения волны. Эти распространяющиеся в пространстве волны создают электромагнитное поле. Позднее их существование и волновая природа были доказаны экспериментально.
Электромагнитная волна — это электрическое и магнитное поля, взаимно превращающиеся друг в друга.
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
Причина ЭМ излучения
Электрические поля возникают при разнице электрических напряжений, например, при появлении в атмосфере заряженных частиц во время грозы. Вокруг движущихся зарядов возникают магнитные поля, которые возбуждают вихревое электрическое поле.
Виды электромагнитных излучений, их характеристики
Все виды электромагнитных волн распространяются в вакууме с одинаковой скоростью. Но их частота, как и зависящая от нее длина, различается, что влияет на их взаимодействие с разными веществами. Поэтому основная классификация электромагнитных излучений делит их согласно частотным диапазонам.
Также электромагнитные излучения различаются по происхождению:
- природные;
- антропогенные.
При появлении большого количества антропогенных источников излучения стали классифицировать не только по частоте и длине волн, но и по степени их вреда для человека. Ионизирующие излучения могут быть причиной реактивных изменений в организме человека, называемых лучевой болезнью. Заряженные частицы испускают столько энергии, что нарушают связи между молекулами облучаемого объекта. К ионизирующим относят рентгеновское и гамма-излучение, хотя на атомы способны воздействовать и другие виды электромагнитных волн.
Видимый свет
Видимый свет состоит из лучей семи основных цветов: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего, фиолетового. У каждого цвета собственная длина волны.
Невозможно указать точные границы диапазона видимого излучения, так как уменьшение чувствительности при отдалении от точки максимума в зеленой части спектра происходит постепенно. Видимые излучения обычно имеют сложный спектральный состав, в который могут входить ультрафиолетовые и инфракрасные волны. Оттенки, не относящиеся к семи основным цветам, например, розовый или бежевый, образуются при смешении монохроматических излучений.
Инфракрасное
Инфракрасное излучение занимает область спектра между видимым светом и микроволновым излучением. Чем выше температура излучающего тела, тем интенсивнее излучение и короче длина волны. Для его регистрации используют тепловые и фотоэлектрические приемники. Излучение Солнца наполовину состоит из инфракрасных волн.
В спектре этого вида излучения выделяют:
- ближний инфракрасный свет, 0,75–1,4 мкм;
- коротковолновый, 1,4–3 мкм;
- средневолновый, 3–8 мкм;
- длинноволновый, 8–15 мкм;
- дальний, 15–1000 мкм.
Радиоволны
Радиоволны относятся к низкочастотным электромагнитным волнам — до 3 ТГц. Их принято классифицировать по длине волны:
- сверхдлинные, более 10 км;
- длинные, 10 км — 1 км;
- средние, 1 км — 100 м;
- короткие, 100 м — 10 м;
- ультракороткие, 10 м — 0,1 мм.
Также радиоволны можно разделить на амплитудно-модулированные (АМ) и частотно-модулированные (FM). FM-радиосигналы передают звук, меняя частоту несущего колебания, а не амплитуду, как AM-сигналы. Расстояние передачи FM-сигналов значительно меньше, но качество передаваемого звука выше, и они менее подвержены влиянию электромагнитных помех.
Ультрафиолетовое
Ультрафиолетовое излучение занимает область спектра между видимым и рентгеновским излучениями.
{19}\) Гц. Оно возникает при столкновении электронов и поверхности анода на большой скорости, когда атомы анода меняют внутреннюю структуру. Частота излучения зависит от материала анода; его делят на мягкое, с большей длиной волны и меньшей частотой излучения, и жесткое.
Гамма-излучение
При распаде радиоактивных веществ ядра их атомов испускают гамма-излучение. Его частота определяется разностью энергий двух состояний ядра и рассчитывается по формуле \(f\;=\;(E1-E2)/h\), где \(h\) — постоянная Планка.
Диапазоны ЭМ излучения
Два главных параметра электромагнитных излучений — частота колебаний \(f\) (число полных циклов колебаний в секунду) и длина волны lambda (расстояние, которое она проходит за одно колебание) — жестко связаны между собой. Зная частоту излучения, можно определить длину его волны, и наоборот, подставив известное значение в выражение \(с\;=\;F\times\lambda\), где \(с\) — скорость света.
Частоты и длины электромагнитных волн изменяются в очень широких пределах: от нескольких колебаний в секунду до \(10^{27}\), от размеров, сопоставимых с размерами атомов, до миллионов километров в безвоздушном пространстве.
Поэтому электромагнитные излучения принято делить на частотные диапазоны в порядке возрастания длины волны, от гамма-лучей к радиоволнам. Границы между выделенными диапазонами условны.
Источники
Независимо от устройства источника электромагнитного излучения, оно всегда возбуждается электрическими зарядами, меняющими свою скорость. Можно разделить источники на два типа — микроскопические и макроскопические.
Микроскопические
Заряженные частицы перемещаются между энергетических уровней внутри атомов и молекул. Микроскопические источники испускают высокочастотные излучения: гамма-излучение, рентгеновское, ультрафиолетовое, инфракрасное, видимый свет. Их свойства — предмет изучения ядерной физики и оптики.
Макроскопические
В макроскопических источниках электромагнитное излучение испускают свободные электроны проводников, совершающие синхронные периодические колебания. Их поведение подчиняется законам классической электродинамики.
Примеры источников ЭМ излучения
Сверхдлинные естественные радиоволны излучают астрономические объекты. Солнце испускает видимый свет, инфракрасные и ультрафиолетовые лучи, поверхность Земли и облака отдают поглощенную энергию в атмосферу в виде инфракрасного излучения.
Искусственное излучение генерируют вышки радио- и телевещания, мобильной связи. При проходе тока по линиям электропередачи происходит паразитное излучение электромагнитных волн. Также паразитное излучение могут создавать системы распределения электроэнергии, токоведущие элементы работающих электроустановок: генераторов, трансформаторов, электромагнитов. Степень опасности для человека, находящегося в зоне действия поля, зависит от мощности его источника.
Практическое применение электромагнитных волн
Космическое радиоизлучение регистрируют с помощью специальных телескопов, чтобы на основании полученных данных определять координаты небесных тел, структуру, интенсивность излучения и другие характеристики.
Астрономы отправляют зондирующие радиосигналы и регистрируют их эхо, исследуя планеты Солнечной системы, их спутники и кольца, астероиды, кометы, космический мусор.
Благодаря радиоволнам работает мобильная связь, радиосвязь, радиовещание, телевещание, спутниковая связь. Применение инфракрасных излучателей для обогрева помещений и сушки окрашенных поверхностей ускоряет процесс и уменьшает затраты электроэнергии. Инфракрасные каналы приема и передачи данных нечувствительны к электромагнитным помехам, что позволяет использовать инфракрасные волны в условиях, когда радиосвязь затруднена. Ультрафиолетовое излучение эффективно обеззараживает воздух и воду, а также применяется для сушки зубных пломб.
Рентгеновские лучи помогают получить изображение костей и внутренних органов человека, высвечивают дефекты в рельсах и сварочных швах. В аэропортах применяют рентгенотелевизионные интроскопы для бесконтактного просмотра содержимого багажа.
Насколько полезной была для вас статья?
Рейтинг: 3.
67 (Голосов: 3)
Поиск по содержимому
Электромагнитный спектр | Определение, схема и использование
- Развлечения и поп-культура
- География и путешествия
- Здоровье и медицина
- Образ жизни и социальные вопросы
- Литература
- Философия и религия
- Политика, право и правительство
- Наука
- Спорт и отдых
- Технология
- Изобразительное искусство
- Всемирная история
- Этот день в истории
- Викторины
- Подкасты
- Словарь
- Биографии
- Резюме
- Популярные вопросы
- Инфографика
- Демистификация
- Списки
- #WTFact
- Товарищи
- Галереи изображений
- Прожектор
- Форум
- Один хороший факт
- Развлечения и поп-культура
- География и путешествия
- Здоровье и медицина
- Образ жизни и социальные вопросы
- Литература
- Философия и религия
- Политика, право и правительство
- Наука
- Спорт и отдых
- Технология
- Изобразительное искусство
- Всемирная история
- Britannica объясняет
В этих видеороликах Britannica объясняет различные темы и отвечает на часто задаваемые вопросы.
- Britannica Classics
Посмотрите эти ретро-видео из архивов Encyclopedia Britannica. - Demystified Videos
В Demystified у Britannica есть все ответы на ваши животрепещущие вопросы. - #WTFact Видео
В #WTFact Britannica делится некоторыми из самых странных фактов, которые мы можем найти. - На этот раз в истории
В этих видеороликах узнайте, что произошло в этом месяце (или любом другом месяце!) в истории.
- Студенческий портал
Britannica — это главный ресурс для учащихся по ключевым школьным предметам, таким как история, государственное управление, литература и т. д. - Портал COVID-19
Хотя этот глобальный кризис в области здравоохранения продолжает развиваться, может быть полезно обратиться к прошлым пандемиям, чтобы лучше понять, как реагировать сегодня. - 100 женщин
Britannica празднует столетие Девятнадцатой поправки, выделяя суфражисток и политиков, творящих историю. - Спасение Земли
Британника представляет список дел Земли на 21 век. Узнайте об основных экологических проблемах, стоящих перед нашей планетой, и о том, что с ними можно сделать! - SpaceNext50
Britannica представляет SpaceNext50. От полета на Луну до управления космосом — мы изучаем широкий спектр тем, которые питают наше любопытство к космосу!
Содержание
- Введение
Краткие факты
- Связанный контент
Солнечное излучение | Британика
- Развлечения и поп-культура
- География и путешествия
- Здоровье и медицина
- Образ жизни и социальные вопросы
- Литература
- Философия и религия
- Политика, право и правительство
- Наука
- Спорт и отдых
- Технология
- Изобразительное искусство
- Всемирная история
- Этот день в истории
- Викторины
- Подкасты
- Словарь
- Биографии
- Резюме
- Популярные вопросы
- Инфографика
- Демистификация
- Списки
- #WTFact
- Товарищи
- Галереи изображений
- Прожектор
- Форум
- Один хороший факт
- Развлечения и поп-культура
- География и путешествия
- Здоровье и медицина
- Образ жизни и социальные вопросы
- Литература
- Философия и религия
- Политика, право и правительство
- Наука
- Спорт и отдых
- Технология
- Изобразительное искусство
- Всемирная история
- Britannica объясняет
В этих видеороликах Britannica объясняет различные темы и отвечает на часто задаваемые вопросы. - Britannica Classics
Посмотрите эти ретро-видео из архивов Encyclopedia Britannica. - Demystified Videos
В Demystified у Britannica есть все ответы на ваши животрепещущие вопросы. - #WTFact Видео
В #WTFact Britannica делится некоторыми из самых странных фактов, которые мы можем найти. - На этот раз в истории
В этих видеороликах узнайте, что произошло в этом месяце (или любом другом месяце!) в истории.
- Студенческий портал
Britannica — это главный ресурс для учащихся по ключевым школьным предметам, таким как история, государственное управление, литература и т. д. - Портал COVID-19
Хотя этот глобальный кризис в области здравоохранения продолжает развиваться, может быть полезно обратиться к прошлым пандемиям, чтобы лучше понять, как реагировать сегодня. - 100 женщин
Britannica празднует столетие Девятнадцатой поправки, выделяя суфражисток и политиков, творящих историю.
