Основные характеристики электромагнитного излучения: Электромагнитное излучение: виды, влияние, характеристики, применение

Содержание

Электромагнитное излучение: виды, влияние, характеристики, применение

Электромагнитное излучение существует ровно столько, сколько живет наша Вселенная. Оно сыграло ключевую роль в процессе эволюции жизни на Земле. По факту, это возмущение состояние электромагнитное поля, распространяемого в пространстве.

 Характеристики электромагнитного излучения

Любую электромагнитную волну описывают с помощью трех характеристик.

1. Частота.

2. Поляризация.

3. Длина.

Поляризация – одна из основных волновых атрибутов. Описывает поперечную анизотропию электромагнитных волн. Излучение считается поляризованным тогда, когда все волновые колебания происходят в одной плоскости.

Это явление активно используют на практике. Например, в кино при показе 3D фильмов.

С помощью поляризации очки IMAX разделяют изображение, которое предназначено для разных глаз.

Частота – число гребней волны, которые проходят мимо наблюдателя (в данном случае – детектора) за одну секунду. Измеряется в герцах.

Длина волны – конкретное расстояние между ближайшими точками электромагнитного излучения, колебания которых происходят в одной фазе.

Электромагнитное излучение может распространяться практически в любой среде: от плотного вещества до вакуума.

Скорость распространения в вакууме равна 300 тыс. км за секунду.

Интересное видео о природе и свойствах ЭМ волн смотрите в видео ниже:

Виды электромагнитных волн

Все электромагнитное излучение делят по частоте.

1. Радиоволны. Бывают короткими, ультракороткими, сверхдлинными, длинными, средними.

Длина радиоволн колеблется от 10 км до 1 мм, а частота от 30 кГц до 300 ГГц.

 Их источниками может быть как деятельность человека, так и различные естественные атмосферные явления.

2. 19 Гц, а длина порядка 10нм — 5пм.

6. Гамма волны. Сюда относят любое излучение, частота которого больше, чем в рентгеновских лучах, а длина – меньше. Источником таких электромагнитных волн являются космические, ядерные процессы.

Сфера применения

Где-то начиная с конца XIX столетия, весь человеческий прогресс был связан с практическим применением электромагнитных волн.

Первое о чем стоит упомянуть – радиосвязь. Она дала возможность людям общаться, даже если они находились далеко друг от друга.

Спутниковое вещание, телекоммуникации – являются дальнейшим развитием примитивной радиосвязи.

Именно эти технологии сформировали информационный облик современного общества.

Источниками электромагнитного излучения следует рассматривать как крупные промышленные объекты, так и различные линии электропередач.

Электромагнитные волны активно используются в военном деле (радары, сложные электрические устройства). Также без их применения не обошлась и медицина. Для лечения многих болезней могут использовать инфракрасное излучение.

Рентгеновские снимки помогают определить повреждения внутренних тканей человека.

С помощью лазеров проводят ряд операций, требующих ювелирной точности.

Важность электромагнитного излучения в практической жизни человека сложно переоценить.

Советское видео о электромагнитном поле:

Возможное негативное влияние на человека

Несмотря на свою полезность, сильные источники электромагнитного излучения могут вызывать такие симптомы:

• усталость;

• головную боль;

• тошноту.

Чрезмерное воздействие некоторых видов волн вызывают повреждения внутренних органов, центральной нервной системы, мозга. Возможны изменения в психике человека.

Интересное виде о влиянии ЭМ волн на человека:

Чтобы избежать таких последствий практически во всех странах мира действуют стандарты, регулирующие электромагнитную безопасность. Для каждого типа излучений существуют свои регулирующие документы (гигиенические нормы, нормы радиационной безопасности). Влияние электромагнитных волн на человека до конца не изучено, поэтому ВОЗ рекомендует минимизировать их воздействие.

Основные характеристики электромагнитного излучения - Справочник химика 21

    ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ [c.9]

    Основные характеристики электромагнитного излучения [c.5]

    Основные характеристики электромагнитного излучения. Свет имеет двойственную природу волновую и корпускулярную. Волновые характеристики — это частота колебаний, длина волны и волновое число. Квантовая характеристика — это энергия квантов. Частота колебаний (V) показывает число колебаний в одну секунду и измеряется герцах, мегагерцах. Длина волны (А,) показы- [c.91]


    Основной характеристикой электромагнитного излучения яв ляется длина волны % или частота V (чаще вместо частоты ие пользуется волновое число V). Электромагнитные излучения раз личных длин волн (частот) составляют электромагнитный спектр В спектрофотометрии используются ультрафиолетовый (УФ), ви димый и инфракрасный (ИК) участки электромагнитного спектра 
[c.458]

    Взаимодействие излучения с химическими частицами является основой спектрохимического анализа, поэтому перед тем как приступить к изложению основных вопросов спектрохимии, необходимо понять некоторые важные характеристики электромагнитного излучения. Для этого полезно представить себе электромагнитную волну. [c.608]

    Частота является основной характеристикой электромагнитных волн. Каждому значению у соответствует определенное монохроматическое излучение. При различных процессах взаимодействия излучения с веществом частота луча не меняется (исключая явление Допплера) [2, 3].[c.5]

    Основные характеристики генераторов СВЧ-диапа-зона - частота генерируемых колебаний, мощность излучения, уровень шума и диапазон перестройки частоты. Все генераторы электромагнитных колебаний могут быть разделены на три основных фуппы. 

[c.425]

    Природа электромагнитного излучения. Основные характеристики [c.150]

    Фоторезисторы — полупроводниковые резисторы, изменение электрического сопротивления которых происходит под действием электромагнитного излучения. Светочувствительный элемент фоторезистора выполняется из полупроводниковых материалов на основе сернистого или селенистого свинца и кадмия в виде тонкой пленки на стеклянной подложке или прессованной таблетки. Основными характеристиками фоторезистора являются спектральная, люкс-амперная, вольт-амперная и частотная. К основным параметрам относятся кратность изменения сопротивления, темповой и световой фототок, номинальная мощность рассеяния, рабочее напряжение, постоянная времени и др. Фоторезисторы выпускаются в пластмассовых и металлических корпусах, а конструктивное исполнение некоторых типов позволяет устанавливать их в стандартные ламповые панели. [c.13]

    На рис. 22-2 приведены качественные характеристики основных областей электромагнитного спектра. Для этого использована логарифмическая шкала следует учесть, что область, воспринимаемая человеческим глазом видимый спектр), очень мала. Такие, казалось бы, непохожие на свет виды излучения, как гамма-лучи или радиоволны, отличаются от него в сущности лишь частотой и, следовательно, энергией. 

[c.99]


    Изменение электронного состояния молекул может происходить при неупругих столкновениях с заряженными частицами или при поглощении электромагнитного излучения. Существуют электронные состояния с энергией, ненамного превышающей энергию основного состояния. Реакционная способность молекул в таких состояниях может зависеть не только от энергии, но и от других характеристик. Данных по этому вопросу очень мало. Таким образом, из практических соображений широко изучались лишь электронные состояния, образовавшиеся в резуль-гате поглощения излучения с длинами волн короче инфракрасных. Нижний предел электромагнитной энергии, удобной для использования, составляет 1,5—2,0 эВ. Вследствие неупругого 
[c.7]

    Абсорбционная молекулярная спектроскопия и.меет дело со спектрами, характеризующими способность вещества поглощать энергию электромагнитного излучения. Основным спектрофотометрическим законом современной абсорбционной спектроскопии является закон Бугера — Ламберта — Бера, связывающий интенсивности монохромат ического светового потока, падающего на образец (/о) и прошедшего через него (/) с характеристиками молекул поглощающего вещества и концентрацией его в образце  [c.5]

    Все виды взаимодействия излучений со средой можно разделить на две основные группы процессы поглощения и рассеяния. В процессах поглощения, характерных в основном для электромагнитных квантов и нейтронов, первичная падающая частица исчезает , т. е. полностью передает энергию на возбуждение атомов и молекул среды (поглощение света, захват нейтрона) либо помимо этого передает энергию еще и вторичным частицам (фотоэффект, эффект образования пар). В процессах рассеяния падающая частица также передает энергию среде при одновременном изменении направления движения, что важно с позиций пространственного распределения актов взаимодействия в среде. Процессы рассеяния делятся на две группы упругие и неупругие.. При упругих процессах кинетическая энергия системы, состоящей из взаимодействующих падающей частицы (электрона, фотона и т. д.) и атома среды (молекулы, ядра атома), в ходе взаимодействия не меняется. При неупругом рассеянии кинетическая энергия этой системы уменьшается. В процессе поглощения или неупругого рассеяния атомы и молекулы газовой среды переходят из основного в состояние с более высокой энергией (возбужденное вращательное, колебательное, электронное или ядерное) либо происходит ионизация. В конденсированной фазе, кроме того, образуются коллективные возбужденные состояния (фотоны, экси-тоны, плазмоны), а также делокализованные заряды (дырки, электроны проводимости).

Детальный состав и превращения перечисленных выше активных частиц рассмотрены в гл. 2. Рассмотрим основные закономерности взаимодействия различных видов излучений и частиц с веществом, зависимости характеристик взаимодействия от энергии излучения и состава среды. 
[c.16]

    Рассмотрим кратко влияние свойств полупроводника и электромагнитного излучения на перечисленные характеристики фотоэлектрохимического преобразователя энергии (см. также [49]). Связь между К,нг и шириной запрещенной зоны обсуждалась выше. Величина квантового выхода фототока, как следует из уравнения (2.2), определяется соотношением между коэффициентом оптического поглощения света а, толщиной обедненного слоя и диффузионной длиной неосновных носителей Первая из перечисленных величин зависит от типа оптических переходов в полупроводнике, вторая-от концентрации основных носителей [см. уравнения (1.16) и (1.17)], которая регулируется введенными в полупроводник донорными или акцепторными примесями, третья-от совершенства кристаллической структуры материала и концентрации в нем случайных примесей и дефектов, служащих центрами рекомбинации.[c.57]

    Для определения толщины пластмассовых и лакокрасочных покрытий в настоящее время известен ряд методов электромагнитный, электроиндуктивный, радиоактивного излучения, ультразвуковой и др. В СССР разработано большое число приборов для измерения толщины покрытий. Однако для условий химического предприятия можно использовать лишь несколько толщиномеров. В табл. 37 приведены основные технические характеристики отечественных и зарубежных толщиномеров, применяемых в противокоррозионной технике химического предприятия. 

[c.275]

    Условия применения пленок (А) соответствуют трем иерархическим уровням типу, классу и виду. Основанием для такого деления служат последовательно конкретизируемые характеристики признака А в основном условии применения - при упаковывании изделий в пленку и хранении их в атмосфере (тип А ,, класс А ., вид А - и в дополнительном - при воздействии на упаковку физических полей, ударов, вибрации, атмосферных факторов и т. д. (А A g, A ). К типам условий применения пленок относят время (А 1), температуру (А2), среду (Аз), электрическое (А4) и магнитное (А5) поля, электромагнитное (А5) и корпускулярное A ) излучения, давление (Аз), ускорение (А9). [c.169]


    Все эти методы основаны на тех или иных эффектах, возникающих при взаимодействии электромагнитного излучения или потока элементарных частиц с отдельными атомами или целыми молекулами исследуемого вещества. Природа этих эффектов достаточно сложна, и поэтому связь между регистрируемыми на опыте характеристиками и искомыми структуригыми параметрами изучаемого вещества оказывается далеко не очевидной. Основные законы, описывающие взаимосвязь этих величин, составляют теории данных методов, уровень развития которых определяет количество и достоверность получаемой с помощью этих методов информации. [c.14]

    Основной характеристикой элек-фомагнитного излучения является его спектр, т. е. совокупность различных значений, которые может принимать данная физическая величина. Спектр может быть непрерывным и дискретным. Графически электромагнитный спектр можно изобразить в виде кривой, по оси абсцисс [c.332]

    В табл. 2.8 даны основные характеристики излучения описанных ранее ускорителей. Все ускорители, дающие пучки ускоренных электронов, можно использовать для генерирования тормозного излучения. Возникающая при этом электромагнитная радиация имеет непрерывный спектр энергии от нуля до энергии тормозящихся электронов. Энергия тормозного излучения, приведенная в таблице, соответствует максимальной или пику на кривой распределения. Термины непрерывный и пульсирующий пучок означают, что радиация может быть получена в виде пучка постоянной интенсивности или отдельными импульсами, следующими с частотой, определяемой конструкцией ускорителя. Часто пульсирующий пучок имеет интенсивность (в импульсе) гораздо большую, чем непрерывный пучок. Энергия положительных ионов в таблице относится к однозарядньш ионам. Многозарядные ионы при тех же условиях ускорения получают энергию большую, чем однозарядные (кратную заряду иона). Свойства некоторых ускоренных частиц приведены в табл. 2.9. [c.35]

    Этot метод, основанный на квантовом эффекте резонансного поглощения электромагнитного излучения веществом, находит широкое применение в исследованиях молекулярной структуры жидкой воды. Однако при использовании этого метода возникают принципиальные трудности. Пе зная детально структуру воды и, тем более, характеристику водной системы, затруднительно использовать метод теоретического моделирования. Размытость колебательных полос жидкой воды мешает получению большинства спектральных характеристик. Сильное поглощение во всей области основных колебаний заставляет работать со слоями жидкости микронной [c.34]

    Фотосъемка как метод экспериментального изучения гидродинамики двухфазных систем получила широкое распространение в практике научно-исследовательской работы. Основными преимуществами этого метода являются простота реализации измерительной схемы и ее обслуживания. В ряде случаев информация о течениях в двухфазных системах, полученная с помощью фотосъемки, оказывается влолне достаточной не только для качественных оценок, но и для количественного анализа характеристик движения фаз. Фотосъемка позволяет зафиксировать мгновенное состояние исследуемого объекта ее применение предполагает, что стенки аппарата, в котором изучается гидродинамика двухфазной системы, должны быть прозрачными для электромагнитного излучения в видимой части спектра, В некоторых случаях достаточно иметь прозрачными только часть стенок аппарата. [c.21]

    Важным этапом в развитии учения о строении вещества явилось открытие квантовой природы лучистой энергии (Планк, 1900) и разработка квантовой теории. Все виды электромахнитного излучения могут быть описаны единой шкалой электромагнитных волн (рис. 2), основной характеристикой которых является длина волны к или частота колебаний связанные между собой простым соотношением = с, гдес—скорость света. В общем спектре электромагнитных колебаний значительный участок зани- [c.8]


Краткая характеристика видов электромагнитного излучения

Электромагнитное излучение - это очень интересное и одновременно сложное физическое явление, исследование которого началось еще в далекие годы XVII века. Первые волновые теории света (старые варианты электромагнитного излучения) восходят к временам Гюйгенса. Плодотворным периодом, с точки зрения интенсивного исследования и развития электромагнитного излучения является XVIII-XIX вв., поскольку именно в это время были изобретены инфракрасное, ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма-излучения, была построена теория электромагнитного поля классической физики, а также начато изучение квантовой физики др.

Подробнее о измерении электромагнитного излучения в квартире

Электромагнитное излучение подразделяется на радиоволны, видимый свет, терагерцовое, инфракрасное, ультрафиолетовое, рентгеновское излучение и жесткое (гамма-излучение).

Радиоволны - электромагнитные волны с длиной волны> 500 мкм (частотой <6×10 12 гц). Они обладают многофункциональным применением: радиовещание, радиотелефонная связь, телевидение, радиолокация, радиометрология др. Во всех перечисленных случаях радиоволны являются средством передачи на расстояние без проводов той или иной информации: речи, телеграфных сигналов, изображения.

Видимый свет - область спектра электромагнитных волн, которая непосредственно воспринимается человеческим глазом. Волны с длиной меньше 380 нм называют ультрафиолетовыми, больше 750 нм - инфракрасными. Чувствительность человеческого глаза к волнам разной частоты в видимом диапазоне разная. Она имеет максимум в середине диапазона (зеленый цвет) и уменьшается в направлении границ. Это значит, что среди источников света одинаковой интенсивности, зеленый источник казаться ярче, чем красный или голубой.

Терагерцовое излучение - вид электромагнитного излучения, спектр частот которого расположен между инфракрасным и сверхвысокочастотным диапазонами. Данный вид излучения уже находит применение в некоторых отраслях народного хозяйства и повседневной жизни людей. Например, в системах безопасности используется терагерцовое излучение для сканирования багажа и людей, которое, в отличие от рентгеновского, не наносит вреда организму. С его помощью можно разглядеть спрятанные под одеждой человека металлические, керамические, пластиковые и другие предметы на расстояниях до десятков метров. Очень важным является его использование в медицинской практике, в частности, внедрение терагерцовых томографов с помощью которых можно исследовать верхние слои тела - кожу, сосуды, мышцы - до глубины в несколько сантиметров.

Инфракрасное излучение - оптическое излучение с длиной волны больше, чем у видимого излучения, соответствующего длине волны, превышающей примерно 750 нм. Человеческий глаз не видит инфракрасного излучения, органы чувств некоторых других животных, например, змей и летучих мышей, воспринимают инфракрасное излучение, что помогает им хорошо ориентироваться в темноте. Инфракрасные лучи излучаются всеми телами, имеющими температуру выше абсолютного нуля, максимум интенсивности излучения зависит от температуры.

Ультрафиолетовое излучение - спектр электромагнитных колебаний, которое составляет около 5% плотности потока солнечного излучения и является жизненно необходимым фактором, оказывающий благотворное влияние на организм, снижает чувствительность организма к некоторым воздействиям. Оптимальные дозы лучей активизируют действие сердца, обмен веществ, повышают активность ферментов дыхания, улучшают кровообразование, оказывают антирахитическое и бактерицидное действие. Продолжительность воздействия больших доз излучения может привести к поражениям кожи и органов зрения. Эффективным методом защиты от ультрафиолетового излучения является экранирование источников излучения. Рабочие места ограждают ширмами, щитами, оборудуют кабины, как средства индивидуальной защиты используют спецодежду, спецобувь, перчатки, защитные очки и щитки со светофильтрами.

Рентгеновское излучение, пулюевское излучение или Х-лучи - коротковолновое электромагнитное излучение с длиной волны от 10 нм до 0.01 нм. В электромагнитном спектре диапазон частот рентгеновского излучения лежит между ультрафиолетом и гамма-лучами. Рентгеновское излучение, невидимое излучение, способное проникать, хотя и в разной степени, во все вещества. Это его свойство имеет важное значение для медицины, промышленности и научных исследований. Проходя сквозь исследуемый объект и попадая потом на фотопленку, рентгеновское излучение изображает на ней его внутреннюю структуру. Поскольку проникающая способность рентгеновского излучения различна для разных материалов, менее прозрачны для него части объекта дают более светлые участки на фотографии, чем те, по которым излучение проникает хорошо.

Жесткое (гамма-излучение) - электромагнитное излучение высокой энергии с длиной волны менее 1 ангстрем. Образуется в реакциях с участием атомных ядер и элементарных частиц. Гамма-лучи имеют наибольшую проницаемость из всех видов радиации, соответственно, от них труднее защититься. Гамма-излучение используется в медицине для лечения опухолей, для стерилизации помещений, аппаратуры и лекарственных препаратов. Гамма-излучение применяют также для получения мутаций с последующим отбором хозяйственно-полезных форм. Так, выводят высокопродуктивные сорта микроорганизмов (например, для получения антибиотиков) и растений. Влияние радиации на живой организм вызывает в нем различные оборотные и не оборотные биологические изменения (подробнее о измерении уровня радиации в кравтире). И эти изменения делятся на две категории - соматические, вызванные непосредственно у человека, и генетические, возникающие у потомков. Тяжесть воздействия радиации на организм человека зависит от того, как происходит это влияние - сразу или порциями. Большинство органов успевает восстановиться, поэтому они лучше переносят серию кратковременных доз, по сравнению с той же суммарной дозой облучения за один раз.

Основные характеристики электромагнитного излучения

Содержание:

Основные характеристики электромагнитного излучения

  • Основные характеристики электромагнитного излучения Спектральный и другие оптические методы анализа основаны на использовании различных явлений и эффектов, возникающих в результате взаимодействия вещества с электромагнитным излучением.
  • Поскольку свет имеет два свойства: волны и частицы, мы будем использовать два типа свойств: волны и кванты. Волновые характеристики включают частоту колебаний, длину волны и волновое число, а также квантово-квантовую энергию. Частота вибрации v указывает частоту, измеренную в герцах (Гц).
Высокие частоты измеряются в килогерцах (1 кГц = 103 Гц), мегагерцах (1 МГц = 106 Гц) и т. Д. Людмила Фирмаль

Например, красный свет характеризуется частотой 4 • 1014 Гц и зеленым цветом 6-10-14 Гц. Длина волны K указывает минимальное расстояние между точками, которые вибрируют в одной и той же фазе. Это линейная единица, измеренная в метрах (м) и долях -SI (сантиметрах (см), миллиметрах (мм), нанометрах (I нм = 10-9 м) и т. Д.).

Например, зеленый свет представляет собой электромагнитные волны, если длина волны L = 500 … 550 нм или 5-10-5 … 5,5 * 10-5 см, обычно в зависимости от длины волны электромагнитного спектра. Различают следующие разделы: * До введения СИ длины волн были выражены в миллиметрах (1 т \ х = 1 нм = = ym) в ангстремах (1L = 0,1 нм = 10 мкм) Разрыв спектрального участка у излучения

  • Кстати, 10 или 10 «.10» м рентгеновского излучения 10 400. 10-8. 4-10 «УФ 400 760 мкм или 4-U-7 … 7,6-10 «м видимого света 760,10 ° im или 7,6 * 10 ~ 7,10 Джм инфракрасного излучения 10 4 м 1 м СВЧ или очень долго Малыши l> 1 м радиоволна Длина волны и частота вибрации взаимосвязаны по соотношению V = S / K Где с — скорость света Если скорость света выражена в см / с, а длина волны выражена в см, v = 3-10,0 D «v выражается в Гц.

Например, для зеленого света, я = 500 нм-5-10-5 см, 1 час- З-Ю10, м 14 г Тота v = * | 7 ^ пр = 6,1014 Гц. Обратная величина длины волны называется волновым числом v и обычно выражается в обратных сантиметрах (см -1). о * я Энергия электромагнитного излучения определяется соотношением E = HV Где h — постоянная Планка, равная 6,62-IG-34 Дж-с. Чтобы получить 1 моль энергии, это значение должно быть умножено на число Авогадро. E = 6,62,10 «34 • 6,02 • 1023v = 3,99-10», 0v, где £ выражено в Дж / моль.

Например, для зеленого света, v ‘= 1 5 = 2 -104 см-1. Людмила Фирмаль

Смотрите также:

Решение задач по аналитической химии

Электромагнитное излучение. Виды и применение. Влияние

Электромагнитное излучение представлено одноименными волнами, которые приводятся в возбуждение под воздействием различных объектов излучения в виде молекулярных, атомных и заряженных частиц.

Существует несколько его разновидностей:
  • Видимый свет. Это излучение, способное восприниматься человеческим зрением. Волновая длина достаточно короткая и варьируется в пределах 380-780 нанометров.
  • Инфракрасное. Представляет собой что-то среднее между световым излучением и волнами радио.
  • Радиоволны. Отличаются наибольшей длиной и вмещают в себя все разновидности излучения, волны которых характеризуются длиной от полумиллиметра.
  • Ультрафиолетовое. Излучение, приносящее вред живому организму.
  • Рентгеновское. Производится электронными частицами и нашло широкое применение в медицине.
  • Гамма-излучение. Имеет самую короткую длину волн, представляя высокий уровень опасности для человеческого организма.
Устройство
Характеристику любой электромагнитной волны составляют три основных параметра:
  1. Частота. Выражает количество гребней волны, проходящих в течение одной секунды. Мера измерения -герцы.
  2. Поляризация. Описывает колебания электромагнитных волн в поперечном направлении. Поляризованным излучение становится при волновых колебаниях, происходящих в одной плоскости. На практике данное явление можно встретить в кинотеатрах на сеансах 3Д. Посредством поляризации в 3Д-очках происходит разделение картинки.
  3. Длина. Представляет собой расстояние, соединяющее точки электромагнитного излучения, которые колеблются в пределах одной фазы.

Распространение электромагнитного излучения возможно в любой среде, начиная плотным веществом и заканчивая вакуумом. При этом скорость распространения волны в вакуумном пространстве достигает 300 тысяч км в секунду. К примеру звуковые волны, в вакууме не распространяются.

Принцип действия

Электромагнитное излучение имеет энергию, основной характеристикой которой является ее напряженность. Существует постоянное и переменное поле электромагнитных волн.

Первое — характеризуется напряженностью, которая обуславливается силой, оказывающей каталитическое действие на токовый проводник. В качестве единицы напряжения выступает ампер. Переменная разновидность совмещает в себе магнитную и электрическую разновидности магнитных полей, которые расширяются в пространстве в виде волн.

Область распространения включает в себя три зоны:
  • Ближнюю – индукционную.
  • Промежуточную – интерференционную.
  • Дальнюю — волновую.
Свойства

Известно, что для электромагнитных волн характерны определенные свойства, о которых впервые заговорил Максвелл. Эти свойства обуславливаются различиями и зависимостью от параметра длины. Именно в соответствии с этими параметрами волны электромагнитных полей подразделяются на диапазоны, которые, в свою очередь, имеют достаточно условную шкалу, поскольку расположенные рядом частоты накладывают свои свойства друг на друга.

К таковым — относятся:
  • Высокая проникающая способность.
  • Быстрая скорость растворения в веществе.
  • Негативное и благотворное влияние на человека.
Применение и влияние

Свое широкое применение электромагнитное излучение получило только в конце 19-го века, когда активно развивалась радиосвязь, посредством которой стало возможно общение на далеком расстоянии.

В качестве главных электромагнитных источников выступают крупные объекты промышленного масштаба, а также различные электрические линии передач. Помимо этого, рассматриваемый вид излучения получил активное применение в военной сфере. Там они представлены радарами и другими электрическими приборами, имеющих сложное устройство.

В медицинской области для лечения разнообразных болезней применяется инфракрасное излучение. Кроме этого:
  • Посредством рентгеновского обследования становится возможным выявление внутренних повреждений в человеческом организме.
  • Лазер позволяет проводить операции, которые требуют ювелирной точности и т.п.
Однако, несмотря на перечисленную выше пользу, электромагнитное излучение может спровоцировать возникновение ряда негативных признаков:
  • Повышенную усталость.
  • Боли в голове.
  • Тошнотные позывы и т.п.

Повышенное воздействие определенных видов электромагнитных волн способно привести к повреждениям органов, расположенных внутри, и мозговой центральной нервной системы, что впоследствии чревато психическими расстройствами.

Во избежание столь отрицательных влияний существуют определенные стандарты, которые регулируют безопасность электромагнитного воздействия. Так, для каждого из видов электромагнитного излучения разработаны конкретные документы регулирующего характера в виде гигиенических норм и радиационных стандартов.

Электромагнитное излучение влияет на человеческий организм и остается до конца неизученным, по причине чего рекомендуется свести к минимуму его воздействие.

Достоинства и недостатки

Главным преимуществом ЭМИ является его активное применение в медицинской сфере. Посредством рентгеновского и инфракрасного излучений становится возможным обследование внутренних органов с последующим выявлением возможных заболеваний.

К недостатку же электромагнитного излучения следует отнести негативное воздействие на организм человека в случаях, когда это влияние превышает нормы. По возможности его необходимо избегать. Более того, известен накопительный эффект биологического влияния излучения: чем он длительней, тем более негативнее последствия.

Многолетнее воздействие способно привести к:
  • Серьезным сбоям в гормональной системе.
  • Злокачественным заболеваниям.
  • Болезням крови и т.п.
Особенности
Простым обывателям может быть непонятна схожесть между разными, на первый взгляд, объектами электромагнитного излучения, к примеру:
  • Трубка рентгена.
  • Печка, от которой исходит тепло.
  • Фотопленка.
  • Радиоприемник.
  • Антенна телевизора.
Первые объекты — электромагнитные источники, вторые — представлены приемниками. Также отличается и влияние определенных видов излучения на живой организм, к примеру:

  • Рентген и излучение гамма-частицами провоцируют повреждение тканевых структур и внутренних органов.
  • Видимый свет при определенных условиях может негативно повлиять на зрение.
  • Инфракрасные лучи могут оказывать чрезмерный нагрев на организм.
  • При этом радиоволны практически никак не ощущаются.

Однако перечисленные выше отличия выступают различными аспектами одного явления. Электромагнитное излучение обладает волнами, которые имеют схожую распространительную скорость в пространстве. При этом количество колебаний в течение временной единицы может измеряться в широких диапазонных значениях. Окружающее нас пространство насыщено электромагнитным излучением, которое связано не только с радиоволнами, но и с окружающими телами.

Похожие темы:

В рубрику "Защита информации и каналов связи" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Общие вопросы электромагнитной совместимости в кабельных линиях передачи данных

И.В. Дорофеев, главный инженер ООО "АйКорд"

В данной статье рассматриваются вопросы электромагнитного влияния на кабельные линии передачи информационных или голосовых данных. В качестве наиболее распространенных кабелей, применяемых для прокладки в пределах зданий, в настоящее время используются волоконно-оптические и кабели типа "витая пара". Вследствие диэлектрического характера первых электромагнитное влияние на волоконно-оптические линии существенно не отразится на распространении сигнала. Однако этого нельзя сказать о медных кабелях, для которых может быть использовано понятие электромагнитной совместимости (ЭМС).

Применительно к нашему случаю под ЭМС понимают способность нормального функционирования кабельных линий передачи данных в условиях воздействия на них электрических, магнитных и электромагнитных полей, существующих в окружающей обстановке, а также возможность не создавать недопустимые помехи другим объектам.

Физические принципы передачи сигналов

Рассмотрим основные физические принципы передачи, наведения или излучения электромагнитных волн в кабелях типа "витая пара". Передача полезного сигнала по паре витых проводников осуществляется в широком диапазоне частот как посредством тока, протекающего в проводниках, так и посредством поперечной электромагнитной волны, образованной данным током (так называемой TEM-волны).

Сигнал, распространяющийся в проводниках, имеет одинаковую амплитуду. Кроме того, сигналы в каждом из проводников противофазны. Такой вид сигнала называется сбалансированным, полезный же сигнал в этом случае является разностью напряжений между двумя проводниками.

В том случае, когда проводники в кабеле свиты симметрично друг другу, излучаемые проводниками электромагнитные поля взаимно компенсируются, тем самым сводя к минимуму излучение кабеля во внешнее пространство. Симметричный кабель также называют сбалансированным. В сбалансированном кабеле внешние электромагнитные наводки влияют на амплитуды, но не на разность сигналов в проводниках.

В реальной ситуации кабели типа "витая пара" не могут быть идеально сбалансированы. Чем больше кабель разбалансирован, тем больше величина нескомпенсированного тока, излучаемого в пространство (эффект контурной антенны), а соответственно и тока, возникающего в проводниках в результате внешнего электромагнитного воздействия. Наводка дополнительного несбалансированного тока в кабеле приводит к ухудшению распознавания сигнала или снижению скорости передачи информации.

Источники электромагнитного излучения

В первую очередь источники электромагнитного излучения следует разделить на функциональные и нефункциональные. К функциональным можно отнести источники помех, которые возникают в результате работы устройства (например, излучающего передатчика) по прямому назначению. Нефункциональные источники создают электромагнитное излучение вследствие неидеальности конструкции -например, дроссельные катушки люминесцентных ламп. С излучением от вторых можно и нужно бороться, при возникновении помех от функциональных источников следует искать компромиссное решение, определив, что важнее: работа источника излучения или окружающего его оборудования.

Следующим критерием является разделение по естественному или искусственному происхождению. Также помехи могут быть узкополосными или широкополосными. Узкополосные источники могут создавать узкие полосы излучения на нескольких кратных частотах, широкополосные помехи могут занимать от 10-15% полосы полезного сигнала вплоть до генерации "белого шума" во всем спектре. Следует заметить, что естественных узкополосных источников в природе не наблюдается. Искусственные широкополосные источники могут иметь характерное излучение, вызванное импульсными или переходными процессами.

В зависимости от типа источника помехи решение задачи ЭМС может быть разделено на две части: уменьшение электромагнитной интерференции (Electro Magnetic Interference, EMI) и уменьшение радиочастотной интерференции (Radio Frequency Interference, RFI). Для первого влияния характерны низкие частоты (десятки-сотни герц) и большие амплитуды, для второго - небольшие амплитуды и высокие частоты (десятки-сотни мегагерц).

Наиболее наглядно классификация источников электромагнитных помех представлена в табл. 1.

Защита кабельных линий от внешних электромагнитных воздействий

В данном разделе приводятся некоторые рекомендации, которых следует придерживаться при проектировании кабельных линий или при решении уже возникших проблем ЭМС.

При решении задач ЭМС следует, пользуясь табл. 1, определить возможные источники помех и их характер, а затем выработать методы снижения электромагнитной нагрузки. В общем случае все методы, приведенные ниже, будут способствовать улучшению ЭМС. Задача специалиста - на основе данных обследований объекта, особенностей и параметров помехи и общих рекомендаций расположить методы по ранжиру в соответствии с технической и экономической эффективностью и целесообразностью внедрения возможных изменений.

Из экономических рекомендаций можно отметить использование продукции известных производителей с хорошей репутацией, качество производства которых позволяет гарантировать хороший баланс проводников в кабеле. Заметим, что применение качественной продукции не отменяет требований правильного монтажа, хотя хорошо сбалансированный кабель позволяет создать достаточный запас по сигнальным параметрам и уменьшить влияние человеческого фактора.

Из технических рекомендаций укажем следующие решения:

а) разнесение кабельных линий и источников помех в пространстве;
б) экранирование слаботочных кабельных линий;
в) экранирование силовых кабельных линий или источников помех;
г) ограничение длины параллельного пробега слаботочных и силовых кабелей;
д) корректное использование системы заземления силовых и слаботочных кабелей;
е) снижение излучения источников электромагнитных помех.

Рассмотрим каждый из пунктов более подробно.

А. Пространственное разнесение

Разнесение кабелей и источников помех в пространстве является наиболее простым и эффективным способом снижения электромагнитной нагрузки. Электромагнитное излучение затухает обратно пропорционально степени расстояния. Степень затухания зависит от реальных условий и может изменяться от 1/л/г до 1/r3, где r - расстояние между точкой излучения и точкой наблюдения, в зависимости от:

  • частот, на которых осуществляется взаимная связь;
  • расстояния между объектами ЭМС, то есть от их нахождения в ближней, резонансной или дальних зонах;
  • типа излучаемой электромагнитной волны или положения векторов электромагнитного поля;
  • потерь в среде.

Б. Экранирование слаботочных кабельных линий

Еще одним способом уменьшения влияния внешних источников на кабель является экранирование. Экранирование может осуществляться двумя способами:

  • использованием кабеля в экране или металлической оплетке;
  • размещением кабеля в металлическом кабельном канале.

В обоих случаях металлические экраны должны быть надежно заземлены. Особенно внимательно следует относиться к заземлению экранированных кабелей: возможны случаи, когда при нарушении топологии заземления или качества его монтажа электромагнитное влияние не улучшается, а ухудшается.

В. Экранирование силовых линий или источников помех

Альтернативным вариантом экранирования является экранирование силовых линий или источников электромагнитных помех. Применение металлических экранов достаточной толщины позволяет эффективно уменьшать электрическую составляющую электромагнитного поля. К сожалению, эффективно уменьшить магнитную составляющую можно только путем применения магнитоди-электрических материалов с высоким показателем магнитной диэлектрической проницаемости, имеющих крайне высокую стоимость.

Из наиболее распространенных методов реализации данного пункта можно отметить использование электрических кабелей в металлических оплетках или каналах либо, например, экранирование специализированных помещений металлическими проводниками или листами. Во втором случае, то есть при экранировании помещений, так называемая "сетка Фарадея" также выполняет функции системы уравнивания потенциалов.

Г. Ограничение длины параллельного пробега слаботочных и силовых кабелей

В табл. 2 приведены величины разноса слаботочных и силовых кабелей при параллельной прокладке. Данные значения носят общий характер, и зачастую параметры разноса можно снизить. Распространенной ошибкой является прокладка слаботочных и силовых кабелей в одном пучке. Это не только противоречит нормам на ЭМС, но и является нарушением требований п. 2.1.16 Правил устройства электроустановок (ПУЭ).

Д. Корректное заземление силовых и слаботочных кабелей

Как говорилось в пункте Б, корректное использование системы заземления позволяет улучшить электромагнитную обстановку. Между тем ошибки в топологии или реализации заземления могут привести к тому, что заземляющий проводник или экран кабеля станет дополнительным источником электромагнитных помех.

Для заземления проводников целесообразно использовать телекоммуникационное заземление, которое соединено с главной заземляющей шиной (ГЗШ) здания или контуром повторного заземления здания только в одной точке. Все элементы пассивного оборудования и оплеток кабелей должны быть заземлены с использованием промышленных специализированных решений. В качестве примера на рисунке показаны варианты правильного и неправильного заземления оплетки кабеля.

С точки зрения заземления экрана кабеля идеальным является случай, когда параллельно кабелю прокладывается заземляющий проводник, выполняющий функцию уравнивания потенциалов и существенно снижающий паразитные токи на оплетке.

В реальной ситуации такая возможность существует на магистральных линиях связи здания, на обоих концах которых есть телекоммуникационное заземление. Если же кабель прокладывается до абонентского устройства, то монтаж такого проводника, как правило, не осуществляется. В этом случае нужно обеспечить заземление оплетки кабеля с одного конца и исключить возможность объединения защитного электрического и телекоммуникационного заземления.

Таким образом, следует учесть, что применение неэкранированных решений зачастую более оправдано, чем использование некорректно выполненных экранированных систем.

Е. Снижение излучения источников электромагнитных помех

Не всегда есть возможность изменить параметры электромагнитного излучения источника помех, особенно внешнего происхождения. Тем не менее для некоторых видов оборудования уменьшение уровня излучения не только возможно, но и необходимо, так как приводит к более эффективному функционированию источника помехи.

В первую очередь это относится к силовым кабелям, в которых нарушен порядок чередования фаз. Появление тока на нейтральном проводнике силового кабеля приводит к увеличению излучения кабеля на основной частоте 50 Гц и на частоте третьей гармоники 150 Гц. Ситуация усугубляется, если в цепи существуют множественные объединения нейтрального и заземляющего проводника, в результате которых несбалансированный ток появляется в петлях, образованных этими двумя проводниками.

Для снижения электромагнитного излучения и устранения описанных выше проблем необходимо внести изменения в схему электроснабжения. Для потребителей электрической мощности, которые представляют собой нелинейную нагрузку (например, импульсные источники питания), целесообразно увеличивать сечение нейтрального проводника относительно фазного для уменьшения излучения на частоте третьей гармоники. Данное требование в большей мере относится не к распределенным, а к сосредоточенным в одном месте потребителям, например к источникам бесперебойного питания, кабельные трассы которых могут проходить в непосредственной близости от слаботочных кабелей.

Еще одним объектом, на котором возможно уменьшение электромагнитного излучения, являются люминесцентные лампы. Замена электромагнитной пускорегулирующей аппаратуры на электронную позволяет уменьшить излучения как при переходных процессах при включении лампы, так и при стационарной работе светильника.

Защита кабельных линий от несанкционированного доступа

Задача защиты кабельных линий от несанкционированного доступа (НСД) имеет несколько другую логику, нежели подход, изложенный в предыдущем пункте, где кабельная линия рассматривалась как приемник. Здесь же следует рассматривать кабель как источник излучения, то есть передатчик.

С точки зрения российских норм и правил защита кабельных линий подпадает под действие стандартов по защите информации. Стандарты делятся на открытые, например ГОСТ Р 50739-95 "Средства вычислительной техники. Защита от несанкционированного доступа к информации. Общие технические требования", и на закрытые, разработанные Федеральной службой по техническому и экспортному контролю (ФСТЭК России). Создание информационных систем, которые обрабатывают и передают сведения, составляющие государственную тайну, строго регламентируется закрытыми нормами. При защите коммерческой тайны, как правило, применяются те же самые принципы.

Из классической электродинамики известно, что характеристики источников электромагнитных волн, например антенн, идентичны на прием и на передачу (принцип взаимности). Таким образом, большинство рекомендаций, связанных с уменьшением влияния внешних источников, будут способствовать уменьшению излучения самих информационных кабелей. Дополнительно для защиты информации могут применяться различного рода фильтры и широкополосные генераторы шума.

Выводы

При выполнении элементарных требований в большинстве случаев создания кабельных систем задача ЭМС решается "по умолчанию". Поскольку кабели типа "витая пара" обладают достаточной устойчивостью к электромагнитным воздействиям, то для обычных офисных приложений достаточно использовать неэкранированные решения, избегая прокладки кабельных линий в непосредственной близости от источников электромагнитных помех. Также следует заметить, что очень редко неблагоприятная электромагнитная обстановка приводит к полному нарушению связи; как правило, снижается скорость передачи данных, которую трудно оценить без отдельного, специально проведенного анализа.

Для решения специальных задач или размещения кабельных трасс в условиях сложной электромагнитной обстановки следует принимать решения, пользуясь рекомендациями, изложенными в данной статье.

Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #3, 2006
Посещений: 22487

Статьи по теме

В рубрику "Защита информации и каналов связи" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций


Основные характеристики электромагнитных излучений (полей) доклад по безопасности жизнедеятельности

Основные характеристики электромагнитных излучений (полей) Источники электромагнитных излучений Известно, что около проводника, по которому протекает ток, возникают одновременно электрическое и магнитное поля. Если ток не меняется во времени, эти поля не зависят друг от друга. При переменном токе магнитное и электрическое поля связаны между собой, представляя единое электромагнитное поле. Электромагнитное поле обладает определённой энергией и характеризуется электрической и магнитной напряжённостью, что необходимо учитывать при оценке условий труда. Источниками электромагнитных излучений служат радиотехнические и электронные устройства, индукторы, конденсаторы термических установок, трансформаторы, антенны, фланцевые соединения волноводных трактов, генераторы сверхвысоких частот и др. Современные геодезические, астрономические, гравиметрические, аэрофотосъёмочные, морские геодезические, инженерно-геодезические, геофизические работы выполняются с использованием приборов, работающих в диапазоне электромагнитных волн, ультравысокой и сверхвысокой частот, подвергая работающих опасности с интенсивностью облучения до 10 мкВт/см2. Биологическое действие электромагнитных излучений Электромагнитные поля человек не видит и не чувствует и именно поэтому не всегда предостерегается от опасного воздействия этих полей. Электромагнитные излучения оказывают вредное воздействие на организм человека. В крови, являющейся электролитом, под влиянием электромагнитных излучений возникают ионные токи, вызывающие нагрев тканей. При определённой интенсивности излучения, называемой тепловым порогом, организм может не справиться с образующимся теплом. Нагрев особенно опасен для органов со слаборазвитой сосудистой системой с неинтенсивным кровообращением (глаза, мозг, желудок и др.). При облучении глаз в течение нескольких дней возможно помутнение хрусталика, что может вызвать катаракту. Кроме теплового воздействия электромагнитные излучения оказывают неблагоприятное влияние на нервную систему, вызывают нарушение функций сердечно-сосудистой системы, обмена веществ. Длительное воздействие электромагнитного поля на человека вызывает повышенную утомляемость, приводит к снижению качества выполнения рабочих операций, сильным болям в области сердца, изменению кровяного давления и пульса. Оценка опасности воздействия электромагнитного поля на человека производится по величине электромагнитной энергии, поглощённой телом человека. Список литературы Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http:// www.ssga.ru/

Электромагнитное излучение - обзор

Электромагнитное излучение.

Электромагнитное излучение - это электрическое и магнитное возмущение, перемещающееся в пространстве со скоростью света (2,998 × 108 м / с). Он не содержит ни массы, ни заряда, а перемещается в пакетах лучистой энергии, называемых фотонами или квантами. Примеры электромагнитного излучения включают радиоволны и микроволны, а также инфракрасное, ультрафиолетовое, гамма и рентгеновское излучение. Некоторые источники электромагнитного излучения включают источники в космосе (например,г., солнце и звезды), радиоактивные элементы и промышленные устройства. ЭМ проявляет двойственную природу волн и частиц.

Электромагнитное излучение распространяется в форме волны с постоянной скоростью. Волновые характеристики электромагнитного излучения находятся в зависимости скорости от длины волны (расстояние по прямой линии одного цикла) и частоты (циклов в секунду или герц, Гц), выраженных в формуле

c = λv

, где c = скорость, λ = длина волны и v = частота.

Поскольку скорость постоянна, любое увеличение частоты приводит к последующему уменьшению длины волны. Следовательно, длина волны и частота обратно пропорциональны. Все формы электромагнитного излучения сгруппированы в соответствии с длиной волны в электромагнитный спектр, показанный на Рисунке 1-3.

Частичная природа электромагнитного излучения проявляется во взаимодействии ионизирующих фотонов с веществом. Количество энергии (E), обнаруженное в фотоне, равно его частоте ( ν ), умноженной на постоянную Планка (h):

E = νh

Энергия фотона прямо пропорциональна частоте фотона.Энергия фотона измеряется в эВ или кэВ (килоэлектронвольтах). Энергетический диапазон диагностического рентгеновского излучения составляет от 40 до 150 кэВ. Гамма-лучи, рентгеновские лучи и некоторые ультрафиолетовые лучи обладают достаточной энергией (> 10 кэВ), чтобы вызвать ионизацию.

Энергия электромагнитного излучения определяет его полезность для диагностической визуализации. Из-за чрезвычайно короткой длины волны гамма-лучи и рентгеновские лучи способны проникать через большие части тела. Гамма-лучи используются при визуализации радионуклидов. Рентгеновские лучи используются для получения изображений на обычной пленке и компьютерной томографии (КТ).Видимый свет применяется для наблюдения и интерпретации изображений. Магнитно-резонансная томография (МРТ) использует радиочастотное электромагнитное излучение в качестве среды передачи (см. Рис. 1-3).

Основные свойства электромагнитных волн - Учебное пособие по Java

Основные свойства электромагнитных волн - Учебное пособие по Java

Электромагнитное излучение характеризуется широким диапазоном длин волн и частот, каждая из которых связана с определенной интенсивностью (или амплитудой) и количеством энергии. Это интерактивное руководство исследует взаимосвязь между частотой, длиной волны и энергией и позволяет посетителю регулировать интенсивность излучения и приводить волну в движение.

Учебное пособие инициализируется с появлением в окне видимой световой волны с длиной волны 650 нанометров (красный свет) и амплитудой 61 кандела. Энергии, связанные с волнами в учебном пособии, отображаются под окном и указаны в единицах кДж / моль . Чтобы настроить длину волны (и одновременно частоту) волны, переместите ползунки Wavelength или Frequency влево или вправо. По мере перемещения ползунков новые значения длины волны и частоты появляются над ползунками, цвет волны изменяется, чтобы соответствовать значению для видимого света, связанного с длиной волны, а энергия, связанная с волной, появляется под окном обучения.Амплитуду волны можно регулировать с помощью ползунка Amplitude , и результирующие значения интенсивности будут отображаться над ползунком, измеренные в канделах. Чтобы остановить распространение волны, нажмите кнопку Propagation Stop , расположенную в нижней правой части окна обучения. Волна может быть перезапущена, снова нажав на кнопку, которая изменится на кнопку Start , когда волна остановлена.

Электромагнитная волна движется или распространяется в направлении, перпендикулярном колебаниям вектора электрического и магнитного осциллирующего поля, перенося энергию от своего источника излучения к неопределенному конечному пункту назначения.Эти два поля взаимно перпендикулярны. По соглашению и для упрощения иллюстраций векторы, представляющие электрические и магнитные колебательные поля электромагнитных волн, часто опускаются, хотя предполагается, что они все еще существуют.

Передается ли на радио от радиостанции, тепло, излучаемое духовкой, печью или камином, рентгеновские лучи зубов или видимый и ультрафиолетовый свет, исходящий от солнца, - все это различные формы электромагнитного излучения. разделяют фундаментальные волнообразные свойства.Каждая форма электромагнитного излучения, включая видимый свет, периодически колеблется с пиками и впадинами и отображает характеристическую амплитуду , длину волны и частоту , которая определяет направление, энергию и интенсивность излучения.

Стандартной единицей для всего электромагнитного излучения является величина длины волны (в вакууме), которая обычно выражается в нанометрах для видимой части спектра.Каждый нанометр представляет собой одну тысячную микрометра и измеряется расстоянием между двумя последовательными пиками (см. Рисунок 1). Соответствующая частота волны излучения, количество синусоидальных циклов (колебаний или полных длин волн), которые проходят заданную точку в секунду, пропорционально обратной величине длины волны. Частота обычно измеряется в Гц, ( Гц, ) или циклах в секунду ( Гц, ). Таким образом, более длинные волны соответствуют излучению с более низкой частотой, а более короткие длины волн соответствуют излучению с более высокой частотой.

Различные длины волн и частоты различных форм электромагнитного излучения принципиально схожи в том, что все они движутся с одинаковой скоростью - около 186 000 миль в секунду (приблизительно 300 000 километров в секунду), обычно известной как скорость света (и идентифицированная с переменной c ). Электромагнитное излучение (включая видимый свет) проходит 149 миллионов километров (93 миллиона миль) от Солнца до Земли примерно за 8 минут. Напротив, автомобилю, разгоняющемуся со скоростью 100 километров в час (60 миль в час), потребуется 177 лет, чтобы совершить такую ​​же поездку в один конец.Всего за одну секунду свет может семь раз обогнуть Землю.

Длина волны света и всех других форм электромагнитного излучения связана с частотой относительно простым уравнением:

ν = c / λ

, где c - скорость света (измеряется в метрах. в секунду), ν - частота света в герцах (Гц), а λ - длина волны света, измеренная в метрах. Из этого соотношения можно сделать вывод, что длина волны света обратно пропорциональна частоте.Увеличение частоты приводит к пропорциональному уменьшению длины волны света с соответствующим увеличением энергии фотонов, составляющих свет. При входе в новую среду (например, стекло или воду из воздуха) скорость и длина волны света уменьшаются, хотя частота остается неизменной.

Соавторы

Мэтью Парри-Хилл , Роберт Т. Саттер и Майкл У. Дэвидсон - Национальная лаборатория сильных магнитных полей, 1800 г. Ист. Пол Дирак., Университет штата Флорида, Таллахасси, Флорида, 32310.

Электромагнитное излучение | Спектр, примеры и типы

Электромагнитное излучение , в классической физике, поток энергии со универсальной скоростью света через свободное пространство или через материальную среду в виде электрических и магнитных полей, которые составляют электромагнитные волны, такие как радиоволны, видимый свет, и гамма-лучи. В такой волне изменяющиеся во времени электрическое и магнитное поля взаимно связаны друг с другом под прямым углом и перпендикулярно направлению движения.Электромагнитная волна характеризуется своей интенсивностью и частотой ν изменения электрического и магнитного полей во времени.

Британская викторина

36 вопросов из самых популярных научных викторин «Британники»

Насколько хорошо вы знаете астрономию? А как насчет квантовой механики? В этой викторине вы ответите на 36 самых сложных вопросов из самых популярных викторин "Британника" о науках.Его завершат только лучшие мастера викторины.

С точки зрения современной квантовой теории электромагнитное излучение - это поток фотонов (также называемых квантами света) через пространство. Фотоны - это пакеты с энергией h ν, которые всегда движутся с универсальной скоростью света. Обозначение h - это постоянная Планка, а значение ν такое же, как и частота электромагнитной волны в классической теории. Фотоны, имеющие одинаковую энергию h ν, все похожи, и их плотность числа соответствует интенсивности излучения.Электромагнитное излучение проявляет множество явлений при взаимодействии с заряженными частицами в атомах, молекулах и более крупных материальных объектах. Эти явления, а также способы создания и наблюдения электромагнитного излучения, способ, которым такое излучение встречается в природе, и его технологические применения зависят от его частоты ν. Спектр частот электромагнитного излучения простирается от очень низких значений в диапазоне радиоволн, телевизионных волн и микроволн до видимого света и за его пределами до значительно более высоких значений ультрафиолетового света, рентгеновских лучей и гамма-лучей.

В этой статье обсуждаются основные свойства и поведение электромагнитного излучения, а также его различные формы, включая их источники, отличительные характеристики и практическое применение. В статье также прослеживается развитие как классической, так и квантовой теории излучения.

Общие соображения

Возникновение и важность

Около 0,01 процента массы / энергии всей Вселенной происходит в форме электромагнитного излучения.В нее погружена вся человеческая жизнь, и современные коммуникационные технологии и медицинские услуги особенно зависят от той или иной ее формы. Фактически, все живые существа на Земле зависят от электромагнитного излучения, получаемого от Солнца, и от преобразования солнечной энергии путем фотосинтеза в растительную жизнь или путем биосинтеза в зоопланктон, основной этап пищевой цепи в океанах. Глаза многих животных, в том числе человека, приспособлены к тому, чтобы быть чувствительными и, следовательно, видеть самую обильную часть электромагнитного излучения Солнца, а именно свет, который составляет видимую часть его широкого диапазона частот.Зеленые растения также обладают высокой чувствительностью к максимальной интенсивности солнечного электромагнитного излучения, которое поглощается веществом, называемым хлорофиллом, который необходим для роста растений посредством фотосинтеза.

фотосинтез

Схема фотосинтеза, показывающая, как вода, свет и углекислый газ поглощаются растением, чтобы произвести кислород, сахар и больше углекислого газа.

Британская энциклопедия, Inc. Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.Подпишитесь сейчас

Практически все виды топлива, которые использует современное общество - газ, нефть и уголь - представляют собой запасенные формы энергии, полученные от Солнца в виде электромагнитного излучения миллионы лет назад. Только энергия ядерных реакторов исходит не от Солнца.

Повседневная жизнь наполнена искусственно созданным электромагнитным излучением: пища нагревается в микроволновых печах, самолеты управляются радиолокационными волнами, телевизоры принимают электромагнитные волны, передаваемые радиовещательными станциями, а инфракрасные волны от обогревателей согревают.Инфракрасные волны также излучаются и принимаются автоматическими камерами с самофокусировкой, которые с помощью электроники измеряют и устанавливают правильное расстояние до объекта, который нужно сфотографировать. Как только солнце садится, включаются лампы накаливания или люминесцентные лампы для искусственного освещения, и города ярко светятся красочными люминесцентными и неоновыми лампами рекламных вывесок. Знакомо и ультрафиолетовое излучение, которое глаза не видят, но его эффект ощущается как боль от солнечного ожога. Ультрафиолетовый свет представляет собой разновидность электромагнитного излучения, которое может быть опасным для жизни.То же самое можно сказать и о рентгеновских лучах, которые важны в медицине, поскольку они позволяют врачам наблюдать за внутренними частями тела, но воздействие на которые должно быть сведено к минимуму. Менее известны гамма-лучи, которые возникают в результате ядерных реакций и радиоактивного распада и являются частью вредного высокоэнергетического излучения радиоактивных материалов и ядерного оружия.

8.1: Электромагнитное излучение - Chemistry LibreTexts

Цели обучения

  • , чтобы узнать о характеристиках электромагнитных волн.Свет, рентгеновские лучи, инфракрасные и микроволны среди типов электромагнитных волн.

Ученые открыли многое из того, что мы знаем о структуре атома, наблюдая за взаимодействием атомов с различными формами излучаемой или передаваемой энергии, например, с энергией, связанной с видимым светом, который мы воспринимаем нашими глазами, и инфракрасным излучением, которое мы видим. мы чувствуем тепло, ультрафиолетовый свет, вызывающий солнечный ожог, и рентгеновские лучи, создающие изображения наших зубов или костей. Все эти формы лучистой энергии должны быть вам знакомы.Мы начинаем обсуждение развития нашей нынешней модели атома с описания свойств волн и различных форм электромагнитного излучения.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Волна в воде Когда капля воды падает на гладкую водную поверхность, она генерирует набор волн, которые движутся наружу по кругу.

Свойства волн

Волна - это периодическое колебание, передающее энергию через пространство. Любой, кто побывал на пляже или уронил камень в лужу, видел волны, движущиеся в воде (рис. \ (\ PageIndex {1} \)).Эти волны возникают, когда ветер, камень или какое-либо другое возмущение, такое как проплывающая лодка, передает энергию воде, заставляя поверхность колебаться вверх и вниз по мере того, как энергия распространяется наружу от точки ее происхождения. Когда волна проходит через определенную точку на поверхности воды, все, что там плавает, движется вверх и вниз.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Важные свойства волн (a) Длина волны (λ в метрах), частота (ν в Гц) и амплитуда указаны на этом рисунке волны.(b) Волна с самой короткой длиной волны имеет наибольшее количество длин волн в единицу времени (т. е. наибольшую частоту). Если две волны имеют одинаковую частоту и скорость, волна с большей амплитудой имеет более высокую энергию.

Волны имеют характерные свойства (Рисунок \ (\ PageIndex {2} \)). Как вы могли заметить на рисунке \ (\ PageIndex {1} \), волны являются периодическими, то есть они регулярно повторяются как в пространстве, так и во времени. Расстояние между двумя соответствующими точками в волне - между серединами двух пиков, например, или двух впадин - это длина волны (λ), расстояние между двумя соответствующими точками в волне - между серединами двух пиков или двух впадин.\ (\ lambda \) - это строчная греческая лямбда, а \ (u \) - строчная греческая ню. Длины волн описываются единицей расстояния, обычно метрами. Частота (ν), количество колебаний (т. Е. Волны), которые проходят определенную точку за данный период времени. волны - это количество колебаний, которые проходят определенную точку за данный период времени. Обычными единицами измерения являются колебания в секунду (1 / с = с -1 ), которые в системе СИ называются герцами (Гц).

\ [\ begin {align} \ text {(длина волны) (частота)} & = скорость \\ [4pt] \ lambda u & = v \ label {eq1a} \\ [4pt] \ left (\ dfrac {meter} {\ cancel {wave}} \ right) \ left (\ dfrac {\ cancel {wave}} {second} \ right) & = \ dfrac {meter} {second} \ label {eq1b} \ end {align} \]

Будьте осторожны, не перепутайте символы скорости \ (v \) с частотой \ (u \).Водные волны медленнее по сравнению со звуковыми волнами, которые могут проходить через твердые тела, жидкости и газы. В то время как водные волны могут распространяться со скоростью несколько метров в секунду, скорость звука в сухом воздухе при 20 ° C составляет 343,5 м / с. Ультразвуковые волны, которые распространяются с еще большей скоростью (> 1500 м / с) и имеют большую частоту, используются в таких разнообразных приложениях, как определение местоположения подводных объектов и получение медицинских изображений внутренних органов.

Электромагнитное излучение

Волны на воде передают энергию в пространстве посредством периодических колебаний материи (воды).Напротив, энергия, которая передается или излучается в пространстве в виде периодических колебаний электрического и магнитного полей, известна как электромагнитное излучение, то есть энергия, которая передается или излучается в пространстве в форме периодических колебаний электрического поля. и магнитные поля. (Рисунок \ (\ PageIndex {3} \)). Некоторые формы электромагнитного излучения показаны на рисунке \ (\ PageIndex {4} \). В вакууме все формы электромагнитного излучения - будь то микроволны, видимый свет или гамма-лучи - распространяются со скоростью света (c), которая представляет собой скорость, с которой все формы электромагнитного излучения распространяются в вакууме, фундаментальная физическая константа. со значением 2.99792458 × 10 8 м / с (что составляет примерно 3,00 × 10 8 м / с или 1,86 × 10 5 миль / с). Это примерно в миллион раз быстрее скорости звука.

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): Природа электромагнитного излучения. Все формы электромагнитного излучения состоят из перпендикулярных колеблющихся электрических и магнитных полей.

Поскольку разные виды электромагнитного излучения имеют одинаковую скорость ( c ), они различаются только длиной волны и частотой.Как показано на рисунке \ (\ PageIndex {4} \) и таблице \ (\ PageIndex {1} \), длины волн знакомого электромагнитного излучения находятся в диапазоне от 10 1 м для радиоволн до 10 −12 м для гамма-излучения. лучи, испускаемые ядерными реакциями. Заменив v на c в уравнении \ (\ PageIndex {1} \), мы можем показать, что частота электромагнитного излучения обратно пропорциональна его длине волны:

\ [\ begin {array} {cc} c = \ lambda u \\ u = \ dfrac {c} {\ lambda} \ end {array} \ label {eq2} \]

Например, частота радиоволн составляет около 10 8 Гц, тогда как частота гамма-лучей составляет около 10 20 Гц.Видимый свет, который представляет собой электромагнитное излучение, которое может быть обнаружено человеческим глазом, имеет длины волн от примерно 7 × 10 -7 м (700 нм, или 4,3 × 10 14 Гц) до 4 × 10 -7 м. (400 нм, или 7,5 × 10 14 Гц). Обратите внимание, что когда частота увеличивается, длина волны уменьшается; c, будучи константой, остается неизменным. Аналогично, когда частота уменьшается, длина волны увеличивается.

Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): Электромагнитный спектр. (а) На этой диаграмме показаны длины волн и частотные диапазоны электромагнитного излучения.Видимая часть электромагнитного спектра - это узкая область с длинами волн примерно от 400 до 700 нм. (b) Когда белый свет проходит через призму, он разделяется на свет с разной длиной волны, цвета которого соответствуют видимому спектру.

В этом видимом диапазоне наши глаза воспринимают излучение разных длин волн (или частот) как свет разных цветов, от красного до фиолетового в порядке убывания длины волны. Компоненты белого света - смесь всех частот видимого света - могут быть разделены призмой, как показано в части (b) на рисунке \ (\ PageIndex {4} \).Подобное явление создает радугу, где водяные капли, взвешенные в воздухе, действуют как крошечные призмы.

Таблица \ (\ PageIndex {1} \): Общие единицы длины волны для электромагнитного излучения
Установка Обозначение Длина волны (м) Тип излучения
пикометр вечера 10 −12 гамма-излучение
ангстрем Å 10 −10 рентгеновский снимок
нм нм 10 −9 рентгеновский снимок
микрометр мкм 10 −6 инфракрасный
миллиметр мм 10 −3 инфракрасный
сантиметр см 10 -2 микроволновая печь
метр м 10 0 радио

Как вы скоро увидите, энергия электромагнитного излучения прямо пропорциональна его частоте и обратно пропорциональна его длине волны:

\ [E \; \ propto \; u \ label {\ (\ PageIndex {3} \)} \]

\ [E \; \ propto \; \ dfrac {1} {\ lambda} \ label {\ (\ PageIndex {4} \)} \]

В то время как видимый свет практически безвреден для нашей кожи, ультрафиолетовый свет с длиной волны ≤ 400 нм обладает достаточной энергией, чтобы вызвать серьезные повреждения нашей кожи в виде солнечных ожогов.Поскольку озоновый слой поглощает солнечный свет с длинами волн менее 350 нм, он защищает нас от разрушительного воздействия высокоэнергетического ультрафиолетового излучения.

Энергия электромагнитного излучения увеличивается на , при этом увеличивает частоту и уменьшает длину волны .

Пример \ (\ PageIndex {1} \)

Ваша любимая FM-радиостанция WXYZ вещает на частоте 101,1 МГц. Какая длина волны этого излучения?

Дано: частота

Запрошено: длина волны

Стратегия:

Подставьте значение скорости света в метрах в секунду в уравнение \ (\ PageIndex {2} \), чтобы вычислить длину волны в метрах.{-1}}} \ right) = 2,965 \; м \]

Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)

Когда полицейский составлял ваш штраф за превышение скорости, она упомянула, что использовала ультрасовременный радар, работающий на частоте 35,5 ГГц. Какова длина волны излучения, испускаемого радаром?

Ответ: 8,45 мм

Сводка

Понимание электронной структуры атомов требует понимания свойств волн и электромагнитного излучения.Базовые знания электронной структуры атомов требуют понимания свойств волн и электромагнитного излучения. Волна - это периодические колебания, с помощью которых энергия передается в пространстве. Все волны периодические , регулярно повторяющиеся как в пространстве, так и во времени. Волны характеризуются несколькими взаимосвязанными свойствами: длина волны (λ) , расстояние между последовательными волнами; частота (ν) , количество волн, которые проходят фиксированную точку за единицу времени; скорость ( v ) , скорость, с которой волна распространяется в пространстве; и амплитуда , величина колебания относительно среднего положения.Скорость волны равна произведению ее длины волны и частоты. Электромагнитное излучение состоит из двух перпендикулярных волн, одной электрической и одной магнитной, распространяющихся со скоростью света ( c ) . Электромагнитное излучение - это лучистая энергия, которая включает радиоволны, микроволны, видимый свет, рентгеновские лучи и гамма-лучи, которые различаются по своей частоте и длине волны.

(PDF) Основные характеристики электромагнитного излучения

тормозного фотона.После прохождения длины ‘

f

электрон и испущенный

фотон можно рассматривать как независимые частицы.

Оценка этого пространственного масштаба может быть получена из классической электродинамики

(см., Например, [5]). При таком подходе заряд, который проходит через довольно небольшую область

и где сосредоточены внешние поля, излучает электромагнитную волну длиной k без заметного искажения траектории заряда

и изменения его энергии. (см. рис.2.1).

Определение длины формации следует из фазовых соотношений:

на длине '

f

, которую заряд проходит после области поля со скоростью b, фронта

волны, испускаемой в угол h, должен `` отставать '' заряд для длины волны:

'f

b'fcos h¼k; 2: 3: 1Þ

и (2.3.1) непосредственно приводит к формуле для образования длина:

'f¼k

1 = bcos h: ð2: 3: 2Þ

В ультрарелятивистском подходе 1 = b1þc2 = 2ðÞ для «прямого» излучения

имеем

' f¼2c2k : ð2: 3: 3Þ

Если следующая область концентрации поля расположена вдоль траектории на расстоянии

L \ 'f (см. рис.2.1), то в этом случае электромагнитные волны, излучаемые зарядом

в двух областях внешнего поля, будут мешать разрушительным образом,

, т.е. интенсивность результирующего излучения будет меньше суммы интенсивностей из

два независимых источника.

Проведем квантовое рассмотрение проблемы длины формации на примере тормозного излучения

, следуя Тер-Микаеляну [4].

Оценим минимальное значение продольного импульса отдачи q

l

,

, который передается ядру в процессе тормозного излучения ультрарелятивистского электрона

с энергией e

1

.Такая ситуация реализуется для коллинеарной геометрии

, когда конечный электрон с энергией e

2

и фотон с энергией hx

движутся вдоль направления исходного электрона:

qlmin ¼p1p2k: ð2 : 3: 4Þ

Рис. 2.1 Схема

иллюстрирует концепцию длины формации

2.3 Длина формирования излучения заряженной частицей 11

Электромагнитное излучение

Как было отмечено в предыдущем разделе, первое требование для дистанционного зондирования - наличие источника энергии для освещения цели (если только измеренная энергия не излучается целью).Эта энергия находится в форме электромагнитного излучения.


[Текстовая версия]

Все электромагнитное излучение имеет фундаментальные свойства и ведет себя предсказуемым образом в соответствии с основами теории волн. Электромагнитное излучение состоит из электрического поля (E), величина которого изменяется в направлении, перпендикулярном направлению распространения излучения, и магнитного поля (M), ориентированного под прямым углом к ​​электрическому полю. Оба эти поля движутся со скоростью света (c).


[Текстовая версия]

Две характеристики электромагнитного излучения особенно важны для понимания дистанционного зондирования. Это длина волны и частота .


[Текстовая версия]

Длина волны - это длина одного волнового цикла, которую можно измерить как расстояние между последовательными гребнями волн. Длина волны обычно обозначается греческой буквой лямбда (λ). Длина волны измеряется в метрах (м) или с некоторым коэффициентом в метрах, например, нм, (нм, 10 -9 метр), микрометров (мкм, 10 -6 метр) (мкм, 10 -6 метров) или сантиметров (см, 10 -2 метр).Частота относится к числу циклов волны, проходящей фиксированную точку за единицу времени. Частота обычно измеряется в герц и (Гц), что эквивалентно одному циклу в секунду и различным кратным герцам.

Длина волны и частота связаны следующей формулой:


[Текстовая версия]

Следовательно, они обратно связаны друг с другом. Чем короче длина волны, тем выше частота. Чем длиннее длина волны, тем ниже частота.Понимание характеристик электромагнитного излучения с точки зрения их длины волны и частоты имеет решающее значение для понимания информации, которая должна быть извлечена из данных дистанционного зондирования. Далее мы рассмотрим, как мы классифицируем электромагнитное излучение именно для этой цели.

"Я ушел, Бэтти!"

... что дистанционное зондирование в самом широком смысле включает в себя ультразвук, спутниковые карты погоды, радар скорости, градационные фотографии и гидролокатор - как для кораблей, так и для летучих мышей !.Больницы используют технологии визуализации, включая компьютерную томографию, магнитно-резонансную томографию (трехмерное изображение мягких тканей) и рентгеновские лучи для исследования нашего тела. Все это примеры ненавязчивых методов дистанционного зондирования.

... вы можете использовать осциллограф, специальное электронное устройство, которое отображает волны, похожие на волны электромагнитного излучения, которые вы здесь видели, чтобы посмотреть на длину волны и частотные характеристики вашего голоса. Высокие звуки имеют короткие длины волн и высокие частоты.Низкие звуки - наоборот. Ученые говорят, что сама Земля вибрирует с очень низкой частотой, издавая звук намного ниже диапазона человеческого слуха.

... что концепция длины волны и частоты является важным принципом, лежащим в основе того, что называется доплеровским сдвигом, который объясняет, как звуковые и световые волны воспринимаются как сжатые или расширенные, если объект, излучающий их, движется относительно датчика. По мере того, как поезд или гоночный автомобиль приближается к нам, наши уши, как правило, слышат все более низкие звуки или частоты (более короткие длины волн), пока он не достигнет нас, исходная частота объекта, когда он находится в поперечном направлении, а затем еще более низкие частоты, когда он удаляется.Тот же принцип (в применении к свету) используется астрономами, чтобы увидеть, как быстро звезды удаляются от нас (красное смещение).

Викторина

Первое требование для дистанционного зондирования - источник энергии, который может осветить цель. Каков очевидный источник электромагнитной энергии, о котором вы можете подумать? Какое «устройство дистанционного зондирования» вы лично используете для обнаружения этой энергии? Ответ ...

Предположим, что скорость света равна 3x10 8 м / с. Если частота электромагнитной волны составляет 500 000 ГГц (ГГц = гигагерц = 10 9 м / с), какова длина волны этого излучения? Выразите свой ответ в микрометрах (мкм).Ответ ...

Whiz quiz - Ответ

Ответ 1: Самый очевидный источник электромагнитной энергии и излучения - солнце. Солнце является исходным источником энергии для большей части дистанционного зондирования поверхности Земли. Устройство дистанционного зондирования, которое мы, люди, используем для обнаружения солнечного излучения, - это наши глаза. Да, их можно считать удаленными датчиками - и очень хорошими - поскольку они обнаруживают видимый свет солнца, что позволяет нам видеть. Есть и другие типы света, невидимые для нас...но об этом позже.


[Текстовая версия]

Ответ 2: Используя уравнение для связи между длиной волны и частотой, давайте вычислим длину волны излучения с частотой 500 000 ГГц.

Что такое электромагнитное излучение? | Живая наука

Электромагнитное (ЭМ) излучение - это форма энергии, которая окружает нас повсюду и принимает различные формы, такие как радиоволны, микроволны, рентгеновские лучи и гамма-лучи. Солнечный свет также является формой электромагнитной энергии, но видимый свет составляет лишь небольшую часть электромагнитного спектра, который содержит широкий диапазон длин электромагнитных волн.

Электромагнитная теория

Когда-то считалось, что электричество и магнетизм - это отдельные силы. Однако в 1873 году шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл разработал единую теорию электромагнетизма. Изучение электромагнетизма касается того, как электрически заряженные частицы взаимодействуют друг с другом и с магнитными полями.

Существует четыре основных электромагнитных взаимодействия:

  • Сила притяжения или отталкивания между электрическими зарядами обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
  • Магнитные полюса состоят из пар, которые притягивают и отталкивают друг друга, как электрические заряды.
  • Электрический ток в проводе создает магнитное поле, направление которого зависит от направления тока.
  • Движущееся электрическое поле создает магнитное поле, и наоборот.

Максвелл также разработал набор формул, называемых уравнениями Максвелла, для описания этих явлений.

Волны и поля

ЭМ-излучение создается, когда атомная частица, например электрон, ускоряется электрическим полем, заставляя ее двигаться.Движение создает колеблющиеся электрические и магнитные поля, которые движутся под прямым углом друг к другу в пучке световой энергии, называемой фотоном. Фотоны движутся в гармонических волнах с самой высокой скоростью во Вселенной: 186 282 миль в секунду (299 792 458 метров в секунду) в вакууме, также известной как скорость света. Волны обладают определенными характеристиками, такими как частота, длина волны или энергия.

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

Длина волны - это расстояние между двумя последовательными пиками волны. Это расстояние указывается в метрах (м) или его долях. Частота - это количество волн, которые формируются за определенный промежуток времени. Обычно он 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 короткое время, согласно данным Университета Висконсина.Точно так же более длинная волна имеет более низкую частоту, потому что каждый цикл занимает больше времени.

ЭМ-спектр

ЭМ-излучение охватывает огромный диапазон длин волн и частот. Этот диапазон известен как электромагнитный спектр. Спектр ЭМ обычно делится на семь областей в порядке уменьшения длины волны и увеличения энергии и частоты. Общие обозначения: радиоволны, микроволны, инфракрасный (ИК), видимый свет, ультрафиолет (УФ), рентгеновские лучи и гамма-лучи.Обычно излучение с более низкой энергией, такое как радиоволны, выражается как частота; микроволны, инфракрасный, видимый и ультрафиолетовый свет обычно выражаются длиной волны; а излучение более высоких энергий, такое как рентгеновские лучи и гамма-лучи, выражается в единицах энергии на фотон.

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

Радиоволны

Радиоволны находятся в самом низком диапазоне электромагнитного спектра с частотами примерно до 30 миллиардов герц, или 30 гигагерц (ГГц), и длинами волн более примерно 10 миллиметров ( 0,4 дюйма). Радио используется в основном для связи, включая передачу голоса, данных и развлечений.

Микроволны

Микроволны попадают в диапазон электромагнитного спектра между радио и ИК. Они имеют частоты от примерно 3 ГГц до примерно 30 триллионов герц, или 30 терагерц (ТГц), и длины волн примерно от 10 мм (0.От 4 дюймов) до 100 микрометров (мкм) или 0,004 дюйма. Микроволны используются для связи с высокой пропускной способностью, радаров и в качестве источника тепла для микроволновых печей и промышленных приложений.

Инфракрасный

Инфракрасный находится в диапазоне электромагнитного спектра между микроволнами и видимым светом. ИК-диапазон имеет частоты от примерно 30 ТГц до примерно 400 ТГц и длины волн от примерно 100 мкм (0,004 дюйма) до 740 нанометров (нм) или 0,00003 дюйма. Инфракрасный свет невидим для человеческого глаза, но мы можем ощущать его как тепло, если его интенсивность достаточна.

Видимый свет

Видимый свет находится в середине ЭМ спектра, между ИК и УФ. Он имеет частоты от 400 до 800 ТГц и длину волны от 740 нм (0,00003 дюйма) до 380 нм (0,000015 дюйма). В более общем смысле, видимый свет определяется как длины волн, которые видны большинству человеческих глаз.

Ультрафиолетовый

Ультрафиолетовый свет находится в диапазоне электромагнитного спектра между видимым светом и рентгеновскими лучами. Он имеет частоты от 8 × 10 14 до 3 × 10 16 Гц и длину волны около 380 нм (.000015 дюймов) примерно до 10 нм (0,0000004 дюйма). УФ-свет - это составляющая солнечного света; однако это невидимо для человеческого глаза. Он имеет множество медицинских и промышленных применений, но может повредить живые ткани.

Рентгеновские лучи

Рентгеновские лучи примерно подразделяются на два типа: мягкие рентгеновские лучи и жесткие рентгеновские лучи. Мягкое рентгеновское излучение включает диапазон ЭМ-спектра между УФ и гамма-лучами. Мягкое рентгеновское излучение имеет частоты от примерно 3 × 10 16 до примерно 10 18 Гц и длины волн от примерно 10 нм (4 × 10 -7 дюймов) до примерно 100 пикометров (пм) или 4 × 10 . −8 дюйм.Жесткое рентгеновское излучение занимает ту же область электромагнитного спектра, что и гамма-лучи. Единственное различие между ними - их источник: рентгеновские лучи производятся ускорением электронов, а гамма-лучи производятся атомными ядрами.

Гамма-лучи

Гамма-лучи находятся в диапазоне спектра выше мягкого рентгеновского излучения.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *