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전자파란 무엇인가 - 지식 하이퍼마켓. 전자기파 - 특성 및 특성

많은 패턴 파동 과정보편적인 특성을 가지며 다른 성격의 파동에도 동일하게 유효합니다. 기계적 파동탄성 매체, 수면의 파도, 늘어진 끈 등도 예외는 아니며 전자파, 진동의 전파 과정을 나타냄 전자기장. 그러나 일부 물질 매체에서 전파되는 다른 유형의 파동과 달리 전자기파는 진공에서 전파될 수 있습니다. 전기장과 자기장의 전파에 물질 매체가 필요하지 않습니다. 그러나 전자기파는 진공뿐만 아니라 물질에도 존재할 수 있습니다.

전자파 예측.전자기파의 존재는 전자기장을 설명하는 방정식의 제안 시스템을 분석한 결과 Maxwell에 의해 이론적으로 예측되었습니다. Maxwell은 전하와 전류와 같은 소스가 없는 경우에도 진공 상태의 전자기장이 존재할 수 있음을 보여주었습니다. 소스가 없는 장은 유한한 속도 cm/s로 전파하는 파동의 형태를 가지며, 공간의 각 지점에서 각 순간의 전기장과 자기장의 벡터는 서로 수직이고 파동의 방향에 수직입니다. 번식.

실험적으로, 전자기파는 Maxwell이 죽은 지 10년 후에 Hertz에 의해 발견되고 연구되었습니다.

오픈 바이브레이터.전자기파가 어떻게 실험적으로 얻어질 수 있는지 이해하기 위해 커패시터 플레이트가 떨어져서(그림 176) 이동하는 "개방형" 진동 회로를 고려하십시오. 전기장넓은 공간을 차지합니다. 플레이트 사이의 거리가 증가함에 따라 커패시터의 커패시턴스 C가 감소하고 Thomson 공식에 따라 고유 진동의 주파수가 증가합니다. 인덕터를 와이어 조각으로 교체하면 인덕턴스가 감소하고 고유 주파수가 훨씬 더 증가합니다. 이 경우 이전에 코일 내부에 갇힌 전기뿐만 아니라 자기장도 이제 이 와이어를 덮는 넓은 공간 영역을 차지하게 됩니다.

회로의 진동 주파수 증가 및 선형 치수, 자신의 기간이

진동은 전체 회로를 따라 전자기장의 전파 시간과 비슷합니다. 이것은 그러한 개방 회로에서 자연적인 전자기 진동의 과정이 더 이상 고정된 것으로 간주될 수 없다는 것을 의미합니다.

쌀. 176. 진동 회로에서 개방형 진동기로의 전환

동시에 다른 위치의 전류 강도는 다릅니다. 회로의 끝에서는 항상 0이고 중간(코일이 있던 곳)에서는 최대 진폭으로 진동합니다.

제한적인 경우 발진 회로가 단순히 직선 세그먼트로 바뀌었을 때 어떤 시점에서 회로를 따라 전류 분포가 그림 1에 나와 있습니다. 177a. 이러한 진동자의 전류 세기가 최대가 되는 순간, 이를 덮고 있는 자기장도 최대가 되고 진동자 근처에는 전기장이 없다. 기간의 1/4이 지나면 전류 강도가 사라지고 진동기 근처의 자기장이 사라집니다. 전하는 진동자의 끝부분에 집중되어 있고 분포는 그림 1과 같은 형태를 갖는다. 1776. 이때 진동자 근처의 전기장은 최대입니다.

쌀. 177. 전류 세기가 최대가 되는 순간의 개방진동기에 따른 분포(a), 주기의 1/4 이후 전하 분포(b)

전하와 전류의 이러한 진동, 즉 개방형 진동기의 전자기 진동은 진동자 스프링에 부착된 거대한 몸체를 제거하면 진동자 스프링에서 발생할 수 있는 기계적 진동과 매우 유사합니다. 이 경우 스프링의 개별 부품의 질량을 고려하고 각 요소가 탄성 및 불활성 특성을 모두 갖는 분산 시스템으로 고려해야 합니다. 개방형 전자기 진동자의 경우 각 요소는 동시에 인덕턴스와 커패시턴스를 모두 갖습니다.

진동기의 전기장과 자기장.개방형 진동기에서 진동의 비정상적 특성은 "폐쇄된" 진동 회로의 경우와 같이 진동기로부터 특정 거리에서 개별 섹션에 의해 생성된 필드가 더 이상 서로를 보상하지 않는다는 사실로 이어집니다. 진동이 준정적(quasi-stationary)인 집중 매개변수(lumped parameter), 전기장은 완전히 커패시터 내부에 집중되고 자기장은 코일 내부에 집중됩니다. 전기장과 자기장의 이러한 공간적 분리로 인해 서로 직접적으로 관련되어 있지 않습니다. 상호 변환은 전류-회로를 따른 전하 이동으로 인한 것입니다.

공간에서 전기장과 자기장이 중첩되는 개방형 진동기에서는 자기장의 변화에 ​​따라 와류 전기장이 생성되고 전기장이 변화하면 자기장이 생성되는 상호 영향이 발생합니다. 결과적으로, 진동기로부터 먼 거리에 있는 자유 공간에서 전파되는 그러한 "자체 유지" 필드의 존재가 가능합니다. 이것은 바이브레이터에서 방출되는 전자파입니다.

Hertz의 실험. 1888년 G. Hertz가 실험적으로 전자파를 최초로 얻은 도움으로 진동기는 중간에 작은 공극이 있는 직선 도체였습니다(그림 178a). 이 간격 덕분에 진동기의 두 절반에 상당한 전하가 전달될 수 있습니다. 전위차가 특정 한계값에 도달하면 에어 갭에 고장이 발생하고(스파크 점프) 전하가 이온화된 공기를 통해 진동기의 절반에서 다른 절반으로 흐를 수 있습니다. 개방 회로에서 전자기 진동이 발생했습니다. 고속 교류 전류가 진동자에만 존재하고 전원을 통해 닫히지 않도록 하기 위해 진동자와 소스 사이에 초크를 연결했습니다(그림 178a 참조).

쌀. 178. 헤르츠 진동기

진동기의 고주파 진동은 스파크가 반쪽 사이의 간격을 닫는 한 존재합니다. 진동기에서 이러한 진동의 감쇠는 주로 저항에 대한 줄 손실(폐쇄 진동 회로에서와 같이)이 아니라 전자기파의 복사로 인해 발생합니다.

전자기파를 감지하기 위해 Hertz는 두 번째(수신) 진동기를 사용했습니다(그림 1786). 이미 터에서 오는 파동의 교류 전기장의 작용하에 수신 진동기의 전자는 강제 진동을 수행합니다. 즉, 빠른 교류 전류가 진동기에서 여기됩니다. 수신 진동기의 치수가 방사 진동기의 치수와 동일하면 고유 전자기 진동의 주파수가 일치하고 수신 진동기의 강제 진동은 공진으로 인해 눈에 띄는 값에 도달합니다. 이러한 진동은 수신 진동기의 중간에 있는 미세한 틈으로 스파크가 통과하거나 진동기의 반쪽 사이에 연결된 소형 가스 방출 튜브 G의 빛에 의해 Hertz가 감지했습니다.

Hertz는 전자기파의 존재를 실험적으로 증명했을 뿐만 아니라 처음으로 다른 매체에서의 흡수와 굴절, 금속 표면등. 실험적으로 전자파의 속도를 측정하는 것도 가능했는데, 이는 빛의 속도와 같다는 것이 밝혀졌습니다.

전자기파가 발견되기 훨씬 이전에 측정된 빛의 속도와 전자기파의 속도의 일치는 빛과 전자기파를 식별하고 빛의 전자기 이론을 만드는 출발점이 되었습니다.

전자기파는 방출 후 파동의 전자기장이 소스와 연관되지 않는다는 점에서 필드 소스 없이 존재합니다. 이러한 방식으로 전자기파는 소스와 분리되어 존재하지 않는 정전기 및 자기장과 다릅니다.

전자기파의 방사 메커니즘.전자기파의 복사는 전하의 가속된 이동으로 발생합니다. J. Thomson이 제안한 다음과 같은 간단한 추론을 사용하여 점 전하의 방사형 쿨롱 필드에서 파동의 가로 전기장이 어떻게 발생하는지 이해할 수 있습니다.

쌀. 179. 움직이지 않는 점 전하의 장

점 전하에 의해 생성된 전기장을 고려하십시오. 전하가 정지 상태인 경우 정전기장은 전하에서 나오는 방사형 힘선으로 표시됩니다(그림 179). 어떤 외력의 작용을 받는 전하가 가속도로 움직이기 시작하는 순간에 이 힘의 작용이 멈추고 전하가 일정한 속도로 더 균일하게 움직인다고 가정합니다. 전하 속도 그래프는 다음과 같습니다. 그림에 나와 있습니다. 180.

오랜 시간이 지난 후 이 전하에 의해 생성된 전계선의 그림을 상상해보십시오.전계는 광속 c로 전파되므로,

그러면 전하의 이동으로 인한 전기장의 변화는 반경의 구 외부에 있는 지점에 도달할 수 없습니다. 이 구의 외부에서 필드는 고정 전하에서와 동일합니다(그림 181). 이 필드의 강도(가우스 단위 시스템에서)는 다음과 같습니다.

시간이 지남에 따라 전하의 가속된 이동으로 인해 발생하는 전기장의 전체 변화는 두께의 얇은 구형 층 내부에 있으며, 외부 반지름은 내부 반지름과 동일합니다. 이는 그림 1에 나와 있습니다. 181. 반경의 구 내부에서 전기장은 균일하게 움직이는 전하의 장입니다.

쌀. 180. 충전율 그래프

쌀. 181. 그림의 그래프에 따라 움직이는 전하의 전기장 세기의 선. 180

쌀. 182. 가속 이동 전하의 복사장의 세기 공식 유도

충전 속도가 빛의 속도 c보다 훨씬 낮으면 시간의 이 필드는 처음부터 거리에 위치한 고정 점 전하 필드와 일치합니다(그림 181). 전하 필드는 천천히 일정한 속도로 움직이는 것은 그것과 함께 움직이고, 시간에 따라 전하가 이동한 거리는 Fig. 180, r»t인 경우 동일한 것으로 간주될 수 있습니다.

구형 층 내부의 전기장의 그림은 힘선의 연속성을 감안할 때 쉽게 찾을 수 있습니다. 이렇게 하려면 해당 반경 방향 힘선을 연결해야 합니다(그림 181). 전하의 가속된 운동으로 인한 힘선의 꼬임은 속도 c에서 전하로부터 "달려갑니다". 사이의 힘줄의 꼬임

구체, 이것은 속도 c로 전파하는 우리의 관심 복사장입니다.

복사장을 찾으려면 전하 이동 방향과 특정 각도를 이루는 강도 선 중 하나를 고려하십시오(그림 182). 브레이크 E의 전기장 강도 벡터를 방사형과 횡형의 두 가지 구성 요소로 분해합시다. 방사형 구성 요소는 강도입니다 정전기장, 요금에 의해 생성그에게서 떨어져:

가로 성분은 가속 운동 중에 전하에 의해 방출되는 파동의 전기장의 강도입니다. 이 파동은 반경을 따라 흐르기 때문에 벡터는 파동 전파 방향에 수직입니다. 무화과에서. 182는 다음을 보여줍니다.

여기서 (2)를 대입하면 다음을 찾을 수 있습니다.

비율이 0에서 까지의 시간 간격 동안 전하가 이동한 가속도임을 고려하여 이 식을 다음 형식으로 다시 씁니다.

먼저, 이러한 거리 의존성에 비례하는 정전기장의 세기와 대조적으로, 파동의 전기장의 세기는 중심으로부터의 거리에 반비례하여 감소한다는 사실에 주목하고, 에너지 보존 법칙을 고려하면 예상해야 합니다. 파동이 공허에서 전파될 때 에너지의 흡수가 없기 때문에 어떤 반지름의 구를 통과한 에너지의 양은 동일합니다. 구의 표면적은 반지름의 제곱에 비례하므로 표면 단위를 통과하는 에너지 플럭스는 반지름의 제곱에 반비례해야 합니다. 파동의 전기장의 에너지 밀도가 같다는 것을 고려하면, 우리는 다음과 같은 결론을 내립니다.

또한, 시간의 순간에 공식 (4)의 파동의 전계 강도는 전하의 가속도에 의존하고 순간에 방사되는 파동이 시간 후 거리에 위치한 지점에 도달하는 순간 동일

진동 전하의 복사.이제 전하가 원점 근처에서 약간의 가변 가속도와 함께 직선을 따라 항상 움직인다고 가정해 봅시다. 예를 들어, 고조파 진동을 수행합니다. 있는 한 지속적으로 전자파를 방출합니다. 좌표의 원점에서 떨어진 지점에서의 파동의 전기장 세기는 여전히 식 (4)에 의해 결정되며, 순간의 자기장은 이전 순간의 전하 가속도 a에 의존한다

전하의 움직임을 특정 진폭 A와 주파수 w를 갖는 원점 근처의 조화 진동이라고 하자.

이러한 이동 중 전하의 가속도는 다음 식으로 주어집니다.

전하 가속도를 공식 (5)에 대입하면 다음을 얻습니다.

그러한 파동이 통과하는 동안 임의의 지점에서 전기장의 변화는 주파수의 조화 진동입니다. 즉, 진동하는 전하가 단색 파를 방출합니다. 물론 공식 (8)은 전하 진동 A의 진폭보다 큰 거리에서 유효합니다.

전자기파의 에너지.전하에 의해 방출되는 단색파의 전기장의 에너지 밀도는 공식 (8)을 사용하여 찾을 수 있습니다.

에너지 밀도는 전하 진동 진폭의 제곱과 주파수의 4승에 비례합니다.

모든 변동은 에너지가 한 형태에서 다른 형태로 또는 그 반대로 주기적으로 전환되는 것과 관련이 있습니다. 예를 들어, 기계적 진동자의 진동은 탄성 변형의 운동 에너지와 위치 에너지의 상호 변환을 동반합니다. 회로에서 전자기 진동을 연구할 때 기계적 발진기의 위치 에너지 유사체는 커패시터의 전계 에너지이고 운동 에너지 유사체는 코일 자기장 에너지입니다. 이 유추는 국부적 진동뿐만 아니라 파동 과정에도 유효합니다.

탄성 매질을 여행하는 단색 파동에서 각 지점의 운동 및 위치 에너지 밀도는 두 배의 주파수로 조화 진동을 수행하며 이러한 방식으로 값이 언제든지 일치합니다. 그것은 이동하는 단색 전자기파에서도 동일합니다. 주파수와 조화로운 진동을 만드는 전기장과 자기장의 에너지 밀도는 항상 모든 지점에서 서로 동일합니다.

자기장 에너지 밀도는 유도 B로 다음과 같이 표현됩니다.

진행하는 전자기파에서 전기장과 자기장의 에너지 밀도를 동일시하면 그러한 파동에서 자기장 유도가 전기장 강도와 같은 방식으로 좌표와 시간에 의존한다고 확신합니다. 즉, 진행파에서 자기장 유도와 전기장 세기는 어느 시점에서든 서로 동일합니다(가우스 단위 시스템에서).

전자기파의 에너지 흐름.진행파에서 전자기장의 총 에너지 밀도는 전기장의 에너지 밀도의 두 배입니다(9). 파동에 의해 운반되는 에너지 플럭스 밀도 y는 에너지 밀도와 파동 전파 속도의 곱과 같습니다. 식 (9)를 이용하면 모든 표면을 통과하는 에너지 플럭스가 주파수에 따라 진동함을 알 수 있는데 에너지 플럭스 밀도의 평균값을 구하려면 시간에 따른 식 (9)의 평균을 내야 한다. 평균값이 1/2이므로 다음을 얻습니다.

쌀. 183. 진동 전하에 의해 방출되는 에너지의 각 분포

파동의 에너지 플럭스 밀도는 방향에 따라 다릅니다. 전하 진동이 발생하는 방향에서는 에너지가 전혀 방출되지 않습니다. 가장 큰 수에너지는 이 방향에 수직인 평면에서 방출됩니다.진동 전하에 의해 방출되는 에너지의 각도 분포는 그림 1에 나와 있습니다. 183. 전하가 축을 따라 진동한다

에너지 방향, 즉 다이어그램은 이러한 세그먼트의 끝을 연결하는 선을 보여줍니다.

공간 방향의 에너지 분포는 축을 중심으로 다이어그램을 회전하여 얻은 표면이 특징입니다.

전자기파의 편광.고조파 진동 중에 진동기에 의해 생성된 파동을 단색이라고 합니다. 단색파는 특정 주파수 ω와 파장 X가 특징입니다. 파장과 주파수는 파동 전파 속도 c를 통해 관련됩니다.

진공 상태의 전자기파는 가로 방향입니다. 위의 추론에서 볼 수 있듯이 파동의 전자기장 강도 벡터는 파동 전파 방향에 수직입니다. 그림의 관측점 Р를 통해 그려 봅시다. 184 구는 원점을 중심으로 하며 그 주위에서 방사 전하가 축을 따라 진동합니다. 그것에 평행선과 자오선을 그립니다. 그러면 파동장의 벡터 E는 자오선에 접선 방향으로 향하고 벡터 B는 벡터 E에 수직이고 평행선에 접선 방향으로 향합니다.

이를 확인하기 위해 진행파에서 전기장과 자기장 사이의 관계를 좀 더 자세히 살펴보겠습니다. 파동 방출 후 이러한 필드는 더 이상 소스와 연관되지 않습니다. 파동의 전기장이 변하면 자기장이 발생하며, 그 힘의 선은 변위 전류 연구에서 보았듯이 전기장의 힘의 선에 수직입니다. 변화하는 이 교류 자기장은 차례로 소용돌이 전기장의 출현으로 이어지며, 이는 자기장을 생성한 자기장에 수직입니다. 따라서 파동이 전파되는 동안 전기장과 자기장은 항상 서로 수직을 유지하면서 서로를 지지합니다. 진행파에서 전기장과 자기장의 변화는 서로 위상이 같기 때문에 파동의 순간적인 "초상화"(벡터 E와 B 다른 점전파 방향을 따른 선)은 그림 1과 같은 형태를 갖는다. 185. 이러한 파동을 선형 편파라고 합니다. 고조파 진동 전하는 모든 방향으로 선형 편파를 방출합니다. 임의의 방향으로 진행하는 선형 편파에서 벡터 E는 항상 같은 평면에 있습니다.

선형 전자기 진동기의 전하는 그러한 진동 운동을 수행하기 때문에 진동기에서 방출되는 전자기파는 선형 편파됩니다. 방출 진동기에 대한 수신 진동기의 방향을 변경하여 이것을 실험적으로 쉽게 검증할 수 있습니다.

쌀. 185. 진행하는 선형 편파의 전기장과 자기장

수신 진동기가 방출 진동기와 평행할 때 신호가 가장 큽니다(그림 178 참조). 수신 진동기를 방출 진동기에 수직으로 돌리면 신호가 사라집니다. 수신 진동기의 전기적 진동은 진동기를 따라 향하는 파동의 전기장의 구성 요소로 인해서만 나타날 수 있습니다. 따라서 이러한 실험은 파동의 전기장이 방사 진동자와 평행함을 나타냅니다.

횡방향 전자기파의 다른 유형의 편광도 가능합니다. 예를 들어, 파동이 통과하는 동안 어떤 지점에서 벡터 E가 전파 방향을 중심으로 균일하게 회전하고 절대값이 변경되지 않으면 파동을 원편파 또는 원편파라고 합니다. 그러한 전자기파의 전기장의 순간 "초상화"가 그림 1에 나와 있습니다. 186.

쌀. 186. 진행하는 원편파의 전기장

원형 편파는 동일한 방향으로 전파하는 동일한 주파수와 진폭을 갖는 두 개의 선형 편파를 더함으로써 얻을 수 있으며, 전기장 벡터는 서로 수직입니다. 각 파동에서 각 지점의 전기장 벡터는 고조파 진동을 수행합니다. 이러한 상호 수직 진동의 합이 결과 벡터의 회전을 초래하려면 위상 편이가 필요합니다.즉, 추가되는 선형 편파가 서로에 대해 파장의 1/4만큼 이동해야 합니다.

파동 운동량과 가벼운 압력.에너지와 함께 전자기파에도 운동량이 있습니다. 파동이 흡수되면 그 운동량은 그것을 흡수하는 물체로 전달됩니다. 따라서 흡수하는 동안 전자파가 장벽에 압력을 가합니다. 파압의 기원과 이 압력의 값은 다음과 같이 설명할 수 있습니다.

직선으로 연출합니다. 그러면 전하 P에 의해 흡수된 전력은 다음과 같습니다.

우리는 입사파의 모든 에너지가 장벽에 의해 흡수된다고 가정합니다. 파동은 단위 시간당 장벽 표면의 단위 면적당 에너지를 가져오기 때문에 수직 입사에서 파동이 가하는 압력은 파동의 에너지 밀도와 동일합니다. 흡수된 전자기파의 압력 힘은 단위당 장벽에 전달 시간 충격은 공식 (15)에 따라 흡수된 에너지를 빛의 속도로 나눈 값과 같습니다. 그리고 이것은 흡수된 전자파가 에너지를 빛의 속도로 나눈 것과 같은 운동량을 가졌다는 것을 의미합니다.

전자파의 압력은 1900년 P. N. Lebedev에 의해 극히 미묘한 실험을 통해 처음으로 실험적으로 발견되었습니다.

닫힌 진동 회로의 준 고정 전자기 진동은 개방형 진동기의 고주파 진동과 어떻게 다릅니까? 기계적인 비유를 해주세요.

전자기 준-고정 진동 동안 폐쇄 회로에서 전자기파가 방출되지 않는 이유를 설명하십시오. 방사선은 왜 발생합니까? 전자기 진동오픈 바이브레이터에서?

전자기파의 여기와 검출에 관한 Hertz의 실험을 설명하고 설명하십시오. 송신 및 수신 진동기에서 스파크 갭은 어떤 역할을 합니까?

전하의 가속된 운동으로 어떻게 세로 정전기장이 방출되는 전자기파의 가로 전기장으로 변하는지 설명하십시오.

에너지 고려 사항을 기반으로 진동기에서 방출되는 구형파의 전기장 강도가 11r로 감소함을 보여줍니다(정전기장과 대조적으로).

단색 전자파 란 무엇입니까? 파장이란 무엇입니까? 주파수와 어떤 관련이 있습니까? 전자기파의 횡방향 특성은 무엇입니까?

전자기파의 편광은 무엇입니까? 어떤 종류의 양극화를 알고 있습니까?

전자기파에 운동량이 있다는 사실을 정당화하기 위해 어떤 주장을 할 수 있습니까?

전자파 압력이 장벽에 발생하는 데 로렌츠 힘의 역할을 설명하십시오.

기술 발전에도 단점이 있습니다. 다양한 전기 구동 기술의 전 세계적인 사용으로 인해 전자기 노이즈라는 이름이 부여된 오염이 발생했습니다. 이 기사에서는이 현상의 성격, 인체에 미치는 영향의 정도 및 보호 조치를 고려할 것입니다.

그것은 무엇이며 방사선 소스

전자기 복사는 자기장 또는 전기장이 교란될 때 발생하는 전자기파입니다. 현대 물리학은 입자파 이원론의 틀 내에서 이 과정을 해석합니다. 즉, 전자기 복사의 최소 부분은 양자이지만 동시에 주요 특성을 결정하는 주파수-파동 특성을 가지고 있습니다.

전자기장 복사의 주파수 스펙트럼을 통해 다음 유형으로 분류할 수 있습니다.

  • 무선 주파수(전파 포함);
  • 열(적외선);
  • 광학적(즉, 눈으로 볼 수 있음);
  • 자외선 스펙트럼 및 경질(이온화)의 방사선.

스펙트럼 범위(전자기 방출 규모)에 대한 자세한 그림은 아래 그림에서 볼 수 있습니다.

방사선원의 성질

기원에 따라 세계 관행에서 전자기파의 방사원은 일반적으로 다음과 같은 두 가지 유형으로 분류됩니다.

  • 인공 기원의 전자기장의 섭동;
  • 자연 소스에서 나오는 방사선.

지구 주변의 자기장에서 오는 복사, 우리 행성 대기의 전기적 과정, 태양 깊은 곳의 핵융합 - 모두 자연적 기원입니다.

인공 소스의 경우 다양한 전기 메커니즘 및 장치의 작동으로 인한 부작용입니다.

그들로부터 나오는 방사선은 낮은 수준과 높은 수준이 될 수 있습니다. 전자기장 복사의 강도 정도는 소스의 전력 수준에 완전히 의존합니다.

높은 EMP 소스의 예는 다음과 같습니다.

  • 전력선은 일반적으로 고전압입니다.
  • 모든 유형의 전기 운송 및 수반되는 기반 시설;
  • 텔레비전 및 라디오 타워, 모바일 및 모바일 통신 스테이션;
  • 전기 네트워크의 전압을 변환하기 위한 설비(특히 변압기 또는 변전소에서 발생하는 파);
  • 전기 기계 발전소가 사용되는 엘리베이터 및 기타 유형의 리프팅 장비.

저준위 방사선을 방출하는 일반적인 소스에는 다음과 같은 전기 장비가 포함됩니다.

  • CRT 디스플레이가 있는 거의 모든 장치(예: 결제 단말기 또는 컴퓨터)
  • 다양한 타입 가전 ​​제품, 철에서 기후 시스템에 이르기까지;
  • 다양한 물체에 전기를 공급하는 엔지니어링 시스템(전원 케이블 뿐만 아니라 소켓, 전기 계량기 등 관련 장비를 의미).

이와 별도로 강한 방사선(X선 기계, MRI 등)을 방출하는 의료에 사용되는 특수 장비를 강조할 가치가 있습니다.

사람에 대한 영향

수많은 연구 과정에서 방사선 생물학자는 실망스러운 결론에 도달했습니다. 전자기파의 장기간 복사는 질병의 "폭발"을 유발할 수 있습니다. 즉, 인체의 병리학 적 과정의 급속한 발전을 유발합니다. 또한, 그들 중 많은 사람들이 유전 적 수준에서 위반을 소개합니다.

비디오: 전자기 방사선이 사람들에게 미치는 영향.
https://www.youtube.com/watch?v=FYWgXyHW93Q

이것은 전자기장 때문입니다. 높은 레벨생물체에 부정적인 영향을 미치는 생물학적 활동. 영향 요인은 다음 구성 요소에 따라 다릅니다.

  • 생성된 방사선의 특성;
  • 얼마나 오래 그리고 어떤 강도로 지속되는지.

전자기적 특성을 지닌 방사선이 인체 건강에 미치는 영향은 현지화에 직접적으로 의존합니다. 지역 및 일반 모두일 수 있습니다. 후자의 경우, 예를 들어 전력선에서 발생하는 방사선과 같은 대규모 조사가 발생합니다.

따라서 국소 조사는 신체의 특정 부분에 미치는 영향을 나타냅니다. 전자시계나 휴대폰에서 나오는 전자파는 국부적 영향의 생생한 예입니다.

이와는 별도로 고주파 전자기 복사가 생명체에 미치는 열적 영향에 주목해야 합니다. 필드 에너지는 다음으로 변환됩니다. 열에너지(분자의 진동으로 인해) 이 효과는 가열에 사용되는 산업용 마이크로파 이미터의 작업을 기반으로 합니다. 다양한 물질. 산업 공정의 이점과 달리 인체에 대한 열 영향은 해로울 수 있습니다. 방사선 생물학의 관점에서 "따뜻한" 전기 장비 근처에 두는 것은 권장되지 않습니다.

일상 생활에서 우리는 정기적으로 방사선에 노출되며 이것은 직장에서뿐만 아니라 집에서 또는 도시를 이동할 때도 발생한다는 점을 고려해야합니다. 시간이 지남에 따라 생물학적 효과가 축적되고 강화됩니다. 전자파 노이즈가 증가함에 따라 뇌의 특징적인 질병이나 신경계. 방사선 생물학은 다소 젊은 과학이므로 전자파로 인한 생물체에 대한 피해는 철저히 연구되지 않았습니다.

그림은 기존 가전제품에서 발생하는 전자파의 수준을 나타낸 것입니다.


전계 강도 수준은 거리에 따라 크게 감소합니다. 즉, 그 효과를 줄이기 위해서는 소스로부터 일정한 거리를 유지하는 것으로 충분하다.

전자기장 복사의 표준(배급)을 계산하는 공식은 관련 GOST 및 SanPiN에 표시됩니다.

방사선 보호

생산에서 흡수 (보호) 스크린은 방사선으로부터 보호하는 수단으로 적극적으로 사용됩니다. 불행히도 집에서 이러한 장비를 사용하여 전자기장 복사로부터 자신을 보호하는 것은 불가능합니다.

  • 전자기장 복사의 영향을 거의 0으로 줄이려면 전력선, 라디오 및 텔레비전 타워에서 최소 25m 떨어진 곳으로 이동해야 합니다(소스의 힘을 고려해야 함).
  • CRT 모니터와 TV의 경우 이 거리는 약 30cm로 훨씬 작습니다.
  • 전자 시계는 베개 가까이에 두지 마십시오. 최적의 거리 5cm 이상인 경우;
  • 라디오와 휴대전화의 경우 2.5cm 이상 가까이 가져가지 않는 것이 좋습니다.

많은 사람들이 고압 전선 근처에 서있는 것이 얼마나 위험한지 알고 있지만 동시에 대부분의 사람들은 일반 가전 제품을 중요하게 생각하지 않습니다. 시스템 장치를 바닥에 두거나 멀리 옮기는 것으로 충분하지만 자신과 사랑하는 사람을 보호할 수 있습니다. 이를 수행한 다음 전자기장 방사선 검출기를 사용하여 컴퓨터에서 배경을 측정하여 감소를 시각적으로 확인하는 것이 좋습니다.

이 조언은 냉장고 배치에도 적용되며, 많은 사람들이 냉장고를 식탁 근처에 두지만 실용적이기는 하지만 안전하지 않습니다.

특정 전기 장비로부터의 정확한 안전 거리를 나타내는 표는 없을 것입니다. 장비 모델과 제조 국가에 따라 배출량이 다를 수 있기 때문입니다. 현재 단일 국제 표준이 없으므로 국가마다 표준에 상당한 차이가 있을 수 있습니다.

플럭스 미터와 같은 특수 장치를 사용하여 방사선의 강도를 정확하게 결정할 수 있습니다. 러시아에서 채택한 표준에 따르면 최대 허용 선량은 0.2μT를 초과해서는 안됩니다. 전자기장 방사 정도를 측정하기 위해 위에서 언급한 장치를 사용하여 아파트에서 측정하는 것이 좋습니다.

Fluxmeter - 전자기장의 복사 정도를 측정하는 장치

방사선에 노출되는 시간을 줄이십시오. 즉, 작동하는 전기 제품에 오랫동안 가까이 있지 마십시오. 예를 들어, 요리하는 동안 항상 전기 스토브 또는 전자 레인지에 서있을 필요가 전혀 없습니다. 전기 장비와 관련하여 따뜻한 것이 항상 안전한 것은 아님을 알 수 있습니다.

사용하지 않을 때는 항상 전기 제품의 전원을 끄십시오. 사람들은 종종 그것을 둡니다. 다양한 장치, 이때 전자기 복사가 전기 공학에서 방출된다는 점을 고려하지 않았습니다. 노트북, 프린터 또는 기타 장비를 끄십시오. 다시 한 번 방사선에 노출될 필요가 없으므로 안전을 기억하십시오.

그것은 공간에서 전자기 상호 작용의 전파 과정입니다.
전자기파는 다음과 같은 일반적인 용어로 설명됩니다. 전자기 현상맥스웰의 방정식. 공간에 전하와 전류가 없는 경우에도 Maxwell의 방정식에는 0이 아닌 해가 있습니다. 이러한 솔루션은 전자기파를 설명합니다.
전하와 전류가 없을 때 Maxwell 방정식은 다음과 같은 형식을 취합니다.

,

rot 연산을 처음 두 방정식에 적용하면 전기장과 자기장의 세기를 결정하기 위한 별도의 방정식을 얻을 수 있습니다.

이러한 방정식은 전형적인 모양파동 방정식. 이들의 분리는 다음 유형의 표현식의 중첩입니다.

Where - 파동 벡터라고 하는 특정 벡터, ? - 순환 주파수라고 하는 숫자, ? - 단계. 양은 전자기파의 전기 및 자기 성분의 진폭입니다. 그것들은 서로 수직이고 절대값이 같습니다. 도입된 각 양의 물리적 해석은 다음과 같습니다.
진공 상태에서 전자기파는 빛의 속도라는 속도로 이동합니다. 빛의 속도는 기본 물리 상수이며 다음과 같이 표시됩니다. 라틴 문자씨. 상대성 이론의 기본 가정에 따르면 빛의 속도는 정보 전달 또는 신체 움직임의 가능한 최대 속도입니다. 이 속도는 299,792,458m/s입니다.
전자파는 주파수가 특징입니다. 회선 주파수를 구별합니까? 그리고 주기적 주파수? = 2??. 주파수에 따라 전자기파는 스펙트럼 범위 중 하나에 속합니다.
전자기파의 또 다른 특성은 파동 벡터입니다. 파동 벡터는 전자기파의 전파 방향과 길이를 결정합니다. 바람 벡터의 절대값을 파수라고 합니다.
전자파의 길이는? = 2? / 케이,여기서 k는 파수입니다.
전자파의 길이는 분산 법칙을 통해 주파수와 관련이 있습니다. 공허한 상황에서 이 연결은 간단합니다.

?? = 씨.

이 비율은 종종 다음과 같이 작성됩니다.

? = ㄷ ㄷ.

동일한 주파수와 파동 벡터를 가진 전자기파는 위상이 다를 수 있습니다.
진공에서 전자기파의 전기장과 자기장의 세기 벡터는 반드시 파동의 전파 방향에 수직입니다. 이러한 파동을 횡파라고 합니다. 수학적으로 이것은 방정식 및 로 설명됩니다. 또한 전기장과 자기장의 세기는 서로 수직이며 공간의 어느 지점에서나 항상 절대값이 동일합니다. E = H. z축이 전파 방향과 일치하도록 좌표계를 선택하면 전자기파의 방향 전기장 강도 벡터에 대한 두 가지 다른 가능성이 있습니다. 절충 자기장이 x축을 따라 향하면 자기장은 y축을 따라 향하고 그 반대도 마찬가지입니다. 이 두 가지 다른 가능성은 상호 배타적이지 않으며 두 가지 다른 극성에 해당합니다. 이 문제는 파동의 편광 문서에서 자세히 설명합니다.
가시광선이 선택된 스펙트럼 범위 주파수 또는 파장(이 양은 관련됨)에 따라 전자기파는 다른 범위로 분류됩니다. 다양한 범위의 파동은 다양한 방식으로 물리적 본체와 상호 작용합니다.
가장 낮은 주파수(또는 가장 긴 파장)를 갖는 전자기파는 무선 범위.라디오 대역은 라디오, 텔레비전, 휴대 전화. 레이더는 무선 범위에서 작동합니다. 전파 범위는 전자파의 길이에 따라 미터, 디세미터, 센티미터, 밀리미터로 나뉩니다.
전자기파는 적외선 영역에 속할 가능성이 높습니다. 적외선 범위에는 신체의 열 복사가 있습니다. 이 진동의 등록은 야간 투시 장치 작동의 기초입니다. 적외선은 신체의 열 진동을 연구하고 원자 구조를 결정하는 데 사용됩니다. 고체, 가스 및 액체.
파장 400~800nm의 전자기파는 가시광선 영역에 속합니다. 가시광선은 주파수와 파장에 따라 색이 다릅니다.
400nm 미만의 파장을 자외선.인간의 눈은 그것들을 구별하지 못하지만 그 속성은 가시 범위의 파도의 속성과 다르지 않습니다. 고주파수와 결과적으로 그러한 빛의 양자 에너지는 생물학적 물체에 자외선이 더 파괴적인 영향을 미칩니다. 지구 표면은 다음으로부터 보호됩니다. 유해한 영향오존층에 의한 자외선. 추가 보호를 위해 자연은 사람들에게 어두운 피부를 부여했습니다. 하지만 자외선비타민 D 생산을 위해 사람이 필요로 하는 이유입니다. 북위, 자외선의 세기가 약한 곳은 피부의 어두운 색을 잃었습니다.
더 높은 주파수의 전자파는 엑스레이범위. 그들은 전자의 감속 중에 형성되는 복사를 연구하는 Roentgen에 의해 발견되었기 때문에 그렇게 불립니다. 외국 문헌에서는 그러한 파동을 엑스레이광선이 그의 이름으로 그를 부르지 않기를 바라는 뢴트겐의 소원을 존중합니다. X선 파동은 물질과 약하게 상호작용하며 밀도가 높을수록 더 강하게 흡수됩니다. 이 사실은 X선 형광투시를 위한 의학에서 사용됩니다. X선 파동은 원소 분석 및 결정체 구조 연구에도 사용됩니다.
주파수가 가장 높고 길이가 가장 짧습니다. ?-선.결과적으로 이러한 광선이 생성됩니다. 핵반응및 소립자 사이의 반응. ?선은 생물학적 물체에 큰 파괴적 영향을 미칩니다. 그러나 그들은 물리학에서 연구하는 데 사용됩니다. 다양한 특성 원자핵.
전자기파의 에너지는 전기장과 자기장의 에너지의 합에 의해 결정됩니다. 공간의 특정 지점에서의 에너지 밀도는 다음과 같이 주어진다.

.

시간 평균 에너지 밀도는 다음과 같습니다.

,

여기서 E 0 = H 0은 파동 진폭입니다.
전자기파의 에너지 플럭스 밀도는 매우 중요합니다. 특히 광학계의 광속을 결정합니다. 전자기파의 에너지 플럭스 밀도는 Umov-Poynting 벡터로 표시됩니다.

매체에서 전자기파의 전파는 진공에서의 전파와 비교하여 많은 특징을 가지고 있습니다. 이러한 특성은 매체의 특성과 관련이 있으며 일반적으로 전자파의 주파수에 따라 다릅니다. 파동의 전기 및 자기 구성 요소는 매체의 분극 및 자화를 유발합니다. 이 매체의 응답은 저주파와 고주파의 경우 동일하지 않습니다. 전자기파의 저주파에서 물질의 전자와 이온은 전기장과 자기장의 세기 변화에 반응할 시간이 있습니다. 매체의 응답은 시간적 변동을 파동으로 추적합니다. 고주파에서 물질의 전자와 이온은 파동의 진동 기간 동안 이동할 시간이 없으므로 매체의 분극 및 자화가 훨씬 적습니다.
저주파의 전자기장은 자유전자가 많은 금속에는 침투하지 못하는데, 이렇게 변위되어 전자파를 완전히 소멸시킨다. 전자파는 플라즈마 주파수라고 불리는 특정 주파수를 초과하는 주파수에서 금속을 관통하기 시작합니다. 플라즈마 주파수보다 낮은 주파수에서 전자파는 금속의 표면층으로 침투할 수 있습니다. 이러한 현상을 피부 효과라고 합니다.
유전체에서는 전자파의 분산 법칙이 바뀝니다. 전자기파가 진공에서 일정한 진폭으로 전파되면 매체에서 흡수로 인해 감쇠합니다. 이 경우 파동의 에너지는 매질의 전자 또는 이온으로 전달됩니다. 전체적으로 자기 효과가 없는 분산 법칙은 다음과 같은 형태를 취합니다.

파수 k가 전자파 진폭의 감소를 설명하는 허수 부분이 전체 복소수인 경우 매질의 주파수 종속 복소 유전율입니다.
등방성 매질에서 전기장과 자기장 벡터의 방향은 파동의 전파 방향과 반드시 ​​수직인 것은 아닙니다. 그러나 전기 및 자기 유도 벡터의 방향은 이러한 특성을 유지합니다.
매체에서 특정 조건에서 다른 유형의 전자기파가 전파될 수 있습니다. 즉, 전계 강도 벡터의 방향이 파동 전파 방향과 일치하는 종파 전자기파입니다.
20세기 초 막스 플랑크는 흑체의 복사 스펙트럼을 설명하기 위해 전자기파가 주파수에 비례하는 에너지를 가진 양자에 의해 방출된다고 제안했습니다. 몇 년 후, 알베르트 아인슈타인은 광전 효과 현상을 설명하면서 전자기파가 동일한 양자에 의해 흡수된다고 가정함으로써 이 아이디어를 확장했습니다. 따라서 전자기파는 이전에 물질 입자, 소체에 기인한 일부 특성을 특징으로 한다는 것이 분명해졌습니다.
이 아이디어를 미립자 파동 이원론이라고합니다.

J. Maxwell은 1864년에 전자기장 이론을 만들었습니다. 이 이론에 따르면 전기장과 자기장은 전자기장이라는 단일 전체의 상호 관련된 구성 요소로 존재합니다. 교류 자기장이 있는 공간에서는 교류 전기장이 여기되고 그 반대도 마찬가지입니다.

전자기장- 연속적인 상호 변환으로 연결된 전기장과 자기장의 존재를 특징으로 하는 물질 유형 중 하나.

전자기장은 전자기파의 형태로 공간에 전파됩니다. 장력 벡터 변동 이자형및 자기 유도 벡터 비서로 수직인 평면에서 발생하고 파동 전파 방향(속도 벡터)에 수직입니다.

이 파동은 진동하는 하전 입자에 의해 방출되며 동시에 도체에서 가속으로 이동합니다. 전하가 도체에서 이동할 때 교류 전기장이 생성되어 교류 자기장을 생성하고 후자는 차례로 전하로부터 더 먼 거리에 교류 전기장이 나타나도록 합니다.

시간이 지남에 따라 공간에서 전파되는 전자기장을 전자기파.

전자기파는 진공이나 다른 물질에서 전파될 수 있습니다. 전자기파는 진공에서 빛의 속도로 이동 c=3 10 8 m/s. 물질에서 전자기파의 속도는 진공보다 느리다. 전자기파는 에너지를 전달합니다.

전자기파는 다음과 같은 기본 속성을 가지고 있습니다.직선으로 전파되며 굴절, 반사가 가능하며 회절, 간섭, 편광 현상이 있습니다. 이러한 모든 속성은 광파전자기 복사의 규모에서 해당 파장 범위를 차지합니다.

우리는 전자기파의 길이가 매우 다르다는 것을 알고 있습니다. 다양한 방사선의 파장과 주파수를 나타내는 전자기파의 규모를 보면 7가지 범위를 구분합니다. 저주파 방사선, 전파 방출, 적외선, 가시광선, 자외선, 엑스레이및 감마선.


  • 저주파 . 방사선원: 고주파 전류, 발전기 교류, 전기차. 그들은 전기 산업에서 영구 자석의 제조인 금속을 녹이고 경화시키는 데 사용됩니다.
  • 전파 라디오 및 텔레비전 방송국, 휴대 전화, 레이더 등의 안테나에서 발생합니다. 라디오 통신, 텔레비전 및 레이더에 사용됩니다.
  • 적외선 모든 가열된 물체는 방사합니다. 적용 분야: 내화 금속의 용융, 절단, 레이저 용접, 안개와 어둠 속에서 촬영, 목재, 과일 및 열매 건조, 야간 투시경 장치.
  • 가시 광선. 소스 - 태양, 전기 및 형광등, 전기 아크, 레이저. 응용 분야: 조명, 광전 효과, 홀로그래피.
  • 자외선 . 출처: 태양, 우주, 가스 방전(석영) 램프, 레이저. 병원성 박테리아를 죽일 수 있습니다. 살아있는 유기체를 경화시키는 데 사용됩니다.
  • 엑스레이 방사선 .

전자기파(아래 표 참조)는 공간에 분포된 자기장 및 전기장의 섭동입니다. 몇 가지 유형이 있습니다. 물리학은 이러한 섭동에 대한 연구입니다. 전자기파는 전기 교류 장이 자기를 생성하고 이것이 차례로 전기를 생성한다는 사실 때문에 형성됩니다.

연구 이력

전자파에 대한 가장 오래된 가설이라고 할 수 있는 최초의 이론은 적어도 호이겐스 시대까지 거슬러 올라갑니다. 그 기간 동안 가정은 현저한 양적 발전에 도달했습니다. 1678년 Huygens는 이론의 일종의 "개요"인 "빛에 대한 논문"을 출판했습니다. 1690년에는 또 다른 주목할만한 작품도 출판했습니다. 그것은 반사, 굴절의 질적 이론을 학교 교과서에 여전히 제시되는 형태로 설명했습니다("전자기파", 9학년).

동시에 Huygens의 원칙이 공식화되었습니다. 그것의 도움으로 파면의 운동을 연구하는 것이 가능해졌습니다. 이 원리는 이후 프레넬의 작업에서 개발되었습니다. Huygens-Fresnel 원리는 회절 이론과 빛의 파동 이론에서 특히 중요했습니다.

1660년대에서 1670년대에 Hooke와 Newton은 연구에 대한 실험적이고 이론적인 공헌을 했습니다. 전자파를 발견한 사람은? 누가 그들의 존재를 증명하는 실험을 했는가? 전자파의 종류는? 이에 대한 자세한 내용은 나중에 설명합니다.

맥스웰의 정당화

전자파를 발견한 사람에 대해 이야기하기 전에 전자파의 존재를 전혀 예측한 최초의 과학자는 패러데이(Faraday)라고 말해야 합니다. 그는 1832년에 자신의 가설을 세웠다. 이 이론은 나중에 Maxwell에 의해 개발되었습니다. 1865년까지 그는 이 작업을 완료했습니다. 결과적으로 Maxwell은 이론을 엄격하게 수학적으로 공식화하여 고려 중인 현상의 존재를 입증했습니다. 그는 또한 전자기파의 전파 속도를 결정했는데, 이는 당시 사용된 빛의 속도 값과 일치했습니다. 이를 통해 그는 빛이 고려 중인 복사 유형 중 하나라는 가설을 입증할 수 있었습니다.

실험적 발견

Maxwell의 이론은 1888년 Hertz의 실험에서 확인되었습니다. 여기서 독일 물리학자는 수학적 정당화에도 불구하고 이론을 반증하기 위해 실험을 수행했다고 말해야합니다. 그러나 그의 실험 덕분에 Hertz는 실제로 전자파를 최초로 발견했습니다. 또한 실험 중에 과학자는 방사선의 특성과 특성을 밝혔습니다.

Hertz는 증가된 전압 소스를 사용하여 진동기에서 빠르게 변화하는 흐름의 일련의 펄스를 여기하여 전자기 진동과 파동을 얻었습니다. 루프를 사용하여 고주파수 스트림을 감지할 수 있습니다. 이 경우 발진 주파수가 높을수록 커패시턴스와 인덕턴스가 높아집니다. 그러나 동시에 높은 주파수는 강렬한 흐름을 보장하지 않습니다. 실험을 수행하기 위해 Hertz는 오늘날 "Hertz 진동기"라고 불리는 상당히 간단한 장치를 사용했습니다. 이 장치는 개방형 발진 회로입니다.

Hertz의 경험 다이어그램

수신 진동기를 사용하여 방사선 등록을 수행했습니다. 이 장치는 방사 장치와 동일한 디자인을 가졌습니다. 전자파의 영향으로 전기 가변 필드전류 진동이 수신 장치에서 여기되었습니다. 이 장치에서 고유 주파수와 흐름의 주파수가 일치하면 공명이 나타납니다. 그 결과 수신 장치의 교란이 더 큰 진폭으로 발생했습니다. 연구원은 작은 틈에서 도체 사이의 불꽃을 관찰하여 그것들을 발견했습니다.

따라서 Hertz는 전자파를 최초로 발견하고 도체에서 잘 반사되는 능력을 입증했습니다. 그는 정상 방사선의 형성을 실질적으로 입증했습니다. 또한 Hertz는 공기 중 전자파의 전파 속도를 결정했습니다.

특성 연구

전자기파는 거의 모든 매체에서 전파됩니다. 물질로 가득 찬 공간에서 방사선은 어떤 경우에는 상당히 잘 분포될 수 있습니다. 그러나 동시에 그들은 행동을 다소 바꿉니다.

진공에서 전자파는 감쇠 없이 결정됩니다. 그것들은 임의의 먼 거리에 분포되어 있습니다. 파동의 주요 특성은 편파, 주파수 및 길이를 포함합니다. 특성에 대한 설명은 전기역학의 틀 내에서 수행됩니다. 그러나 물리학의 보다 구체적인 분야는 스펙트럼의 특정 영역에서 복사의 특성을 다룹니다. 여기에는 예를 들어 광학이 포함됩니다.

고에너지 섹션은 단파장 스펙트럼 끝의 단단한 전자기 복사에 대한 연구를 다룹니다. 현대 아이디어를 고려하면 역학은 독립적인 학문이 아니며 하나의 이론으로 결합됩니다.

속성 연구에 적용된 이론

오늘은 있다 다양한 방법, 진동의 표현 및 특성의 모델링 및 연구에 기여합니다. 입증되고 완성된 이론들 중 가장 기초적인 것은 양자전기역학이다. 그로부터 약간의 단순화를 통해 다양한 분야에서 널리 사용되는 다음과 같은 방법을 얻을 수 있습니다.

거시적 매체에서 상대적으로 저주파 복사에 대한 설명은 고전적인 전기 역학을 사용하여 수행됩니다. Maxwell의 방정식을 기반으로 합니다. 동시에 적용된 응용 프로그램이 단순화됩니다. 광학 연구는 광학을 사용합니다. 파동 이론은 광학 시스템의 일부가 파장에 가까운 크기인 경우에 사용됩니다. 양자 광학은 광자의 산란 및 흡수 과정이 필수적인 경우에 사용됩니다.

기하학적 광학 이론- 파장 무시가 허용되는 제한적인 경우. 또한 몇 가지 적용 및 기본 섹션이 있습니다. 여기에는 예를 들어 천체 물리학, 시각 지각 및 광합성의 생물학, 광화학이 포함됩니다. 전자파는 어떻게 분류되나요? 그룹으로의 분포를 나타내는 표가 아래에 나와 있습니다.

분류

전자기파의 주파수 범위가 있습니다. 그들 사이에는 날카로운 전환이 없으며 때로는 서로 겹칩니다. 그들 사이의 경계는 다소 자의적입니다. 흐름이 연속적으로 분포된다는 사실 때문에 주파수는 길이와 밀접하게 연관되어 있습니다. 다음은 전자파의 범위입니다.

초단파 복사는 일반적으로 마이크로미터(서브밀리미터), 밀리미터, 센티미터, 데시미터, 미터로 나뉩니다. 전자파를 방출하는 경우 미터 미만, 그러면 일반적으로 초고주파(SHF) 발진이라고 합니다.

전자파의 종류

위는 전자파의 범위입니다. 스트림의 유형은 무엇입니까? 이 그룹에는 감마선과 X선이 포함됩니다. 동시에 자외선과 가시광선 모두 원자를 이온화할 수 있다고 말해야 합니다. 감마 및 X선 플럭스가 위치하는 경계는 다소 조건부로 결정됩니다. 20 eV - 0.1 MeV의 한계는 일반적인 방향으로 허용됩니다. 좁은 의미의 감마 플럭스는 핵에서 방출되고 X선은 전자에서 방출됩니다. 원자 껍질낮은 궤도에서 전자를 녹아웃시키는 과정에서. 그러나 이 분류는 핵과 원자의 참여 없이 생성되는 경질방사선에는 적용되지 않는다.

X선 스트림은 하전된 빠른 입자(양성자, 전자 등)가 느려질 때 그리고 원자 전자 껍질 내부에서 발생하는 과정의 결과로 형성됩니다. 감마 진동은 원자핵 내부의 과정과 소립자의 변환 과정의 결과로 발생합니다.

라디오 스트림

로 인한 매우 중요한길이, 이러한 파동은 매체의 원자 구조를 고려하지 않고 고려할 수 있습니다. 유일한 예외는 스펙트럼의 적외선 영역에 인접한 가장 짧은 스트림입니다. 무선 범위에서 진동의 양자 특성은 다소 약하게 나타납니다. 그럼에도 불구하고, 예를 들어 몇 켈빈의 온도로 장비를 냉각하는 동안 분자 시간 및 주파수 표준을 분석할 때 이러한 기준을 고려해야 합니다.

밀리미터 및 센티미터 범위의 발진기 및 증폭기를 설명할 때 양자 속성도 고려됩니다. 라디오 스트림은 해당 주파수의 도체를 통해 교류가 이동하는 동안 형성됩니다. 공간에서 통과하는 전자기파는 해당 파동을 들뜨게 합니다. 이 속성은 무선 엔지니어링의 안테나 설계에 사용됩니다.

보이는 스트림

자외선 및 적외선 가시광선넓은 의미에서 스펙트럼의 소위 광학 섹션을 구성합니다. 이 영역의 선택은 해당 영역의 근접성뿐만 아니라 연구에 사용되었으며 주로 가시광선 연구 중에 개발된 도구의 유사성에 의해 결정됩니다. 여기에는 특히 방사선, 회절 격자, 프리즘 등을 집중시키기 위한 거울과 렌즈가 포함됩니다.

광파의 주파수는 분자 및 원자의 주파수와 비슷하고 길이는 분자간 거리 및 분자 크기와 비슷합니다. 따라서 물질의 원자 구조에 기인하는 현상이 이 분야에서 중요해진다. 같은 이유로 빛은 파동의 성질과 함께 양자적 성질도 가지고 있습니다.

광학 흐름의 출현

가장 유명한 출처는 Sun입니다. 별의 표면(광구)은 6000 켈빈의 온도를 가지며 밝은 백색광을 방출합니다. 연속 스펙트럼의 가장 높은 값은 "녹색" 영역(550nm)에 있습니다. 또한 최대 시각적 감도가 있습니다. 광학 범위의 진동은 물체가 가열될 때 발생합니다. 따라서 적외선 흐름은 열이라고도 합니다.

신체의 열이 강할수록 스펙트럼의 최대값이 있는 주파수가 높아집니다. 온도가 일정하게 증가하면 열이 관찰됩니다(가시 범위에서 광선). 이 경우 빨간색이 먼저 나타난 다음 노란색이 나타납니다. 광학 흐름의 생성 및 등록은 생물학적 및 화학 반응, 그 중 하나는 사진에 사용됩니다. 지구에 사는 대부분의 생물에게 광합성은 에너지원으로 작용합니다. 이 생물학적 반응은 광학 태양 복사의 영향을 받는 식물에서 발생합니다.

전자파의 특징

매체와 소스의 특성은 흐름의 특성에 영향을 미칩니다. 이것은 특히 흐름의 유형을 결정하는 필드의 시간 종속성을 설정합니다. 예를 들어, 진동자로부터의 거리가 변할 때(증가함에 따라) 곡률 반경은 더 커집니다. 그 결과 평면 전자파가 형성됩니다. 물질과의 상호작용도 다양한 방식으로 발생합니다.

일반적으로 흐름의 흡수 및 방출 과정은 고전적인 전기 역학 관계를 사용하여 설명할 수 있습니다. 광학 영역의 파동과 단단한 광선의 경우, 더욱이 양자 특성을 고려해야 합니다.

스트림 소스

물리적인 차이에도 불구하고 방사성 물질, 텔레비전 송신기, 백열등 등 모든 곳에서 전자파가 들뜬다. 전기 요금가속으로 움직이는 것. 미시적 소스와 거시적 소스의 두 가지 주요 유형이 있습니다. 첫째, 분자 또는 원자 내부에서 하전 입자가 한 수준에서 다른 수준으로 갑자기 전환됩니다.

미세한 소스는 X선, 감마선, 자외선, 적외선, 가시광선 및 경우에 따라 장파복사를 방출합니다. 후자의 예로는 21cm의 파동에 해당하는 수소 스펙트럼의 선이 있으며, 이 현상은 전파 천문학에서 특히 중요합니다.

거시적 소스는 도체의 자유 전자가 주기적 동기 진동을 수행하는 이미 터입니다. 이 범주의 시스템에서 흐름은 밀리미터에서 가장 긴 것까지(전력선에서) 생성됩니다.

흐름의 구조 및 강도

가속과 주기적으로 변화하는 전류는 특정 힘으로 서로 영향을 미칩니다. 방향과 크기는 전류와 전하가 포함된 영역의 크기 및 구성, 상대적 방향 및 크기와 같은 요인에 따라 달라집니다. 특정 매체의 전기적 특성과 전하의 농도 변화, 소스 전류 분포도 큰 영향을 미칩니다.

과 관련하여 전반적인 복잡성문제 진술에서 단일 공식의 형태로 힘의 법칙을 표현하는 것은 불가능합니다. 전자기장이라고 불리는 구조는 필요한 경우 수학적 대상으로 간주되며 전하와 전류의 분포에 의해 결정됩니다. 차례로 경계 조건을 고려하여 주어진 소스에 의해 생성됩니다. 조건은 상호 작용 영역의 모양과 재료의 특성에 의해 결정됩니다. 무제한 공간을 이야기하면 이러한 상황이 보완됩니다. 스페셜로 추가 조건이러한 경우 방사선 상태가 나타납니다. 이로 인해 무한대에서 필드의 "올바른" 동작이 보장됩니다.

연구 일정

Lomonosov는 그의 조항 중 일부에서 전자기장 이론의 특정 가정을 예상합니다. 입자의 "회전"(회전) 운동, 빛의 "변동"(파동) 이론, 전기의 특성과의 공통점 등 적외선 스트림은 1800년에 Herschel(영국 과학자)에 의해 발견되었고, 1801년에는 Ritter에 의해 자외선이 기술되었습니다. 자외선 범위보다 짧은 방사선은 1895년 11월 8일 Roentgen에 의해 발견되었습니다. 그 후, 그것은 X선이라고 불렸습니다.

전자파의 영향은 많은 과학자들에 의해 연구되었습니다. 그러나 Narkevich-Iodko(벨로루시 과학자)는 흐름의 가능성과 그 범위를 최초로 탐구했습니다. 그는 실제 의학과 관련하여 흐름의 속성을 연구했습니다. 감마선은 1900년 Paul Willard에 의해 발견되었습니다. 같은 기간 동안 플랑크는 흑체의 특성에 대한 이론적 연구를 수행했습니다. 그는 연구하는 과정에서 그 과정의 양자적 성질을 발견했다. 그의 작업은 발전의 시작이었다 이후 플랑크와 아인슈타인의 여러 작품이 출판되었다. 그들의 연구는 광자와 같은 개념의 형성으로 이어졌습니다. 이것은 차례로 양자 이론의 창안을 위한 토대를 마련했습니다. 전자기 흐름. 그것의 발전은 20세기의 선도적인 과학자들의 연구에서 계속되었습니다.

전자기 복사의 양자 이론 및 물질과의 상호 작용에 대한 추가 연구와 작업은 결국 오늘날 존재하는 형태의 양자 전기 역학을 형성하게 되었습니다. 이 문제의 연구에 참여한 뛰어난 과학자들 중에는 아인슈타인과 플랑크 외에 보어, 보스, 디락, 드 브로이, 하이젠베르크, 토모나가, 슈윙거, 파인만이 언급되어야 합니다.

결론

물리학의 가치 현대 세계충분히 큰. 오늘날 인간 생활에서 사용되는 거의 모든 것이 덕분에 나타났습니다. 실용위대한 과학자들의 연구. 특히 전자기파의 발견과 그 연구는 재래식 휴대 전화, 무선 송신기의 탄생으로 이어졌습니다. 특별한 의미 실용그러한 이론적 지식은 의학, 산업, 기술 분야에 있습니다.

이렇게 널리 사용되는 것은 과학의 양적 특성 때문입니다. 모두 물리적 실험측정, 사용 가능한 표준과 연구 중인 현상의 특성 비교를 기반으로 합니다. 이를 위해 학문의 틀 내에서 복잡한 측정기및 단위. 많은 규칙성이 기존의 모든 재료 시스템에 공통적입니다. 예를 들어, 에너지 보존 법칙은 일반 물리 법칙으로 간주됩니다.

과학 전체는 많은 경우에 기본이라고 합니다. 이것은 주로 다른 학문이 물리학 법칙을 따르는 설명을 제공한다는 사실 때문입니다. 따라서 화학에서는 원자, 원자로부터 형성되는 물질 및 변형을 연구합니다. 하지만 화학적 특성바디가 정의됩니다 물리적 특성분자와 원자. 이러한 속성은 전자기학, 열역학 및 기타와 같은 물리학 분야를 설명합니다.

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