Ինչ է էլեկտրամագնիսական ալիքը - Գիտելիքի հիպերմարկետ. Էլեկտրամագնիսական ալիքներ - հատկություններ և բնութագրեր

Շատ նախշեր ալիքային գործընթացներունեն ունիվերսալ բնույթ և հավասարապես վավեր են տարբեր բնույթի ալիքների համար. մեխանիկական ալիքներառաձգական միջավայրում ալիքները ջրի մակերևույթի վրա, ձգված պարանի մեջ և այլն: Բացառություն չեն և էլեկտրամագնիսական ալիքներ, որը ներկայացնում է տատանումների տարածման գործընթացը էլեկտրամագնիսական դաշտ. Բայց ի տարբերություն ալիքների այլ տեսակների, որոնք տարածվում են որոշ նյութական միջավայրում, էլեկտրամագնիսական ալիքները կարող են տարածվել վակուումում. էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի տարածման համար նյութական միջավայր չի պահանջվում: Այնուամենայնիվ, էլեկտրամագնիսական ալիքները կարող են գոյություն ունենալ ոչ միայն վակուումում, այլև նյութի մեջ:

Էլեկտրամագնիսական ալիքների կանխատեսում.Էլեկտրամագնիսական ալիքների գոյությունը տեսականորեն կանխատեսել է Մաքսվելը՝ իր առաջարկած էլեկտրամագնիսական դաշտը նկարագրող հավասարումների համակարգի վերլուծության արդյունքում։ Մաքսվելը ցույց տվեց, որ վակուումում էլեկտրամագնիսական դաշտը կարող է գոյություն ունենալ նույնիսկ աղբյուրների` լիցքերի և հոսանքների բացակայության դեպքում: Առանց աղբյուրների դաշտն ունի ալիքի ձև, որը տարածվում է վերջնական սմ/վ արագությամբ, որտեղ էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի վեկտորները ժամանակի յուրաքանչյուր պահին տարածության յուրաքանչյուր կետում ուղղահայաց են միմյանց և ուղղահայաց են ալիքի ուղղությանը: տարածում.

Փորձնականորեն էլեկտրամագնիսական ալիքները հայտնաբերվել և ուսումնասիրվել են Հերցի կողմից Մաքսվելի մահից միայն 10 տարի անց:

բաց վիբրատոր.Հասկանալու համար, թե ինչպես կարելի է էլեկտրամագնիսական ալիքներ ստանալ փորձարարական եղանակով, դիտարկենք «բաց» տատանողական սխեման, որտեղ կոնդենսատորի թիթեղները հեռացվում են իրարից (նկ. 176) և հետևաբար. էլեկտրական դաշտզբաղեցնում է մեծ տարածք. Թիթեղների միջև հեռավորության մեծացման դեպքում կոնդենսատորի C հզորությունը նվազում է և, ըստ Թոմսոնի բանաձևի, բնական տատանումների հաճախականությունը մեծանում է: Եթե ​​ինդուկտորը նույնպես փոխարինենք մետաղալարով, ապա ինդուկտիվությունը կնվազի, իսկ բնական հաճախականությունը էլ ավելի կաճի։ Այս դեպքում ոչ միայն էլեկտրական, այլև մագնիսական դաշտը, որը նախկինում պարփակված էր կծիկի ներսում, այժմ կզբաղեցնի այս մետաղալարը ծածկող տարածության մեծ տարածք։

Շղթայում տատանումների հաճախականության ավելացում, ինչպես նաև դրա աճ գծային չափսեր, հանգեցնում է նրան, որ ժամանակաշրջանը սեփական

տատանումները համեմատելի են դառնում էլեկտրամագնիսական դաշտի տարածման ժամանակի հետ ամբողջ շղթայի երկայնքով: Սա նշանակում է, որ նման բաց միացումում բնական էլեկտրամագնիսական տատանումների գործընթացներն այլևս չեն կարող համարվել քվազի-ստացիոնար։

Բրինձ. 176. Անցում տատանվող շղթայից բաց վիբրատորի

Ընթացիկ ուժը նրա տարբեր վայրերում միաժամանակ տարբեր է՝ շղթայի ծայրերում այն ​​միշտ զրո է, իսկ մեջտեղում (որտեղ նախկինում կծիկը եղել է) այն տատանվում է առավելագույն ամպլիտուդով։

Սահմանափակման դեպքում, երբ տատանողական սխեման պարզապես վերածվել է ուղիղ մետաղալարերի հատվածի, ժամանակի ինչ-որ պահի շղթայի երկայնքով ընթացիկ բաշխումը ցույց է տրված Նկ. 177 ա. Այն պահին, երբ նման վիբրատորում ընթացիկ ուժը առավելագույն է, այն ծածկող մագնիսական դաշտը նույնպես հասնում է առավելագույնի, իսկ վիբրատորի մոտ էլեկտրական դաշտ չկա։ Ժամանակահատվածի մեկ քառորդից հետո ընթացիկ ուժը անհետանում է, և դրա հետ մեկտեղ մագնիսական դաշտը վիբրատորի մոտ; էլեկտրական լիցքերը կենտրոնացած են վիբրատորի ծայրերի մոտ, և դրանց բաշխումն ունի Նկ. 1776. Էլեկտրական դաշտը վիբրատորի մոտ այս պահին առավելագույնն է։

Բրինձ. 177. Ընթացիկ ուժի բաշխումը բաց վիբրատորի երկայնքով այն պահին, երբ այն առավելագույնը (ա) է, և լիցքերի բաշխումը (բ) ժամանակաշրջանի մեկ քառորդից հետո:

Լիցքի և հոսանքի այս տատանումները, այսինքն՝ էլեկտրամագնիսական տատանումները բաց վիբրատորում, միանգամայն նման են մեխանիկական տատանումների, որոնք կարող են առաջանալ տատանվող զսպանակում, եթե դրան կցված զանգվածային մարմինը հեռացվի: Այս դեպքում անհրաժեշտ է հաշվի առնել աղբյուրի առանձին մասերի զանգվածը և այն դիտարկել որպես բաշխված համակարգ, որում յուրաքանչյուր տարր ունի և՛ առաձգական, և՛ իներտ հատկություններ։ Բաց էլեկտրամագնիսական վիբրատորի դեպքում նրա յուրաքանչյուր տարր նույնպես միաժամանակ ունի և՛ ինդուկտիվություն, և՛ հզորություն:

Վիբրատորի էլեկտրական և մագնիսական դաշտերը:Բաց վիբրատորում տատանումների ոչ քվազի-ստացիոնար բնույթը հանգեցնում է նրան, որ նրա առանձին հատվածների կողմից ստեղծված դաշտերը վիբրատորից որոշակի հեռավորության վրա այլևս չեն փոխհատուցում միմյանց, ինչպես դա տեղի է ունենում «փակ» տատանողական շղթայի դեպքում։ միաձուլված պարամետրեր, որտեղ տատանումները քվազի-ստացիոնար են, էլեկտրական դաշտն ամբողջությամբ կենտրոնացած է կոնդենսատորի ներսում, իսկ մագնիսականը՝ կծիկի ներսում: Էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի նման տարածական տարանջատման պատճառով դրանք ուղղակիորեն կապված չեն միմյանց հետ. դրանց փոխադարձ փոխակերպումը պայմանավորված է միայն հոսանքով - լիցքի փոխանցումով շղթայի երկայնքով:

Բաց վիբրատորում, որտեղ էլեկտրական և մագնիսական դաշտերը համընկնում են տարածության մեջ, տեղի է ունենում դրանց փոխադարձ ազդեցությունը. փոփոխվող մագնիսական դաշտը առաջացնում է պտտվող էլեկտրական դաշտ, իսկ փոփոխվող էլեկտրական դաշտը՝ մագնիսական դաշտ: Արդյունքում հնարավոր է վիբրատորից մեծ հեռավորության վրա գտնվող ազատ տարածության մեջ տարածվող նման «ինքնապահպանվող» դաշտերի առկայությունը։ Սա վիբրատորի կողմից արձակված էլեկտրամագնիսական ալիքներն են:

Հերցի փորձերը.Վիբրատորը, որի օգնությամբ Գ.Հերցը 1888 թվականին առաջինը փորձնականորեն ստացավ էլեկտրամագնիսական ալիքներ, ուղիղ հաղորդիչ էր՝ մեջտեղում փոքր օդային բացվածքով (նկ. 178ա)։ Այս բացվածքի շնորհիվ զգալի լիցքեր կարող էին փոխանցվել վիբրատորի երկու կեսերին: Երբ պոտենցիալ տարբերությունը հասավ որոշակի սահմանային արժեքի, օդային բացվածքում տեղի ունեցավ խափանում (կայծը թռավ) և էլեկտրական լիցքերը կարող էին իոնացված օդի միջով հոսել վիբրատորի մի կեսից մյուսը: Բաց միացումում առաջացել են էլեկտրամագնիսական տատանումներ։ Որպեսզի արագ փոփոխվող հոսանքները գոյություն ունենան միայն թրթռիչում և չփակվեն հոսանքի աղբյուրի միջով, թրթռիչի և աղբյուրի միջև միացվել են խեղդուկներ (տե՛ս նկ. 178ա):

Բրինձ. 178. Հերց վիբրատոր

Բարձր հաճախականության թրթռումները թրթռիչում գոյություն ունեն այնքան ժամանակ, քանի դեռ կայծը փակում է նրա կեսերի միջև եղած բացը: Վիբրատորում նման տատանումների մարումը հիմնականում տեղի է ունենում ոչ թե դիմադրության վրա Ջոուլի կորուստների պատճառով (ինչպես փակ տատանողական շղթայում), այլ էլեկտրամագնիսական ալիքների ճառագայթման պատճառով:

Էլեկտրամագնիսական ալիքները հայտնաբերելու համար Հերցը օգտագործեց երկրորդ (ընդունող) վիբրատորը (նկ. 1786): Էմիտերից եկող ալիքի փոփոխական էլեկտրական դաշտի ազդեցության տակ ընդունող վիբրատորի էլեկտրոնները կատարում են հարկադիր տատանումներ, այսինքն՝ թրթռիչում գրգռվում է արագ փոփոխվող հոսանք։ Եթե ​​ընդունող վիբրատորի չափերը նույնն են, ինչ ճառագայթողին, ապա դրանցում բնական էլեկտրամագնիսական տատանումների հաճախականությունները համընկնում են, և ընդունող վիբրատորի հարկադիր տատանումները ռեզոնանսի շնորհիվ հասնում են նկատելի արժեքի։ Այս տատանումները հայտնաբերվել են Հերցի կողմից՝ ընդունիչ վիբրատորի մեջտեղում գտնվող միկրոսկոպիկ բացվածքում կայծի անցնելու միջոցով կամ թրթռիչի կեսերի միջև միացված G գազի արտանետման մանրանկարիչ խողովակի փայլով։

Հերցը ոչ միայն փորձնականորեն ապացուցեց էլեկտրամագնիսական ալիքների գոյությունը, այլև առաջին անգամ սկսեց ուսումնասիրել դրանց հատկությունները՝ կլանումը և բեկումը տարբեր միջավայրերում, արտացոլումը մետաղական մակերեսներև այլն: Փորձնականորեն հնարավոր եղավ նաև չափել էլեկտրամագնիսական ալիքների արագությունը, որը պարզվեց, որ հավասար է լույսի արագությանը:

Էլեկտրամագնիսական ալիքների արագության համընկնումը լույսի արագության հետ, որը չափվել է դրանց հայտնաբերումից շատ առաջ, ելակետ է ծառայել լույսը էլեկտրամագնիսական ալիքների հետ նույնացնելու և լույսի էլեկտրամագնիսական տեսություն ստեղծելու համար։

Էլեկտրամագնիսական ալիքը գոյություն ունի առանց դաշտերի աղբյուրների այն իմաստով, որ դրա արտանետումից հետո ալիքի էլեկտրամագնիսական դաշտը կապված չէ աղբյուրի հետ: Այս կերպ էլեկտրամագնիսական ալիքը տարբերվում է ստատիկ էլեկտրական և մագնիսական դաշտերից, որոնք գոյություն չունեն աղբյուրից մեկուսացված։

Էլեկտրամագնիսական ալիքների ճառագայթման մեխանիզմ.Էլեկտրամագնիսական ալիքների ճառագայթումը տեղի է ունենում էլեկտրական լիցքերի արագացված շարժման ժամանակ։ Հնարավոր է հասկանալ, թե ինչպես է առաջանում ալիքի լայնակի էլեկտրական դաշտը կետային լիցքի Կուլոնյան ճառագայթային դաշտից՝ օգտագործելով Ջ. Թոմսոնի առաջարկած հետևյալ պարզ հիմնավորումը.

Բրինձ. 179. Անշարժ կետային լիցքի դաշտ

Դիտարկենք կետային լիցքից առաջացած էլեկտրական դաշտը, եթե լիցքը գտնվում է հանգստի վիճակում, ապա նրա էլեկտրաստատիկ դաշտը ներկայացված է լիցքից դուրս եկող ուժի ճառագայթային գծերով (նկ. 179): Թող ժամանակի պահին ինչ-որ արտաքին ուժի ազդեցությամբ լիցքը սկսի շարժվել a արագացումով, և որոշ ժամանակ անց այդ ուժի գործողությունը դադարում է, այնպես որ լիցքը միատեսակ շարժվի արագությամբ: Լիցքավորման արագության գրաֆիկը հետևյալն է. ցույց է տրված Նկ. 180 թ.

Պատկերացրեք այս լիցքից առաջացած էլեկտրական դաշտի գծերի նկարը, երկար ժամանակ անց: Քանի որ էլեկտրական դաշտը տարածվում է լույսի c արագությամբ,

ապա լիցքի շարժման հետևանքով առաջացած էլեկտրական դաշտի փոփոխությունը չէր կարող հասնել շառավիղի ոլորտից դուրս գտնվող կետերին. այս ոլորտից դուրս դաշտը նույնն է, ինչ անշարժ լիցքի դեպքում (նկ. 181): Այս դաշտի հզորությունը (գաուսի միավորների համակարգում) հավասար է

Էլեկտրական դաշտի ամբողջ փոփոխությունը, որն առաջացել է ժամանակի ընթացքում լիցքի արագացված շարժման հետևանքով, գտնվում է հաստության բարակ գնդաձև շերտի ներսում, որի արտաքին շառավիղը հավասար է, իսկ ներքինը: Սա ցույց է տրված Նկ. 181. Շառավիղի ոլորտի ներսում էլեկտրական դաշտը հավասարաչափ շարժվող լիցքի դաշտն է։

Բրինձ. 180. Լիցքավորման դրույքաչափի գրաֆիկ

Բրինձ. 181. Լիցքի էլեկտրական դաշտի ուժգնության գծեր, որոնք շարժվում են ըստ նկ. 180 թ

Բրինձ. 182. Արագացված շարժվող լիցքի ճառագայթային դաշտի ինտենսիվության բանաձեւի ստացմանը.

Եթե ​​լիցքավորման արագությունը շատ ավելի փոքր է, քան c լույսի արագությունը, ապա այս դաշտը ժամանակի պահին համընկնում է սկզբից հեռավորության վրա գտնվող անշարժ կետային լիցքի դաշտի հետ (նկ. 181). լիցքի դաշտը դանդաղ է: Շարժվելով հաստատուն արագությամբ շարժվում է դրա հետ, և ժամանակի ընթացքում լիցքի անցած տարածությունը, ինչպես երևում է Նկ. 180, կարելի է հավասար համարել, եթե r»t.

Գնդաձեւ շերտի ներսում էլեկտրական դաշտի պատկերը հեշտ է գտնել՝ հաշվի առնելով ուժի գծերի շարունակականությունը։ Դա անելու համար անհրաժեշտ է միացնել ուժի համապատասխան ճառագայթային գծերը (նկ. 181): Լիցքի արագացված շարժման հետևանքով առաջացած ուժի գծերի ոլորումը լիցքից «փախչում է» c արագությամբ։ Ուժի գծերի ոլորում

գնդեր, սա մեզ հետաքրքրող ճառագայթային դաշտն է, որը տարածվում է c արագությամբ։

Ճառագայթման դաշտը գտնելու համար դիտարկենք ինտենսիվության գծերից մեկը, որը կազմում է որոշակի անկյուն լիցքի շարժման ուղղությամբ (նկ. 182): Եկ ընդմիջման մեջ էլեկտրական դաշտի ուժգնության վեկտորը տարրալուծենք երկու բաղադրիչի` շառավղային և լայնակի: Ճառագայթային բաղադրիչը ուժն է: էլեկտրաստատիկ դաշտ, ստեղծված մեղադրանքովհեռու նրանից:

Լայնակի բաղադրիչը էլեկտրական դաշտի ուժն է արագացված շարժման ժամանակ լիցքից արձակված ալիքում։ Քանի որ այս ալիքն անցնում է շառավիղով, վեկտորը ուղղահայաց է ալիքի տարածման ուղղությանը: Սկսած թզ. 182-ը ցույց է տալիս, որ

Այստեղ փոխարինելով (2-ից), մենք գտնում ենք

Հաշվի առնելով, որ հարաբերակցությունը a արագացումն է, որով լիցքը շարժվել է ժամանակային միջակայքում 0-ից մինչև, մենք այս արտահայտությունը վերագրում ենք ձևով.

Առաջին հերթին ուշադրություն ենք դարձնում այն ​​փաստին, որ ալիքի էլեկտրական դաշտի ուժգնությունը կենտրոնից հեռավորության հետ հակադարձորեն նվազում է, ի տարբերություն էլեկտրաստատիկ դաշտի ուժի, որը համաչափ է հեռավորությունից նման կախվածությանը, և պետք է սպասել, եթե հաշվի առնենք էներգիայի պահպանման օրենքը։ Քանի որ դատարկության մեջ ալիքի տարածման ժամանակ էներգիայի կլանում չկա, ցանկացած շառավղով գնդով անցած էներգիայի քանակությունը նույնն է: Քանի որ գնդի մակերեսը համաչափ է նրա շառավիղի քառակուսու հետ, էներգիայի հոսքը նրա մակերեսի միավորի միջով պետք է հակադարձ համեմատական ​​լինի շառավիղի քառակուսուն։ Հաշվի առնելով, որ ալիքի էլեկտրական դաշտի էներգիայի խտությունը հավասար է, եզրակացնում ենք, որ

Ավելին, մենք նշում ենք, որ ալիքի դաշտի ուժը (4) բանաձևում ժամանակի պահին կախված է լիցքի արագացումից և ժամանակի պահին ճառագայթվող ալիքը որոշ ժամանակ անց հասնում է մի կետի, որը գտնվում է հեռավորության վրա: հավասար է

Տատանվող լիցքի ճառագայթում.Այժմ ենթադրենք, որ լիցքը անընդհատ շարժվում է ուղիղ գծով՝ սկզբնաղբյուրի մոտ որոշակի փոփոխական արագացումով, օրինակ՝ կատարում է ներդաշնակ տատանումներ։ Քանի դեռ կա, այն անընդհատ էլեկտրամագնիսական ալիքներ կարձակի։ Ալիքի էլեկտրական դաշտի ուժգնությունը կոորդինատների սկզբնաղբյուրից հեռավորության վրա գտնվող կետում դեռ որոշվում է բանաձևով (4), իսկ դաշտը ժամանակի պահին կախված է ավելի վաղ պահի լիցքի արագացումից:

Թող լիցքի շարժումը լինի ներդաշնակ տատանում սկզբի մոտ որոշակի ամպլիտուդով A և w հաճախականությամբ.

Նման շարժման ժամանակ լիցքի արագացումը տրվում է արտահայտությամբ

Լիցքի արագացումը փոխարինելով (5) բանաձևով, մենք ստանում ենք

Նման ալիքի անցման ընթացքում ցանկացած կետում էլեկտրական դաշտի փոփոխությունը հաճախականությամբ ներդաշնակ տատանում է, այսինքն՝ տատանվող լիցքը ճառագայթում է մոնոխրոմատիկ ալիք: Իհարկե, բանաձևը (8) վավեր է լիցքի տատանումների A ամպլիտուդից մեծ հեռավորությունների վրա։

Էլեկտրամագնիսական ալիքի էներգիան.Լիցքից արձակված մոնոխրոմատիկ ալիքի էլեկտրական դաշտի էներգիայի խտությունը կարելի է գտնել՝ օգտագործելով բանաձևը (8).

Էներգիայի խտությունը համաչափ է լիցքի տատանումների ամպլիտուդի քառակուսու և հաճախականության չորրորդ ուժի հետ։

Ցանկացած տատանում կապված է էներգիայի պարբերական անցումների հետ մի ձևից մյուսը և հակառակը։ Օրինակ՝ մեխանիկական տատանումների տատանումները ուղեկցվում են կինետիկ էներգիայի և առաձգական դեֆորմացիայի պոտենցիալ էներգիայի փոխադարձ փոխակերպումներով։ Շղթայում էլեկտրամագնիսական տատանումները ուսումնասիրելիս մենք տեսանք, որ մեխանիկական տատանումների պոտենցիալ էներգիայի անալոգը կոնդենսատորի էլեկտրական դաշտի էներգիան է, իսկ կինետիկ էներգիայի անալոգը կծիկի մագնիսական դաշտի էներգիան է: Այս անալոգիան վավեր է ոչ միայն տեղայնացված տատանումների, այլ նաև ալիքային գործընթացների համար։

Առաձգական միջավայրում ընթացող մոնոխրոմատիկ ալիքում կինետիկ և պոտենցիալ էներգիայի խտությունները յուրաքանչյուր կետում կատարում են ներդաշնակ տատանումներ կրկնապատկված հաճախականությամբ և այնպես, որ դրանց արժեքները ցանկացած պահի համընկնեն: Նույնն է շրջող մոնոխրոմատիկ էլեկտրամագնիսական ալիքում. էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի էներգիայի խտությունները, որոնք հաճախականությամբ ներդաշնակ տատանումներ են անում, ցանկացած պահի յուրաքանչյուր կետում հավասար են միմյանց:

Մագնիսական դաշտի էներգիայի խտությունը արտահայտվում է ինդուկցիայի B-ով հետևյալ կերպ.

Հավասարեցնելով էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի էներգիայի խտությունները շրջող էլեկտրամագնիսական ալիքում, մենք համոզված ենք, որ մագնիսական դաշտի ինդուկցիան նման ալիքում կախված է կոորդինատներից և ժամանակից այնպես, ինչպես էլեկտրական դաշտի ուժգնությունը: Այլ կերպ ասած, շրջող ալիքում մագնիսական դաշտի ինդուկցիան և էլեկտրական դաշտի ուժը հավասար են միմյանց ցանկացած պահի ցանկացած պահի (Գաուսի միավորների համակարգում).

Էլեկտրամագնիսական ալիքի էներգիայի հոսքը:Շրջող ալիքում էլեկտրամագնիսական դաշտի ընդհանուր էներգիայի խտությունը երկու անգամ գերազանցում է էլեկտրական դաշտի էներգիայի խտությունը (9): Էներգիայի հոսքի խտությունը y, որը կրում է ալիքը, հավասար է էներգիայի խտության և ալիքի տարածման արագության արտադրյալին: Օգտագործելով (9) բանաձևը, կարելի է տեսնել, որ ցանկացած մակերևույթի միջով էներգիայի հոսքը տատանվում է հաճախականությամբ: Էներգիայի հոսքի խտության միջին արժեքը գտնելու համար անհրաժեշտ է ժամանակի ընթացքում միջինացնել արտահայտությունը (9): Քանի որ միջին արժեքը 1/2 է, մենք ստանում ենք

Բրինձ. 183. Էներգիայի անկյունային բաշխում»՝ արտանետվող տատանվող լիցքով

Ալիքում էներգիայի հոսքի խտությունը կախված է ուղղությունից. այն ուղղությամբ, որտեղ լիցքի տատանումները տեղի են ունենում, էներգիա ընդհանրապես չի արտանետվում: Ամենամեծ թիվըէներգիան արտանետվում է այս ուղղությամբ ուղղահայաց հարթությունում։Տատանվող լիցքից արտանետվող էներգիայի անկյունային բաշխումը ներկայացված է Նկ. 183. Լիցքը տատանվում է առանցքի երկայնքով

էներգիայի ուղղությունը, այսինքն՝ դիագրամը ցույց է տալիս այս հատվածների ծայրերը միացնող գիծ:

Տիեզերքում էներգիայի բաշխումը ուղղություններով բնութագրվում է մակերևույթով, որը ստացվում է գծապատկերը առանցքի շուրջը պտտելով.

Էլեկտրամագնիսական ալիքների բևեռացում.Հարմոնիկ տատանումների ժամանակ թրթռիչի առաջացրած ալիքը կոչվում է մոնոխրոմատիկ: Միագույն ալիքը բնութագրվում է որոշակի հաճախականությամբ co և ալիքի երկարությամբ X: Ալիքի երկարությունը և հաճախականությունը կապված են ալիքի տարածման արագության c.

Վակուումում էլեկտրամագնիսական ալիքը լայնակի է. ալիքի էլեկտրամագնիսական դաշտի ուժգնության վեկտորը, ինչպես երևում է վերը նշված պատճառաբանությունից, ուղղահայաց է ալիքի տարածման ուղղությանը: Եկեք նկարենք Р դիտակետով նկ. 184 գունդ՝ կենտրոնացած սկզբնակետում, որի շուրջ ճառագայթող լիցքը տատանվում է առանցքի երկայնքով։ Դրա վրա գծե՛ք զուգահեռներ և միջօրեականներ: Այնուհետև ալիքային դաշտի E վեկտորը շոշափելիորեն կուղղվի միջօրեականին, իսկ B վեկտորը ուղղահայաց է E վեկտորին և շոշափելիորեն ուղղված է զուգահեռին:

Սա ստուգելու համար եկեք ավելի մանրամասն քննարկենք էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի փոխհարաբերությունները շրջող ալիքում: Ալիքի արտանետումից հետո այս դաշտերը այլևս կապված չեն աղբյուրի հետ: Երբ ալիքի էլեկտրական դաշտը փոխվում է, առաջանում է մագնիսական դաշտ, որի ուժի գծերը, ինչպես տեսանք տեղաշարժի հոսանքի ուսումնասիրության ժամանակ, ուղղահայաց են էլեկտրական դաշտի ուժային գծերին։ Այս փոփոխվող մագնիսական դաշտը, փոփոխվելով, իր հերթին հանգեցնում է պտտվող էլեկտրական դաշտի առաջացմանը, որն ուղղահայաց է այն առաջացրած մագնիսական դաշտին: Այսպիսով, ալիքի տարածման ժամանակ էլեկտրական և մագնիսական դաշտերը միմյանց պահում են՝ մշտապես մնալով փոխադարձ ուղղահայաց։ Քանի որ շրջող ալիքում էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի փոփոխությունը տեղի է ունենում միմյանց հետ փուլային փուլում, ալիքի ակնթարթային «դիմանկարը» (E և B վեկտորները. տարբեր կետերգծեր տարածման ուղղությամբ) ունի Նկ. 185. Նման ալիքը կոչվում է գծային բևեռացված: Հարմոնիկ տատանվող լիցքը ճառագայթում է գծային բևեռացված ալիքներ բոլոր ուղղություններով: Ցանկացած ուղղությամբ շարժվող գծային բևեռացված ալիքի դեպքում E վեկտորը միշտ գտնվում է նույն հարթության վրա:

Քանի որ գծային էլեկտրամագնիսական վիբրատորի լիցքերը կատարում են հենց այդպիսի տատանողական շարժում, թրթռիչի կողմից արձակված էլեկտրամագնիսական ալիքը գծային բևեռացված է: Հեշտ է դա ստուգել փորձարարական եղանակով՝ փոխելով ընդունող վիբրատորի կողմնորոշումը արտանետվողի նկատմամբ:

Բրինձ. 185. Էլեկտրական և մագնիսական դաշտերը շարժվող գծային բևեռացված ալիքում

Ազդանշանը մեծ է, երբ ընդունող թրթռիչը զուգահեռ է արձակողին (տես նկ. 178): Եթե ​​ընդունող վիբրատորը շրջվել է արձակող վիբրատորին ուղղահայաց, ապա ազդանշանը անհետանում է: Էլեկտրական տատանումներ ընդունող վիբրատորում կարող են առաջանալ միայն վիբրատորի երկայնքով ուղղված ալիքի էլեկտրական դաշտի բաղադրիչի շնորհիվ։ Հետևաբար, նման փորձը ցույց է տալիս, որ ալիքի էլեկտրական դաշտը զուգահեռ է ճառագայթող վիբրատորին:

Հնարավոր են նաև լայնակի էլեկտրամագնիսական ալիքների բևեռացման այլ տեսակներ։ Եթե, օրինակ, ալիքի անցման ընթացքում E վեկտորը միատեսակ պտտվում է տարածման ուղղությամբ՝ բացարձակ արժեքով մնալով անփոփոխ, ապա ալիքը կոչվում է շրջանաձև բևեռացված կամ բևեռացված շրջանով։ Նման էլեկտրամագնիսական ալիքի էլեկտրական դաշտի ակնթարթային «դիմանկարը» ներկայացված է Նկ. 186։

Բրինձ. 186. Էլեկտրական դաշտը շրջող շրջանաձև բևեռացված ալիքում

Շրջանաձև բևեռացված ալիք կարելի է ստանալ՝ ավելացնելով նույն հաճախականությամբ և ամպլիտուդով երկու գծային բևեռացված ալիքներ, որոնք տարածվում են նույն ուղղությամբ, որոնցում էլեկտրական դաշտի վեկտորները փոխադարձաբար ուղղահայաց են: Ալիքներից յուրաքանչյուրում էլեկտրական դաշտի վեկտորը յուրաքանչյուր կետում կատարում է ներդաշնակ տատանում: Որպեսզի նման փոխադարձ ուղղահայաց տատանումների գումարը հանգեցնի ստացված վեկտորի պտույտին, անհրաժեշտ է փուլային տեղաշարժ, այլ կերպ ասած՝ ավելացող գծային բևեռացված ալիքները պետք է տեղաշարժվեն միմյանց նկատմամբ ալիքի երկարության քառորդով:

Ալիքի իմպուլս և թեթև ճնշում:Էներգիայի հետ մեկտեղ իմպուլս ունի նաև էլեկտրամագնիսական ալիքը։ Եթե ​​ալիքը ներծծվում է, ապա դրա իմպուլսը փոխանցվում է այն ներծծող օբյեկտին։ Այստեղից հետևում է, որ կլանման ժամանակ էլեկտրամագնիսական ալիքը ճնշում է գործադրում պատնեշի վրա։ Ալիքի ճնշման ծագումը և այս ճնշման արժեքը կարելի է բացատրել հետևյալ կերպ.

Ուղղված ուղիղ գծով. Այնուհետև P լիցքի կլանած հզորությունը հավասար է

Մենք ենթադրում ենք, որ անկման ալիքի ողջ էներգիան կլանում է պատնեշը: Քանի որ ալիքը էներգիա է բերում արգելքի մակերեսի մեկ միավորի մակերեսի վրա մեկ միավոր ժամանակում, ալիքի կողմից գործադրվող ճնշումը նորմալ հարվածով հավասար է ալիքի էներգիայի խտությանը: Կլանված էլեկտրամագնիսական ալիքի ճնշման ուժը փոխանցում է պատնեշին մեկ միավորի համար: Իմպուլսի ժամանակը, համաձայն (15) բանաձևի, հավասար է կլանված էներգիային, որը բաժանվում է լույսի արագության վրա: Իսկ դա նշանակում է, որ կլանված էլեկտրամագնիսական ալիքն ունեցել է իմպուլս, որը հավասար է լույսի արագության վրա բաժանված էներգիային։

Առաջին անգամ էլեկտրամագնիսական ալիքների ճնշումը փորձնականորեն հայտնաբերվեց Պ. Ն. Լեբեդևի կողմից 1900 թվականին չափազանց նուրբ փորձերի միջոցով:

Ինչպե՞ս են քվազի-ստացիոնար էլեկտրամագնիսական տատանումները փակ տատանողական շղթայում տարբերվում բաց վիբրատորի բարձր հաճախականության տատանումներից: Տվեք ինձ մեխանիկական անալոգիա:

Բացատրեք, թե ինչու էլեկտրամագնիսական ալիքները չեն ճառագայթվում փակ շղթայում էլեկտրամագնիսական քվազի-ստացիոնար տատանումների ժամանակ: Ինչու է ճառագայթումը տեղի ունենում, երբ էլեկտրամագնիսական թրթռումներբաց վիբրատորում?

Նկարագրեք և բացատրեք Հերցի փորձերը էլեկտրամագնիսական ալիքների գրգռման և հայտնաբերման վերաբերյալ: Ի՞նչ դեր է խաղում կայծային բացը փոխանցող և ընդունող թրթռիչների մեջ:

Բացատրեք, թե ինչպես է էլեկտրական լիցքի արագացված շարժումով երկայնական էլեկտրաստատիկ դաշտը վերածվում իր կողմից արձակված էլեկտրամագնիսական ալիքի լայնակի էլեկտրական դաշտի։

Ելնելով էներգետիկ նկատառումներից՝ ցույց տվեք, որ թրթռիչի կողմից արտանետվող գնդաձև ալիքի էլեկտրական դաշտի ուժգնությունը նվազում է 1 1r-ով (ի տարբերություն էլեկտրաստատիկ դաշտի):

Ի՞նչ է մոնոխրոմատիկ էլեկտրամագնիսական ալիքը: Ի՞նչ է ալիքի երկարությունը: Ինչպե՞ս է դա կապված հաճախականության հետ: Ո՞րն է էլեկտրամագնիսական ալիքների լայնակի հատկությունը:

Ո՞րն է էլեկտրամագնիսական ալիքի բևեռացումը: Բևեռացման ի՞նչ տեսակներ գիտեք:

Ի՞նչ փաստարկներ կարող եք բերել՝ հիմնավորելու այն փաստը, որ էլեկտրամագնիսական ալիքը թափ ունի:

Բացատրեք Լորենցի ուժի դերը պատնեշի վրա էլեկտրամագնիսական ալիքի ճնշման ուժի առաջացման մեջ:

Տեխնոլոգիական առաջընթացն ունի նաև բացասական կողմ. Էլեկտրական էներգիայով աշխատող տարբեր սարքավորումների գլոբալ օգտագործումը աղտոտում է առաջացրել, որը ստացել է անվանումը՝ էլեկտրամագնիսական աղմուկ։ Այս հոդվածում մենք կքննարկենք այս երևույթի բնույթը, մարդու մարմնի վրա դրա ազդեցության աստիճանը և պաշտպանիչ միջոցառումները:

Ինչ է դա և ճառագայթման աղբյուրները

Էլեկտրամագնիսական ճառագայթումը էլեկտրամագնիսական ալիքներ են, որոնք առաջանում են մագնիսական կամ էլեկտրական դաշտի խախտման դեպքում: Ժամանակակից ֆիզիկան այս գործընթացը մեկնաբանում է կորպուսուլյար-ալիքային դուալիզմի տեսության շրջանակներում։ Այսինքն, էլեկտրամագնիսական ճառագայթման նվազագույն մասը քվանտ է, բայց միևնույն ժամանակ այն ունի հաճախական-ալիքային հատկություններ, որոնք որոշում են դրա հիմնական բնութագրերը:

Էլեկտրամագնիսական դաշտի ճառագայթման հաճախականության սպեկտրը հնարավորություն է տալիս այն դասակարգել հետևյալ տեսակների.

• ռադիոհաճախականություն (դրանք ներառում են ռադիոալիքներ);
• ջերմային (ինֆրակարմիր);
• օպտիկական (այսինքն տեսանելի է աչքի համար);
• ճառագայթումը ուլտրամանուշակագույն սպեկտրում և կոշտ (իոնացված):

Սպեկտրային տիրույթի մանրամասն նկարազարդումը (էլեկտրամագնիսական արտանետումների սանդղակ) կարելի է տեսնել ստորև նկարում:

Ճառագայթման աղբյուրների բնույթը

Կախված ծագումից, համաշխարհային պրակտիկայում էլեկտրամագնիսական ալիքների ճառագայթման աղբյուրները սովորաբար դասակարգվում են երկու տեսակի, մասնավորապես.

• արհեստական ​​ծագման էլեկտրամագնիսական դաշտի խանգարումներ.
• ճառագայթում բնական աղբյուրներից.

Երկրի շուրջ մագնիսական դաշտից եկող ճառագայթները, մեր մոլորակի մթնոլորտում էլեկտրական պրոցեսները, արևի խորքերում միջուկային միաձուլումը, բոլորն էլ բնական ծագում ունեն:

Ինչ վերաբերում է արհեստական ​​աղբյուրներին, ապա դրանք տարբեր էլեկտրական մեխանիզմների և սարքերի աշխատանքի հետևանքով առաջացած կողմնակի ազդեցություն են:

Նրանցից բխող ճառագայթումը կարող է լինել ցածր մակարդակի և բարձր մակարդակի: Էլեկտրամագնիսական դաշտի ճառագայթման ինտենսիվության աստիճանը լիովին կախված է աղբյուրների հզորության մակարդակներից:

Բարձր EMP աղբյուրների օրինակները ներառում են.

• Էլեկտրահաղորդման գծերը սովորաբար բարձր լարման են.
• էլեկտրական տրանսպորտի բոլոր տեսակները, ինչպես նաև ուղեկցող ենթակառուցվածքը.
• հեռուստատեսային և ռադիո աշտարակներ, ինչպես նաև շարժական և շարժական կապի կայաններ.
• էլեկտրական ցանցի լարման փոխակերպման կայանքներ (մասնավորապես, տրանսֆորմատորից կամ բաշխիչ ենթակայանից բխող ալիքներ).
• վերելակներ և այլ տեսակի բարձրացնող սարքավորումներ, որտեղ օգտագործվում է էլեկտրամեխանիկական էլեկտրակայան:

Ցածր մակարդակի ճառագայթման տիպիկ աղբյուրները ներառում են հետևյալ էլեկտրական սարքավորումները.

• CRT էկրանով գրեթե բոլոր սարքերը (օրինակ՝ վճարային տերմինալ կամ համակարգիչ);
• տարբեր տեսակներ Կենցաղային տեխնիկա, սկսած արդուկներից մինչև կլիմայական համակարգեր;
• ինժեներական համակարգեր, որոնք էլեկտրաէներգիա են մատակարարում տարբեր օբյեկտների (դա նշանակում է ոչ միայն հոսանքի մալուխ, այլ հարակից սարքավորումներ, ինչպիսիք են վարդակները և էլեկտրաէներգիայի հաշվիչները):

Առանձին-առանձին արժե առանձնացնել բժշկության մեջ օգտագործվող հատուկ սարքավորումները, որոնք արձակում են կոշտ ճառագայթում (ռենտգեն ապարատներ, ՄՌՏ և այլն)։

Ազդեցություն մարդու վրա

Բազմաթիվ ուսումնասիրությունների ընթացքում ռադիոկենսաբանները եկան հիասթափեցնող եզրակացության՝ էլեկտրամագնիսական ալիքների երկարատև ճառագայթումը կարող է առաջացնել հիվանդությունների «պայթյուն», այսինքն՝ առաջացնում է մարդու մարմնում պաթոլոգիական պրոցեսների արագ զարգացում։ Ավելին, նրանցից շատերը գենետիկ մակարդակով խախտումներ են ներկայացնում։

Տեսանյութ. Ինչպես է էլեկտրամագնիսական ճառագայթումը ազդում մարդկանց վրա.
https://www.youtube.com/watch?v=FYWgXyHW93Q

Դա պայմանավորված է նրանով, որ էլեկտրամագնիսական դաշտը բարձր մակարդակկենսաբանական ակտիվություն, որը բացասաբար է անդրադառնում կենդանի օրգանիզմների վրա. Ազդեցության գործոնը կախված է հետևյալ բաղադրիչներից.

• արտադրված ճառագայթման բնույթը;
• որքան ժամանակ և ինչ ինտենսիվությամբ է այն շարունակվում։

Էլեկտրամագնիսական բնույթ ունեցող ճառագայթման ազդեցությունը մարդու առողջության վրա ուղղակիորեն կախված է տեղայնացումից։ Այն կարող է լինել և՛ տեղական, և՛ ընդհանուր: Վերջին դեպքում տեղի է ունենում լայնածավալ ճառագայթում, օրինակ՝ էլեկտրահաղորդման գծերի արտադրած ճառագայթումը։

Համապատասխանաբար, տեղական ճառագայթումը վերաբերում է մարմնի որոշ մասերի վրա ազդեցությանը: Էլեկտրոնային ժամացույցից կամ բջջային հեռախոսից բխող էլեկտրամագնիսական ալիքները տեղական ազդեցության վառ օրինակ են:

Առանձին-առանձին անհրաժեշտ է նշել կենդանի նյութի վրա բարձր հաճախականության էլեկտրամագնիսական ճառագայթման ջերմային ազդեցությունը։ Դաշտի էներգիան վերածվում է ջերմային էներգիա(մոլեկուլների թրթռումների պատճառով) այս ազդեցությունը հիմնված է ջեռուցման համար օգտագործվող արդյունաբերական միկրոալիքային արտանետիչների աշխատանքի վրա տարբեր նյութեր. Ի տարբերություն արդյունաբերական գործընթացների առավելությունների, ջերմային ազդեցությունները մարդու մարմնի վրա կարող են վնասակար լինել: Ռադիոկենսաբանության տեսանկյունից խորհուրդ չի տրվում գտնվել «տաք» էլեկտրական սարքավորումների մոտ։

Պետք է հաշվի առնել, որ առօրյա կյանքում մենք պարբերաբար ենթարկվում ենք ճառագայթման, և դա տեղի է ունենում ոչ միայն աշխատավայրում, այլ նաև տանը կամ քաղաքում շարժվելիս։ Ժամանակի ընթացքում կենսաբանական ազդեցությունը կուտակվում և ուժեղանում է։ Էլեկտրամագնիսական աղմուկի աճով գլխուղեղի բնորոշ հիվանդությունների թիվը կամ նյարդային համակարգ. Նշենք, որ ռադիոկենսաբանությունը բավականին երիտասարդ գիտություն է, հետևաբար, էլեկտրամագնիսական ճառագայթումից կենդանի օրգանիզմներին հասցված վնասը մանրակրկիտ ուսումնասիրված չէ։

Նկարը ցույց է տալիս սովորական կենցաղային տեխնիկայի արտադրած էլեկտրամագնիսական ալիքների մակարդակը:

Նկատի ունեցեք, որ դաշտի ուժգնության մակարդակը զգալիորեն նվազում է հեռավորության հետ: Այսինքն՝ դրա ազդեցությունը նվազեցնելու համար բավական է որոշակի հեռավորության վրա հեռանալ աղբյուրից։

Էլեկտրամագնիսական դաշտի ճառագայթման նորմայի (ռացիոնալացման) հաշվարկման բանաձևը նշված է համապատասխան ԳՕՍՏ-ներում և SanPiN-ներում:

Ճառագայթային պաշտպանություն

Արտադրության մեջ ներծծող (պաշտպանիչ) էկրանները ակտիվորեն օգտագործվում են որպես ճառագայթումից պաշտպանվելու միջոց։ Ցավոք, տանը հնարավոր չէ պաշտպանվել էլեկտրամագնիսական դաշտի ճառագայթումից՝ օգտագործելով այդպիսի սարքավորումները, քանի որ այն նախատեսված չէ դրա համար:

• էլեկտրամագնիսական դաշտի ճառագայթման ազդեցությունը գրեթե զրոյի նվազեցնելու համար դուք պետք է հեռանաք էլեկտրահաղորդման գծերից, ռադիո և հեռուստատեսային աշտարակներից առնվազն 25 մետր հեռավորության վրա (պետք է հաշվի առնեք աղբյուրի հզորությունը);
• CRT մոնիտորի և հեռուստացույցի համար այս հեռավորությունը շատ ավելի փոքր է `մոտ 30 սմ;
• էլեկտրոնային ժամացույցը չպետք է տեղադրվի բարձի մոտ, օպտիմալ հեռավորություննրանց համար ավելի քան 5 սմ;
• Ինչ վերաբերում է ռադիոներին և բջջային հեռախոսներին, ապա դրանք 2,5 սանտիմետրից ավելի մոտեցնելը խորհուրդ չի տրվում։

Նկատենք, որ շատերը գիտեն, թե որքան վտանգավոր է բարձրավոլտ էլեկտրահաղորդման գծերի մոտ կանգնելը, բայց միևնույն ժամանակ շատերը չեն կարևորում սովորական կենցաղային էլեկտրական սարքերը։ Թեև բավական է համակարգի միավորը հատակին դնել կամ տեղափոխել այն, և դուք կպաշտպանեք ինքներդ ձեզ և ձեր սիրելիներին: Մենք ձեզ խորհուրդ ենք տալիս դա անել, այնուհետև չափել ֆոնը համակարգչից՝ օգտագործելով էլեկտրամագնիսական դաշտի ճառագայթման դետեկտոր, որպեսզի տեսողականորեն ստուգեք դրա նվազեցումը:

Այս խորհուրդը վերաբերում է նաև սառնարանի տեղադրմանը, շատերն այն դնում են խոհանոցի սեղանի մոտ՝ գործնական, բայց ոչ անվտանգ։

Ոչ մի աղյուսակ չի կարող նշել կոնկրետ էլեկտրական սարքավորումներից անվտանգ հեռավորությունը, քանի որ արտանետումները կարող են տարբեր լինել՝ կախված սարքի մոդելից և արտադրող երկրից: Այս պահին չկա մեկ միջազգային ստանդարտ, հետևաբար տարբեր երկրներում նորմերը կարող են էական տարբերություններ ունենալ։

Դուք կարող եք ճշգրիտ որոշել ճառագայթման ինտենսիվությունը՝ օգտագործելով հատուկ սարք՝ հոսքաչափ: Ռուսաստանում ընդունված ստանդարտների համաձայն, առավելագույն թույլատրելի դոզան չպետք է գերազանցի 0,2 μT: Խորհուրդ ենք տալիս բնակարանում չափել էլեկտրամագնիսական դաշտի ճառագայթման աստիճանի չափման վերը նշված սարքի միջոցով։

Fluxmeter - էլեկտրամագնիսական դաշտի ճառագայթման աստիճանը չափող սարք

Փորձեք կրճատել ճառագայթման ենթարկվելու ժամանակը, այսինքն՝ երկար ժամանակ մոտ մի մնացեք աշխատող էլեկտրական սարքերին։ Օրինակ, ամենևին էլ պարտադիր չէ եփելիս անընդհատ կանգնել էլեկտրական վառարանի կամ միկրոալիքային վառարանի մոտ։ Ինչ վերաբերում է էլեկտրական սարքավորումներին, ապա կարող եք տեսնել, որ ջերմությունը միշտ չէ, որ նշանակում է անվտանգ:

Միշտ անջատեք էլեկտրական սարքերը, երբ դրանք չեն օգտագործվում: Մարդիկ հաճախ թողնում են այն տարբեր սարքեր, հաշվի չառնելով, որ այս պահին էլեկտրամագնիսական ճառագայթում է արտանետվում էլեկտրատեխնիկայից։ Անջատեք ձեր նոութբուքը, տպիչը կամ այլ սարքավորումները, ավելորդ է կրկին ենթարկվել ճառագայթման, հիշեք ձեր անվտանգության մասին:

դա տիեզերքում էլեկտրամագնիսական փոխազդեցության տարածման գործընթացն է։
Էլեկտրամագնիսական ալիքները նկարագրված են ընդհանուր տերմիններով էլեկտրամագնիսական երևույթներՄաքսվելի հավասարումները. Նույնիսկ տիեզերքում էլեկտրական լիցքերի և հոսանքների բացակայության դեպքում Մաքսվելի հավասարումները ունեն ոչ զրոյական լուծումներ։ Այս լուծումները նկարագրում են էլեկտրամագնիսական ալիքները:
Լիցքերի և հոսանքների բացակայության դեպքում Մաքսվելի հավասարումները ստանում են հետևյալ ձևը.

,

Առաջին երկու հավասարումների վրա կիրառելով rot գործողությունը, կարող եք ստանալ առանձին հավասարումներ էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի ուժը որոշելու համար:

Այս հավասարումները ունեն բնորոշ ձևալիքային հավասարումներ. Նրանց անջատումները հետևյալ տիպի արտահայտությունների սուպերպոզիցիան են

Որտեղ - որոշակի վեկտոր, որը կոչվում է ալիքի վեկտոր, ? - մի թիվ, որը կոչվում է ցիկլային հաճախականություն, - փուլ. Մեծությունները էլեկտրամագնիսական ալիքի էլեկտրական և մագնիսական բաղադրիչների ամպլիտուդներն են։ Նրանք փոխադարձաբար ուղղահայաց են և հավասար են բացարձակ արժեքով: Ներկայացված քանակներից յուրաքանչյուրի ֆիզիկական մեկնաբանությունը տրված է ստորև:
Վակուումում էլեկտրամագնիսական ալիքը շարժվում է լույսի արագություն կոչվող արագությամբ: Լույսի արագությունը հիմնարար ֆիզիկական հաստատուն է, որը նշվում է Լատինական տառգ. Համաձայն հարաբերականության տեսության հիմնական պոստուլատի՝ լույսի արագությունը տեղեկատվության փոխանցման կամ մարմնի շարժման առավելագույն հնարավոր արագությունն է։ Այս արագությունը 299,792,458 մ/վ է։
Էլեկտրամագնիսական ալիքը բնութագրվում է հաճախականությամբ: Տարբերակե՞լ գծի հաճախականությունը: իսկ ցիկլային հաճախականությո՞ւնը: = 2? Կախված հաճախությունից՝ էլեկտրամագնիսական ալիքները պատկանում են սպեկտրային տիրույթներից մեկին։
Էլեկտրամագնիսական ալիքի մեկ այլ հատկանիշ ալիքի վեկտորն է: Ալիքի վեկտորը որոշում է էլեկտրամագնիսական ալիքի տարածման ուղղությունը, ինչպես նաև դրա երկարությունը: Քամու վեկտորի բացարձակ արժեքը կոչվում է ալիքային թիվ:
Էլեկտրամագնիսական ալիքի երկարությո՞ւնը: = 2? / k,որտեղ k-ն ալիքի թիվն է:
Էլեկտրամագնիսական ալիքի երկարությունը կապված է հաճախության հետ՝ ցրման օրենքի միջոցով: Դատարկության մեջ այս կապը պարզ է.

?? = գ.

Այս հարաբերակցությունը հաճախ գրվում է այսպես

? = գ k.

Նույն հաճախականությամբ և ալիքի վեկտորով էլեկտրամագնիսական ալիքները կարող են տարբեր լինել փուլային առումով:
Վակուումում էլեկտրամագնիսական ալիքի էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի ուժային վեկտորները անպայմանորեն ուղղահայաց են ալիքի տարածման ուղղությանը։ Նման ալիքները կոչվում են լայնակի ալիքներ: Մաթեմատիկորեն դա նկարագրվում է հավասարումներով և . Բացի այդ, էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի ուժերը միմյանց ուղղահայաց են և բացարձակ արժեքով միշտ հավասար են տարածության ցանկացած կետում՝ E = H: Եթե կոորդինատային համակարգը ընտրում եք այնպես, որ z առանցքը համընկնի տարածման ուղղության հետ: էլեկտրամագնիսական ալիքի դեպքում էլեկտրական դաշտի ուժգնության վեկտորների ուղղությունների երկու տարբեր հնարավորություններ կան: Եթե ​​էկլեկտիկ դաշտն ուղղված է x առանցքի երկայնքով, ապա մագնիսական դաշտը կուղղվի y առանցքի երկայնքով և հակառակը։ Այս երկու տարբեր հնարավորությունները միմյանց բացառող չեն և համապատասխանում են երկու տարբեր բևեռացումների։ Այս հարցը ավելի մանրամասն քննարկվում է Ալիքների բևեռացում հոդվածում։
Ընտրված տեսանելի լույսով սպեկտրային տիրույթներ Կախված հաճախականությունից կամ ալիքի երկարությունից (այս մեծությունները կապված են), էլեկտրամագնիսական ալիքները դասակարգվում են տարբեր տիրույթների: Տարբեր միջակայքերի ալիքները տարբեր կերպ են փոխազդում ֆիզիկական մարմինների հետ:
Ամենացածր հաճախականությամբ (կամ ամենաերկար ալիքի երկարությամբ) էլեկտրամագնիսական ալիքները կոչվում են ռադիո տիրույթ.Ռադիոյի գոտին օգտագործվում է ռադիոյի, հեռուստատեսության միջոցով հեռավորության վրա ազդանշաններ փոխանցելու համար, Բջջային հեռախոսները. Ռադարը գործում է ռադիոտիրույթում: Ռադիո տիրույթը բաժանվում է մետրի, դիսեմետրի, սանտիմետրի, միլիմետրի՝ կախված էլեկտրամագնիսական ալիքի երկարությունից:
Էլեկտրամագնիսական ալիքները, ամենայն հավանականությամբ, պատկանում են ինֆրակարմիր տիրույթին: Ինֆրակարմիր տիրույթում ընկած է մարմնի ջերմային ճառագայթումը: Այս թրթռման գրանցումը հիմք է հանդիսանում գիշերային տեսողության սարքերի աշխատանքի համար։ Ինֆրակարմիր ալիքներն օգտագործվում են մարմինների ջերմային թրթռումները ուսումնասիրելու և ատոմի կառուցվածքը որոշելու համար։ պինդ նյութեր, գազեր և հեղուկներ։
400 նմ-ից 800 նմ ալիքի երկարությամբ էլեկտրամագնիսական ճառագայթումը պատկանում է տեսանելի լույսի տիրույթին։ Տեսանելի լույսը տարբեր գույներ ունի՝ կախված հաճախականությունից և ալիքի երկարությունից:
400 նմ-ից պակաս ալիքները կոչվում են ուլտրամանուշակագույն.Մարդու աչքը չի տարբերում դրանք, թեև դրանց հատկությունները չեն տարբերվում տեսանելի տիրույթում գտնվող ալիքների հատկություններից։ Նման լույսի բարձր հաճախականությունը և, հետևաբար, քվանտային էներգիան հանգեցնում են ուլտրամանուշակագույն ալիքների ավելի կործանարար ազդեցության կենսաբանական օբյեկտների վրա: Երկրի մակերեսը պաշտպանված է վնասակար ազդեցություններըուլտրամանուշակագույն ալիքները օզոնային շերտով. Լրացուցիչ պաշտպանության համար բնությունը մարդկանց օժտել ​​է մուգ մաշկով։ բայց ուլտրամանուշակագույն ճառագայթներմարդուն անհրաժեշտ է վիտամին D-ի արտադրության համար։ Ահա թե ինչու մարդիկ ներս հյուսիսային լայնություններ, որտեղ ուլտրամանուշակագույն ալիքների ինտենսիվությունը ավելի քիչ է, կորցրել է մաշկի մուգ գույնը։
Ավելի բարձր հաճախականությամբ էլեկտրամագնիսական ալիքներն են ռենտգենմիջակայք. Նրանք այդպես են կոչվում, քանի որ դրանք հայտնաբերել է Ռենտգենը՝ ուսումնասիրելով ճառագայթումը, որը ձևավորվում է էլեկտրոնների դանդաղեցման ժամանակ։ Արտասահմանյան գրականության մեջ նման ալիքները կոչվում են ռենտգենյան ճառագայթներհարգելով Ռենտգենի ցանկությունը, որ ճառագայթները նրան չկոչեն իր անունով։ Ռենտգենյան ալիքները թույլ են փոխազդում նյութի հետ՝ ավելի ուժեղ կլանվելով այնտեղ, որտեղ խտությունն ավելի մեծ է: Այս փաստը բժշկության մեջ օգտագործվում է ռենտգեն ֆտորոգրաֆիայի համար: Ռենտգենյան ալիքները օգտագործվում են նաև տարերային վերլուծության և բյուրեղային մարմինների կառուցվածքի ուսումնասիրության համար։
ունեն ամենաբարձր հաճախականությունը և ամենակարճ երկարությունը ?-ճառագայթներ.Այդ ճառագայթներն առաջանում են արդյունքում միջուկային ռեակցիաներև տարրական մասնիկների միջև ռեակցիաները: ?-ճառագայթները մեծ կործանարար ազդեցություն ունեն կենսաբանական օբյեկտների վրա։ Այնուամենայնիվ, դրանք օգտագործվում են ֆիզիկայում ուսումնասիրելու համար տարբեր բնութագրեր ատոմային միջուկ.
Էլեկտրամագնիսական ալիքի էներգիան որոշվում է էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի էներգիաների գումարով։ Տարածության որոշակի կետում էներգիայի խտությունը տրվում է հետևյալով.

.

Ժամանակի միջին էներգիայի խտությունը հավասար է.

,

Որտեղ E 0 = H 0 ալիքի ամպլիտուդն է:
Էլեկտրամագնիսական ալիքի էներգիայի հոսքի խտությունը մեծ նշանակություն ունի։ Մասնավորապես, այն որոշում է օպտիկայի լուսավոր հոսքը: Էլեկտրամագնիսական ալիքի էներգիայի հոսքի խտությունը տրվում է Umov-Poynting վեկտորով։

Էլեկտրամագնիսական ալիքների տարածումը միջավայրում ունի մի շարք առանձնահատկություններ՝ համեմատած վակուումում տարածման հետ։ Այս հատկանիշները կապված են միջավայրի հատկությունների հետ և հիմնականում կախված են էլեկտրամագնիսական ալիքի հաճախականությունից։ Ալիքի էլեկտրական և մագնիսական բաղադրիչները առաջացնում են միջավայրի բևեռացում և մագնիսացում: Միջինի այս արձագանքը նույնը չէ ցածր և բարձր հաճախականությունների դեպքում։ Էլեկտրամագնիսական ալիքի ցածր հաճախականության դեպքում նյութի էլեկտրոնները և իոնները ժամանակ ունեն արձագանքելու էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի ինտենսիվության փոփոխություններին: Միջավայրի արձագանքը ժամանակային տատանումները հետևում է ալիքների: Բարձր հաճախականության դեպքում նյութի էլեկտրոնները և իոնները ժամանակ չունեն տեղաշարժվելու ալիքային դաշտերի տատանման ժամանակաշրջանում, և, հետևաբար, միջավայրի բևեռացումը և մագնիսացումը շատ ավելի քիչ են:
Ցածր հաճախականության էլեկտրամագնիսական դաշտը չի թափանցում մետաղների մեջ, որտեղ կան բազմաթիվ ազատ էլեկտրոններ, որոնք այս կերպ տեղաշարժվելով ամբողջությամբ մարում են էլեկտրամագնիսական ալիքը։ Էլեկտրամագնիսական ալիքը սկսում է մետաղի մեջ ներթափանցել որոշակի հաճախականությունը գերազանցող հաճախականությամբ, որը կոչվում է պլազմայի հաճախականություն: Պլազմայի հաճախականությունից ցածր հաճախականություններում էլեկտրամագնիսական ալիքը կարող է թափանցել մետաղի մակերեսային շերտ: Այս երեւույթը կոչվում է մաշկի էֆեկտ։
Դիէլեկտրիկների մեջ էլեկտրամագնիսական ալիքի ցրման օրենքը փոխվում է։ Եթե ​​վակուումում էլեկտրամագնիսական ալիքները տարածվում են հաստատուն ամպլիտուդով, ապա միջավայրում դրանք քայքայվում են կլանման պատճառով։ Այս դեպքում ալիքի էներգիան փոխանցվում է միջավայրի էլեկտրոններին կամ իոններին։ Ընդհանուր առմամբ, մագնիսական էֆեկտների բացակայության դեպքում ցրման օրենքը ձև է ընդունում

Այնտեղ, որտեղ k ալիքի թիվը ընդհանուր բարդ մեծություն է, որի երևակայական մասը նկարագրում է էլեկտրամագնիսական ալիքի ամպլիտուդի նվազումը, դա միջավայրի հաճախականությունից կախված բարդ թույլատրելիությունն է։
Անիզոտրոպ միջավայրերում էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի վեկտորների ուղղությունը պարտադիր չէ, որ ուղղահայաց լինի ալիքի տարածման ուղղությանը։ Այնուամենայնիվ, էլեկտրական և մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորների ուղղությունը պահպանում է այս հատկությունը:
Միջավայրում, որոշակի պայմաններում, կարող է տարածվել էլեկտրամագնիսական ալիքի մեկ այլ տեսակ՝ երկայնական էլեկտրամագնիսական ալիք, որի համար էլեկտրական դաշտի ուժգնության վեկտորի ուղղությունը համընկնում է ալիքի տարածման ուղղության հետ։
Քսաներորդ դարի սկզբին սև մարմնի ճառագայթման սպեկտրը բացատրելու համար Մաքս Պլանկն առաջարկեց, որ էլեկտրամագնիսական ալիքներն արտանետվում են քվանտներով՝ հաճախականությանը համաչափ էներգիայով։ Մի քանի տարի անց Ալբերտ Էյնշտեյնը, բացատրելով ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի ֆենոմենը, ընդլայնեց այս գաղափարը՝ ենթադրելով, որ էլեկտրամագնիսական ալիքները կլանվում են նույն քվանտներով։ Այսպիսով, պարզ դարձավ, որ էլեկտրամագնիսական ալիքները բնութագրվում են որոշ հատկություններով, որոնք նախկինում վերագրվում էին նյութական մասնիկներին՝ կորպուսկուլներին։
Այս գաղափարը կոչվում է կորպուսկուլյար ալիքային դուալիզմ։

Ջ.Մաքսվելը 1864 թվականին ստեղծեց էլեկտրամագնիսական դաշտի տեսությունը, ըստ որի էլեկտրական և մագնիսական դաշտերը գոյություն ունեն որպես մեկ ամբողջության՝ էլեկտրամագնիսական դաշտի փոխկապակցված բաղադրիչներ։ Տարածությունում, որտեղ կա փոփոխական մագնիսական դաշտ, փոփոխական էլեկտրական դաշտը գրգռված է, և հակառակը:

Էլեկտրամագնիսական դաշտ- նյութի տեսակներից մեկը, որը բնութագրվում է անընդհատ փոխադարձ փոխակերպմամբ կապված էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի առկայությամբ.

Էլեկտրամագնիսական դաշտը տարածվում է տիեզերքում էլեկտրամագնիսական ալիքների տեսքով։ Լարվածության վեկտորի տատանումներ Եև մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորը Բտեղի են ունենում փոխադարձ ուղղահայաց հարթություններում և ալիքի տարածման ուղղությանը (արագության վեկտոր) ուղղահայաց։

Այդ ալիքներն արտանետվում են տատանվող լիցքավորված մասնիկների միջոցով, որոնք միաժամանակ շարժվում են հաղորդիչում արագացումով։ Երբ հաղորդիչում լիցք է շարժվում, առաջանում է փոփոխական էլեկտրական դաշտ, որն առաջացնում է փոփոխական մագնիսական դաշտ, իսկ վերջինս էլ իր հերթին առաջացնում է փոփոխական էլեկտրական դաշտի առաջացում արդեն իսկ լիցքից ավելի մեծ հեռավորության վրա և այլն։

Ժամանակի ընթացքում տարածության մեջ տարածվող էլեկտրամագնիսական դաշտը կոչվում է էլեկտրամագնիսական ալիք.

Էլեկտրամագնիսական ալիքները կարող են տարածվել վակուումում կամ որևէ այլ նյութում։ Էլեկտրամագնիսական ալիքները լույսի արագությամբ շարժվում են վակուումում c=3 10 8 մ/վ. Նյութի մեջ էլեկտրամագնիսական ալիքի արագությունը փոքր է, քան վակուումում։ Էլեկտրամագնիսական ալիքը էներգիա է կրում:

Էլեկտրամագնիսական ալիքն ունի հետևյալ հիմնական հատկությունները.տարածվում է ուղիղ գծով, ընդունակ է բեկման, անդրադարձման, ունի դիֆրակցիայի, միջամտության, բևեռացման երևույթներ։ Այս բոլոր հատկություններն են լույսի ալիքներէլեկտրամագնիսական ճառագայթման սանդղակում զբաղեցնելով ալիքների երկարությունների համապատասխան տիրույթը։

Մենք գիտենք, որ էլեկտրամագնիսական ալիքների երկարությունը շատ տարբեր է։ Դիտելով էլեկտրամագնիսական ալիքների սանդղակը, որը ցույց է տալիս տարբեր ճառագայթների ալիքի երկարությունները և հաճախականությունները, մենք առանձնացնում ենք 7 միջակայք. ցածր հաճախականության ճառագայթում, ռադիոհաղորդում, ինֆրակարմիր ճառագայթներ, տեսանելի լույս, ուլտրամանուշակագույն ճառագայթներ, ռենտգենյան ճառագայթներև գամմա ճառագայթում:

• ցածր հաճախականության ալիքներ . Ճառագայթման աղբյուրներ՝ բարձր հաճախականության հոսանքներ, գեներատոր փոփոխական հոսանք, էլեկտրական մեքենաներ. Դրանք օգտագործվում են մետաղների հալման և կարծրացման, մշտական ​​մագնիսների արտադրության համար, էլեկտրաարդյունաբերության մեջ։
• ռադիոալիքներ առաջանում են ռադիո և հեռուստատեսային կայանների ալեհավաքներում, բջջային հեռախոսներում, ռադարներում և այլն: Դրանք օգտագործվում են ռադիոկապի, հեռուստատեսության և ռադարներում:
• ինֆրակարմիր ալիքներ բոլոր տաքացած մարմինները ճառագայթում են: Կիրառումը՝ հրակայուն մետաղների հալում, կտրում, լազերային եռակցում, մառախուղի և մթության մեջ լուսանկարում, փայտի, մրգերի և հատապտուղների չորացում, գիշերային տեսողության սարքեր։
• տեսանելի ճառագայթում. Աղբյուրներ - Արև, էլեկտրական և լյումինեսցենտային լամպ, էլեկտրական աղեղ, լազեր: Կիրառումներ՝ լուսավորություն, ֆոտոէլեկտրական էֆեկտ, հոլոգրաֆիա։
• ուլտրամանուշակագույն ճառագայթում . Աղբյուրներ՝ Արև, տիեզերք, գազահեռացման (քվարց) լամպ, լազեր։ Այն կարող է սպանել պաթոգեն բակտերիաները: Այն օգտագործվում է կենդանի օրգանիզմների կարծրացման համար։
• ռենտգեն ճառագայթում .

Էլեկտրամագնիսական ալիքները (որոնց աղյուսակը կներկայացնենք ստորև) մագնիսական և էլեկտրական դաշտերի շեղումներ են, որոնք բաշխված են տարածության մեջ։ Դրանց մի քանի տեսակներ կան. Ֆիզիկան այս խանգարումների ուսումնասիրությունն է: Էլեկտրամագնիսական ալիքները ձևավորվում են այն պատճառով, որ էլեկտրական փոփոխական դաշտը առաջացնում է մագնիսական դաշտ, և դա, իր հերթին, առաջացնում է էլեկտրական:

Հետազոտության պատմություն

Առաջին տեսությունները, որոնք կարելի է համարել էլեկտրամագնիսական ալիքների մասին վարկածների ամենահին տարբերակները, թվագրվում են առնվազն Հյուգենսի ժամանակներից։ Այդ ժամանակահատվածում ենթադրությունները հասել են ընդգծված քանակական զարգացման։ Հյուգենսը 1678 թվականին հրապարակեց տեսության մի տեսակ «ուրվագծեր»՝ «Տրակտատ լույսի մասին»։ 1690 թվականին նա հրատարակեց նաև մեկ այլ ուշագրավ աշխատություն. Այն ուրվագծեց արտացոլման, բեկման որակական տեսությունն այն տեսքով, որով այն դեռ ներկայացված է դպրոցական դասագրքերում («Էլեկտրամագնիսական ալիքներ», 9-րդ դասարան)։

Միևնույն ժամանակ ձևակերպվեց Հյուգենսի սկզբունքը. Նրա օգնությամբ հնարավոր է դարձել ուսումնասիրել ալիքային ճակատի շարժումը։ Այս սկզբունքը հետագայում մշակվել է Ֆրենելի աշխատություններում։ Հյուգենս-Ֆրենսելի սկզբունքը առանձնահատուկ նշանակություն ուներ դիֆրակցիայի և լույսի ալիքային տեսության մեջ։

1660-1670-ական թվականներին Հուկը և Նյուտոնը մեծ փորձարարական և տեսական ներդրում ունեցան հետազոտության մեջ։ Ո՞վ է հայտնաբերել էլեկտրամագնիսական ալիքները: Ո՞վ է իրականացրել դրանց գոյությունն ապացուցող փորձերը: Որո՞նք են էլեկտրամագնիսական ալիքների տեսակները: Այս մասին ավելի ուշ:

Մաքսվելի հիմնավորումը

Մինչ խոսել այն մասին, թե ով է հայտնաբերել էլեկտրամագնիսական ալիքները, պետք է ասել, որ առաջին գիտնականը, ով ընդհանրապես կանխատեսել է դրանց գոյությունը, Ֆարադեյն է։ Նա իր վարկածն առաջ քաշեց 1832 թ. Հետագայում տեսությունը զարգացրեց Մաքսվելը։ 1865 թվականին նա ավարտեց այս աշխատանքը։ Արդյունքում Մաքսվելը խիստ մաթեմատիկորեն ձեւակերպեց տեսությունը՝ հիմնավորելով դիտարկվող երեւույթների առկայությունը։ Նա նաև որոշեց էլեկտրամագնիսական ալիքների տարածման արագությունը, որը համընկավ լույսի արագության այն ժամանակ օգտագործվող արժեքի հետ։ Սա իր հերթին թույլ տվեց նրան հիմնավորել այն վարկածը, որ լույսը դիտարկվող ճառագայթման տեսակներից մեկն է։

Փորձարարական բացահայտում

Մաքսվելի տեսությունն իր հաստատումը գտավ 1888 թվականին Հերցի փորձերում։ Այստեղ պետք է ասել, որ գերմանացի ֆիզիկոսն իր փորձերն իրականացրել է տեսությունը հերքելու նպատակով՝ չնայած դրա մաթեմատիկական հիմնավորմանը։ Այնուամենայնիվ, իր փորձերի շնորհիվ Հերցը դարձավ առաջինը, ով գործնականում հայտնաբերեց էլեկտրամագնիսական ալիքներ։ Բացի այդ, գիտնականն իր փորձերի ընթացքում բացահայտել է ճառագայթման հատկություններն ու բնութագրերը։

Հերցը ստացել է էլեկտրամագնիսական տատանումներ և ալիքներ՝ վիբրատորում արագ փոփոխվող հոսքի մի շարք իմպուլսների գրգռման միջոցով՝ օգտագործելով լարման ավելացված աղբյուր։ Բարձր հաճախականության հոսքերը կարելի է հայտնաբերել օղակի միջոցով: Այս դեպքում տատանումների հաճախականությունը կլինի այնքան բարձր, այնքան բարձր կլինի դրա հզորությունը և ինդուկտիվությունը: Բայց միևնույն ժամանակ, բարձր հաճախականությունը ինտենսիվ հոսքի երաշխիք չէ։ Իր փորձերն իրականացնելու համար Հերցն օգտագործել է բավականին պարզ սարք, որն այսօր կոչվում է «Հերց վիբրատոր»։ Սարքը բաց տիպի տատանողական շղթա է։

Հերցի փորձի դիագրամ

Ճառագայթման գրանցումն իրականացվել է ընդունիչ վիբրատորի միջոցով։ Այս սարքն ուներ նույն դիզայնը, ինչ ճառագայթող սարքը։ Էլեկտրամագնիսական ալիքի ազդեցության տակ փոփոխական դաշտընդունող սարքում հուզվել է հոսանքի տատանում: Եթե ​​այս սարքում նրա բնական հաճախականությունն ու հոսքի հաճախականությունը համընկնում էին, ապա ռեզոնանս է առաջանում։ Արդյունքում ընդունող սարքում անկարգություններ են առաջացել ավելի մեծ ամպլիտուդով։ Հետազոտողը հայտնաբերել է դրանք՝ դիտարկելով հաղորդիչների միջև առկա կայծերը փոքր բացվածքով:

Այսպիսով, Հերցը դարձավ առաջինը, ով հայտնաբերեց էլեկտրամագնիսական ալիքները, ապացուցեց նրանց հաղորդիչներից լավ արտացոլվելու ունակությունը: Նա գործնականում հիմնավորել է կանգնած ճառագայթման առաջացումը։ Բացի այդ, Հերցը որոշել է օդում էլեկտրամագնիսական ալիքների տարածման արագությունը։

Բնութագրերի ուսումնասիրություն

Էլեկտրամագնիսական ալիքները տարածվում են գրեթե բոլոր միջավայրերում: Մի տարածության մեջ, որը լցված է նյութով, ճառագայթումը որոշ դեպքերում կարող է բավականին լավ բաշխվել: Բայց միևնույն ժամանակ նրանք որոշակիորեն փոխում են իրենց վարքը։

Վակուումում էլեկտրամագնիսական ալիքները որոշվում են առանց թուլացման: Նրանք բաշխվում են ցանկացած, կամայականորեն մեծ հեռավորության վրա: Ալիքների հիմնական բնութագրերը ներառում են բևեռացումը, հաճախականությունը և երկարությունը: Հատկությունների նկարագրությունը կատարվում է էլեկտրադինամիկայի շրջանակներում։ Այնուամենայնիվ, ֆիզիկայի ավելի կոնկրետ ճյուղերը զբաղվում են սպեկտրի որոշակի շրջաններում ճառագայթման բնութագրերով: Դրանք ներառում են, օրինակ, օպտիկա:

Բարձր էներգիայի բաժինը վերաբերում է կարճ ալիքի սպեկտրային ծայրի կոշտ էլեկտրամագնիսական ճառագայթման ուսումնասիրությանը։ Հաշվի առնելով ժամանակակից գաղափարները՝ դինամիկան դադարում է լինել ինքնուրույն դիսցիպլին և զուգակցվում է մեկ տեսության մեջ։

Հատկությունների ուսումնասիրության մեջ կիրառվող տեսություններ

Այսօր կան տարբեր մեթոդներ, նպաստելով տատանումների դրսևորումների և հատկությունների մոդելավորմանը և ուսումնասիրությանը։ Ապացուցված և ավարտված տեսություններից ամենահիմնարարը քվանտային էլեկտրադինամիկան է: Դրանից որոշակի պարզեցումների միջոցով հնարավոր է դառնում ստանալ հետևյալ մեթոդները, որոնք լայնորեն կիրառվում են տարբեր ոլորտներում.

Համեմատաբար ցածր հաճախականության ճառագայթման նկարագրությունը մակրոսկոպիկ միջավայրում իրականացվում է դասական էլեկտրադինամիկայի միջոցով: Այն հիմնված է Մաքսվելի հավասարումների վրա։ Միաժամանակ կիրառական հավելվածներում կան պարզեցումներ։ Օպտիկական ուսումնասիրությունը օգտագործում է օպտիկա: Ալիքի տեսությունը կիրառվում է այն դեպքերում, երբ օպտիկական համակարգի որոշ մասեր չափերով մոտ են ալիքի երկարություններին։ Քվանտային օպտիկա օգտագործվում է, երբ ֆոտոնների ցրման և կլանման գործընթացները կարևոր են։

Երկրաչափական օպտիկական տեսություն- սահմանափակող դեպք, երբ թույլատրվում է ալիքի երկարության անտեսումը. Կան նաև մի քանի կիրառական և հիմնարար բաժիններ։ Դրանք ներառում են, օրինակ, աստղաֆիզիկան, տեսողական ընկալման և ֆոտոսինթեզի կենսաբանությունը և ֆոտոքիմիան: Ինչպե՞ս են դասակարգվում էլեկտրամագնիսական ալիքները: Ստորև ներկայացված է աղյուսակը, որը ցույց է տալիս խմբերի բաշխումը:

Դասակարգում

Կան էլեկտրամագնիսական ալիքների հաճախականության միջակայքեր: Նրանց միջեւ չկան կտրուկ անցումներ, երբեմն դրանք համընկնում են միմյանց: Նրանց միջև սահմանները բավականին կամայական են։ Շնորհիվ այն բանի, որ հոսքը բաշխվում է անընդհատ, հաճախականությունը կոշտորեն կապված է երկարության հետ: Ստորև ներկայացված են էլեկտրամագնիսական ալիքների միջակայքերը:

Ուլտրակարճ ճառագայթումը սովորաբար բաժանվում է միկրոմետրի (ենթամիլիմետր), միլիմետրի, սանտիմետրի, դեցիմետրի, մետրի: Եթե ​​էլեկտրամագնիսական ճառագայթում մետրից պակաս, ապա այն սովորաբար կոչվում է գերբարձր հաճախականության (SHF) տատանում։

Էլեկտրամագնիսական ալիքների տեսակները

Վերևում ներկայացված են էլեկտրամագնիսական ալիքների միջակայքերը: Որո՞նք են հոսքերի տեսակները: Խումբը ներառում է գամմա և ռենտգենյան ճառագայթներ: Միևնույն ժամանակ, պետք է ասել, որ և՛ ուլտրամանուշակագույն, և՛ նույնիսկ տեսանելի լույսն ընդունակ են իոնացնող ատոմները։ Այն սահմանները, որոնցում գտնվում են գամմա և ռենտգենյան հոսքերը, որոշվում են բավականին պայմանականորեն: Որպես ընդհանուր կողմնորոշում ընդունված են 20 eV - 0.1 MeV սահմանները։ Նեղ իմաստով գամմա հոսքերը արտանետվում են միջուկից, ռենտգենյան ճառագայթները՝ էլեկտրոններից։ ատոմային պատյանցածրադիր ուղեծրերից էլեկտրոնները թակելու գործընթացում։ Այնուամենայնիվ, այս դասակարգումը կիրառելի չէ կոշտ ճառագայթման համար, որն առաջանում է առանց միջուկների և ատոմների մասնակցության:

Ռենտգենային հոսքերը ձևավորվում են, երբ լիցքավորված արագ մասնիկները (պրոտոններ, էլեկտրոններ և այլն) դանդաղում են և ատոմային էլեկտրոնային թաղանթների ներսում տեղի ունեցող գործընթացների արդյունքում։ Գամմա տատանումները առաջանում են ատոմների միջուկների ներսում տեղի ունեցող գործընթացների և տարրական մասնիկների փոխակերպման արդյունքում։

ռադիոհոսքեր

Պայմանավորված մեծ նշանակություն ունիերկարությունները, այս ալիքները կարելի է դիտարկել առանց հաշվի առնելու միջավայրի ատոմական կառուցվածքը։ Բացառություն են կազմում միայն ամենակարճ հոսքերը, որոնք հարում են սպեկտրի ինֆրակարմիր շրջանին։ Ռադիո տիրույթում տատանումների քվանտային հատկությունները բավականին թույլ են դրսևորվում։ Այնուամենայնիվ, դրանք պետք է հաշվի առնել, օրինակ, մոլեկուլային ժամանակի և հաճախականության ստանդարտները վերլուծելիս սարքավորումների մի քանի կելվինի ջերմաստիճանի սառեցման ժամանակ:

Քվանտային հատկությունները հաշվի են առնվում նաև միլիմետրային և սանտիմետրային տիրույթներում տատանվողների և ուժեղացուցիչների նկարագրության ժամանակ։ Ռադիո հոսքը ձևավորվում է համապատասխան հաճախականության հաղորդիչների միջոցով փոփոխական հոսանքի շարժման ժամանակ։ Տիեզերքում անցնող էլեկտրամագնիսական ալիքը գրգռում է համապատասխան ալիքը: Այս հատկությունը օգտագործվում է ռադիոտեխնիկայում ալեհավաքների նախագծման մեջ:

Տեսանելի հոսքեր

Ուլտրամանուշակագույն և ինֆրակարմիր տեսանելի ճառագայթումբառի լայն իմաստով կազմում է սպեկտրի այսպես կոչված օպտիկական մասը։ Այս շրջանի ընտրությունը որոշվում է ոչ միայն համապատասխան գոտիների մոտիկությամբ, այլ նաև հետազոտության մեջ օգտագործվող և հիմնականում տեսանելի լույսի ուսումնասիրության ընթացքում մշակված գործիքների նմանությամբ։ Դրանք ներառում են, մասնավորապես, հայելիներ և ճառագայթման կենտրոնացման ոսպնյակներ, դիֆրակցիոն ցանցեր, պրիզմաներ և այլն:

Օպտիկական ալիքների հաճախականությունները համեմատելի են մոլեկուլների և ատոմների հաճախականությունների հետ, իսկ դրանց երկարությունները համեմատելի են միջմոլեկուլային հեռավորությունների և մոլեկուլային չափերի հետ։ Ուստի այս ոլորտում նշանակալի են դառնում այն ​​երեւույթները, որոնք պայմանավորված են նյութի ատոմական կառուցվածքով։ Նույն պատճառով լույսը, ալիքային հատկությունների հետ մեկտեղ, ունի նաև քվանտային հատկություններ։

Օպտիկական հոսքերի առաջացումը

Ամենահայտնի աղբյուրը Արևն է։ Աստղի մակերեսը (ֆոտոսֆերան) ունի 6000 Կելվին ջերմաստիճան և արձակում է վառ սպիտակ լույս։ Շարունակական սպեկտրի ամենաբարձր արժեքը գտնվում է «կանաչ» գոտում՝ 550 նմ։ Կա նաև առավելագույն տեսողական զգայունություն: Օպտիկական տիրույթում տատանումները տեղի են ունենում, երբ մարմինները տաքացվում են: Հետևաբար, ինֆրակարմիր հոսքերը կոչվում են նաև ջերմային:

Որքան ուժեղ է մարմնի տաքացումը, այնքան բարձր է հաճախականությունը, որտեղ գտնվում է սպեկտրի առավելագույնը: Ջերմաստիճանի որոշակի բարձրացմամբ նկատվում է ջերմություն (փայլ՝ տեսանելի միջակայքում)։ Այս դեպքում սկզբում հայտնվում է կարմիր գույնը, հետո դեղինը և այլն։ Օպտիկական հոսքերի ստեղծումն ու գրանցումը կարող է տեղի ունենալ կենսաբանական և քիմիական ռեակցիաներ, որոնցից մեկն օգտագործվում է լուսանկարչության մեջ։ Երկրի վրա ապրող արարածների մեծ մասի համար ֆոտոսինթեզը գործում է որպես էներգիայի աղբյուր։ Այս կենսաբանական ռեակցիան տեղի է ունենում բույսերում օպտիկական արեգակնային ճառագայթման ազդեցության տակ։

Էլեկտրամագնիսական ալիքների առանձնահատկությունները

Միջավայրի և աղբյուրի հատկությունները ազդում են հոսքերի բնութագրերի վրա: Սա, մասնավորապես, սահմանում է դաշտերի ժամանակային կախվածությունը, որը որոշում է հոսքի տեսակը: Օրինակ, երբ վիբրատորից հեռավորությունը փոխվում է (այն մեծանում է), կորության շառավիղը մեծանում է: Արդյունքում ձևավորվում է հարթ էլեկտրամագնիսական ալիք: Նյութի հետ փոխազդեցությունը տեղի է ունենում նաև տարբեր ձևերով։

Հոսքերի կլանման և արտանետման գործընթացները, որպես կանոն, կարելի է նկարագրել դասական էլեկտրադինամիկական հարաբերությունների միջոցով։ Օպտիկական շրջանի ալիքների և կոշտ ճառագայթների համար, առավել ևս, պետք է հաշվի առնել դրանց քվանտային բնույթը։

Հոսքի աղբյուրներ

Չնայած ֆիզիկական տարբերությանը, ամենուր՝ ռադիոակտիվ նյութում, հեռուստատեսային հաղորդիչում, շիկացած լամպում, հուզվում են էլեկտրամագնիսական ալիքները: էլեկտրական լիցքերորոնք շարժվում են արագացումով։ Աղբյուրների երկու հիմնական տեսակ կա՝ մանրադիտակային և մակրոսկոպիկ: Առաջինում կա լիցքավորված մասնիկների կտրուկ անցում մեկ մակարդակից մյուսը մոլեկուլների կամ ատոմների ներսում։

Մանրադիտակային աղբյուրները արձակում են ռենտգեն, գամմա, ուլտրամանուշակագույն, ինֆրակարմիր, տեսանելի, իսկ որոշ դեպքերում՝ երկար ալիքային ճառագայթում։ Վերջինիս օրինակն է ջրածնի սպեկտրի գիծը, որը համապատասխանում է 21 սմ ալիքի։Այս երեւույթը առանձնահատուկ նշանակություն ունի ռադիոաստղագիտության մեջ։

Մակրոսկոպիկ աղբյուրները արտանետիչներ են, որոնցում հաղորդիչների ազատ էլեկտրոնները կատարում են պարբերական համաժամանակյա տատանումներ։ Այս կատեգորիայի համակարգերում հոսքերն առաջանում են միլիմետրից մինչև ամենաերկարը (էլեկտրագծերում):

Հոսքերի կառուցվածքը և ուժը

Արագացումով և պարբերաբար փոփոխվող հոսանքները միմյանց վրա ազդում են որոշակի ուժերով: Ուղղությունը և դրանց մեծությունը կախված են այնպիսի գործոններից, ինչպիսիք են տարածքի չափն ու կոնֆիգուրացիան, որտեղ պարունակվում են հոսանքները և լիցքերը, դրանց հարաբերական ուղղությունը և մեծությունը: Էական ազդեցություն ունեն նաև որոշակի միջավայրի էլեկտրական բնութագրերը, ինչպես նաև լիցքերի կոնցենտրացիայի և աղբյուրի հոսանքների բաշխման փոփոխությունները:

Հետ կապված ընդհանուր բարդությունխնդրի հայտարարություն, անհնար է ուժերի օրենքը ներկայացնել մեկ բանաձևի տեսքով: Կառուցվածքը, որը կոչվում է էլեկտրամագնիսական դաշտ, և անհրաժեշտության դեպքում համարվում է մաթեմատիկական օբյեկտ, որոշվում է լիցքերի և հոսանքների բաշխմամբ։ Այն իր հերթին ստեղծվում է տվյալ աղբյուրի կողմից՝ հաշվի առնելով սահմանային պայմանները։ Պայմանները որոշվում են փոխազդեցության գոտու ձևով և նյութի բնութագրերով: Եթե ​​մենք խոսում ենք անսահմանափակ տարածքի մասին, ապա այս հանգամանքները լրացվում են։ Որպես հատուկ լրացուցիչ պայմաննման դեպքերում ի հայտ է գալիս ճառագայթային վիճակը։ Դրա շնորհիվ ապահովված է դաշտի «ճիշտ» պահվածքը անսահմանության վրա։

Ուսումնասիրության ժամանակացույց

Լոմոնոսովն իր որոշ դրույթներում ակնկալում է էլեկտրամագնիսական դաշտի տեսության որոշակի պոստուլատներ՝ մասնիկների «պտտվող» (պտտվող) շարժում, լույսի «տատանվող» (ալիքային) տեսություն, դրա ընդհանրությունը էլեկտրաէներգիայի էության հետ և այլն։ Ինֆրակարմիր հոսքերը. հայտնաբերվել է 1800 թվականին Հերշելի (անգլիացի գիտնականների) կողմից, իսկ հաջորդ՝ 1801 թվականին, ուլտրամանուշակագույնը նկարագրվել է Ռիտերի կողմից։ Ուլտրամանուշակագույն միջակայքից ավելի կարճ ճառագայթումը հայտնաբերվել է Ռենտգենի կողմից 1895 թվականին, նոյեմբերի 8-ին: Հետագայում այն ​​կոչվեց ռենտգեն:

Էլեկտրամագնիսական ալիքների ազդեցությունն ուսումնասիրվել է բազմաթիվ գիտնականների կողմից։ Այնուամենայնիվ, Նարկևիչ-Յոդկոն (բելառուս գիտնական) առաջինն էր, ով ուսումնասիրեց հոսքերի հնարավորությունները և դրանց շրջանակը։ Ուսումնասիրել է հոսքերի հատկությունները գործնական բժշկության հետ կապված։ Գամմա ճառագայթումը հայտնաբերել է Փոլ Ուիլարդը 1900 թվականին։ Նույն ժամանակահատվածում Պլանկը տեսական ուսումնասիրություններ է անցկացրել սև մարմնի հատկությունների վերաբերյալ։ Ուսումնասիրության ընթացքում նա բացահայտել է գործընթացի քվանտային բնույթը։ Նրա աշխատանքը զարգացման սկիզբն էր: Այնուհետև հրատարակվեցին Պլանկի և Էյնշտեյնի մի քանի աշխատություններ: Նրանց հետազոտությունը հանգեցրեց այնպիսի հասկացության ձևավորմանը, ինչպիսին ֆոտոնն է։ Սա իր հերթին հիմք դրեց քվանտային տեսության ստեղծմանը։ էլեկտրամագնիսական հոսքեր. Նրա զարգացումը շարունակվեց քսաներորդ դարի առաջատար գիտնականների աշխատություններում։

Հետագա հետազոտություններն ու աշխատանքները էլեկտրամագնիսական ճառագայթման քվանտային տեսության և նյութի հետ դրա փոխազդեցության վրա ի վերջո հանգեցրին քվանտային էլեկտրադինամիկայի ձևավորմանն այն տեսքով, որով այն կա այսօր: Այս հարցի ուսումնասիրությամբ զբաղվող ականավոր գիտնականներից, բացի Էյնշտեյնից և Պլանկից, պետք է նշել Բորը, Բոզը, Դիրակը, դե Բրոյլը, Հայզենբերգը, Թոմոնագան, Շվինգերը, Ֆեյնմանը։

Եզրակացություն

Ֆիզիկայի արժեքը ժամանակակից աշխարհբավականաչափ մեծ: Գրեթե այն ամենը, ինչ այսօր օգտագործվում է մարդու կյանքում, հայտնվել է շնորհիվ գործնական օգտագործումմեծ գիտնականների հետազոտությունները։ Էլեկտրամագնիսական ալիքների հայտնաբերումը և դրանց ուսումնասիրությունը, մասնավորապես, հանգեցրին սովորական, իսկ ավելի ուշ բջջային հեռախոսների՝ ռադիոհաղորդիչների ստեղծմանը։ Հատուկ նշանակություն գործնական օգտագործումնման տեսական գիտելիքներ ունի բժշկության, արդյունաբերության, տեխնիկայի բնագավառում։

Այս լայն տարածումը պայմանավորված է գիտության քանակական բնույթով։ Ամեն ինչ ֆիզիկական փորձերհիմնված են չափումների, ուսումնասիրվող երևույթների հատկությունների համեմատում առկա ստանդարտների հետ։ Այդ նպատակով կարգապահության շրջանակներում համալիր չափիչ գործիքներև միավորներ։ Մի շարք օրինաչափություններ ընդհանուր են բոլոր գոյություն ունեցող նյութական համակարգերի համար։ Օրինակ՝ էներգիայի պահպանման օրենքները համարվում են ընդհանուր ֆիզիկական օրենքներ։

Գիտությունը որպես ամբողջություն շատ դեպքերում կոչվում է հիմնարար: Սա առաջին հերթին պայմանավորված է նրանով, որ այլ առարկաներ տալիս են նկարագրություններ, որոնք էլ իրենց հերթին ենթարկվում են ֆիզիկայի օրենքներին։ Այսպիսով, քիմիայում ուսումնասիրվում են ատոմները, դրանցից առաջացած նյութերը, փոխակերպումները։ Բայց Քիմիական հատկություններմարմինները սահմանվում են ֆիզիկական բնութագրերըմոլեկուլներ և ատոմներ. Այս հատկությունները նկարագրում են ֆիզիկայի այնպիսի ճյուղեր, ինչպիսիք են էլեկտրամագնիսականությունը, թերմոդինամիկան և այլն։