خانه » دکور » برابر با طول موج الکترومغناطیسی در حال انتشار است. سرعت انتشار امواج الکترومغناطیسی خواص امواج الکترومغناطیسی: نوسانات عرضی، درون فازی بردارهای میدان الکتریکی و مغناطیسی

برابر با طول موج الکترومغناطیسی در حال انتشار است. سرعت انتشار امواج الکترومغناطیسی خواص امواج الکترومغناطیسی: نوسانات عرضی، درون فازی بردارهای میدان الکتریکی و مغناطیسی

) که میدان الکترومغناطیسی را توصیف می کند، از نظر تئوری نشان داد که میدان الکترومغناطیسی در خلاء می تواند حتی در غیاب منابع - بارها و جریان ها وجود داشته باشد. میدان بدون منبع به شکل امواجی است که با سرعت محدودی منتشر می شوند که در خلاء برابر با سرعت نور است: با= 299792458±1.2 m/s. همزمانی سرعت انتشار امواج الکترومغناطیسی در خلاء با سرعت نوری که قبلاً اندازه‌گیری شده بود به ماکسول اجازه داد تا نتیجه بگیرد که نور امواج الکترومغناطیسی است. این نتیجه گیری بعدها پایه و اساس را تشکیل داد نظریه الکترومغناطیسیسوتا.

در سال 1888، تئوری امواج الکترومغناطیسی تایید تجربی در آزمایش های G. Hertz دریافت کرد. با استفاده از منبع ولتاژ بالاو ویبراتورها (به لرزاننده هرتز مراجعه کنید)، هرتز توانست آزمایش های ظریفی را برای تعیین سرعت انتشار یک موج الکترومغناطیسی و طول آن انجام دهد. به طور تجربی تأیید شد که سرعت انتشار یک موج الکترومغناطیسی برابر با سرعت نور است که ثابت کرد. ماهیت الکترومغناطیسیسوتا.

هدف کار: با فرآیند تشکیل موج الکترومغناطیسی و انتشار آن در یک خط دو سیمه آشنا شوید، طول موج را تعیین کنید.

تجهیزات: خط دو سیم، ژنراتور 150 مگاهرتز، ویبراتور گیرنده، خط کش.

مقدمه نظری

موج الکترومغناطیسی فرآیند انتشار در فضا است که میدان‌های مغناطیسی و الکتریکی را به یکدیگر تبدیل می‌کنند. وجود امواج الکترومغناطیسی به طور نظری توسط ماکسول بر اساس حل یک سیستم معادلات میدان های الکتریکی و مغناطیسی پیش بینی شد. برای خلاء، جایی که هیچ جریان رسانایی و بارهای الکتریکی وجود ندارد، آنها فرم دارند

اولین معادله قانون تبدیل شده است القای الکترومغناطیسیفارادی: EMF القایی، یعنی گردش تنش میدان الکتریکی در امتداد کانتور برابر با نرخ تغییر است شار مغناطیسی نفوذ به سطح کانتور، که در آن . طبق فرضیه ماکسول، همیشه با تغییر در استقرا که درمیدان مغناطیسی در فضا، یک میدان الکتریکی گردابی بوجود می آید. اگر مدار رسانا باشد، وجود دارد جریان القایی. خطوط نیروی میدان گرداب الکتریکی، در مقابل میدان الکترواستاتیکبسته

معادله دوم ماکسول قانون کل جریان تبدیل شده است: گردش القای میدان مغناطیسی در طول مدار متناسب با نرخ تغییر در جریان جابجایی است. طبق فرضیه ماکسول، جریان جابجایی برابر با سرعتتغییرات در جریان کشش از طریق سطح کانتور. جریان جابجایی در دی الکتریک و همچنین در خلاء وجود دارد. مانند جریان در هادی ها جریان متناوبجابجایی توانایی القای میدان مغناطیسی در فضا را دارد.

معادلات سوم و چهارم معادلات قضیه گاوس برای میدان های الکتریکی و مغناطیسی در خلاء در غیاب بار هستند. طبق قضیه، شار بردارهای کشش Eیا القاء که دراز طریق هر سطح بسته صفر است.

طبق معادلات ماکسول، اگر یک میدان الکتریکی در حال تغییر در ناحیه خاصی از فضا ظاهر شود، آنگاه میدان مغناطیسی متناوب نزدیکی را القا می‌کند که به نوبه خود، میدان الکتریکی گردابی متناوب را در مناطق مجاور فضا القا می‌کند، در حالی که میدان اصلی را تضعیف می‌کند. در نتیجه، میدان الکتریکی اولیه ناپدید می شود، اما دورتر از منبع ظاهر می شود. در نتیجه یک موج الکترومغناطیسی از منبع نوسانات الکتریکی منتشر می شود.

ماکسول با حل معادلات (1) و (2) به دست آمد معادله موج. معلوم شد که سرعت انتشار امواج الکترومغناطیسی در خلاء m/s و از نظر قدر با سرعت نور در خلاء منطبق است.

ساطع کننده امواج الکترومغناطیسی می تواند باز باشد مدار نوسانی، که در آن صفحات خازن از هم جدا شده اند تا میدان الکتریکی متناوب در داخل مدار نباشد، بلکه در خارج باشد (شکل 1). تابش در محدوده فرکانس بالا بیشترین تأثیر را دارد. برای این ظرفیت باو اندوکتانس Lخطوط باید کوچک باشند (طبق فرمول تامسون ).

با رقیق شدن صفحات و کاهش تعداد چرخش ها، کانتور به یک میله تبدیل می شود. ساطع کننده به صورت میله ای ویبراتور هرتز نامیده می شود. در یک ویبراتور شارژ الکتریکیبا فرکانس تا چند صد مگاهرتز نوسان می کند و میدان های الکتریکی و مغناطیسی به سرعت در حال تغییر در فضا ایجاد می کند. امواج الکترومغناطیسی از آن در فضا منتشر می شود.

برنج. 1

که در

→

برای هدایت مستقیم امواج الکترومغناطیسی، یا از آنتن های چند ویبراتور با استفاده از پدیده تداخل استفاده می شود یا از یک خط دو سیمه. یک خط دو سیمه از دو سیم موازی تشکیل شده است. نزدیک یک انتها یک ویبراتور تابشی یک ژنراتور فرکانس بالا قرار دارد (شکل 2).

بگذارید در یک نقطه از زمان در انتهای خط دو سیم (نقطه آ) یک میدان الکتریکی فزاینده با یک قدرت ایجاد می شود E 1 به سمت بالا (شکل 2). جریان بایاس، متناسب با، به سمت بالا هدایت خواهد شد. یک میدان مغناطیسی در حال رشد در اطراف خود ایجاد می کند. که در 1، که خطوط نیروی آن، طبق قاعده گیملت، دایره هایی هستند که در نمای بالا در جهت خلاف جهت عقربه های ساعت هستند. این میدان مغناطیسی در حال افزایش است که در 1 در منطقه القا می کند بامیدان الکتریکی با قدرت E 2 که خطوط نیروی آن خلاف جهت عقربه های ساعت است. به دلیل وجود سیم خط میدانبه فضای پشت سیم ها نمی رود و جریان بایاس توسط جریان رسانایی از طریق آنها بسته می شود جی. طبق قانون بقای انرژی کشش E 1 و E 2 و القاء که در 1 و که در 2 برابر هستند. در ابتدای خط در منطقه آآنها یکدیگر را خنثی می کنند. میدان های الکتریکی و مغناطیسی در آنجا ناپدید می شوند، اما دورتر از ابتدای خط در منطقه ظاهر می شوند با،سپس در Dو غیره یک پالس الکترومغناطیسی با سرعت نور در امتداد یک خط دو سیم حرکت می کند. بردارهای تنش E، القاء که دربه طور همزمان و با بردار سرعت تغییر می کند Vیک سه گانه سمت راست از بردارها تشکیل دهید.

یک خط دو سیم بی نهایت نیست. یک موج الکترومغناطیسی از انتهای خط منعکس می شود. معادلات سفر و امواج منعکس شده شکل دارند

E 1 = E 0 cos( w t-ky);(5)

E 2 = E 0 cos( w t + ky). (6)

اینجا E 0 دامنه قدرت میدان الکتریکی است. w – فرکانس چرخه ای; بردار موج است. l طول موج است.

y- از ابتدای خط هماهنگ کنید.

E 1

که در 2

E 2

که در

ویبراتور

جی

که در 1

E 3

→

E 1

در کل منطقه فضای بین گره ها، بردار شدت میدان الکتریکی جهت یکسانی دارد. هنگام عبور از گره به ناحیه همسایه، بردار شدت به سمت مخالف تغییر جهت می دهد. گره ها فضا را به مناطق جدا شده ای تقسیم می کنند که به طور ضعیف انرژی تبادل می کنند.

اندازه گیری طول موج با روش امواج ایستاده برای تعیین فاصله بین گره های شدت میدان الکتریکی است. در ابتدای خط دو سیم، یک ویبراتور تابشی وجود دارد که به صورت القایی به یک ژنراتور لامپ کوپل شده است. فرکانس بالا- 150 مگاهرتز یک ویبراتور گیرنده با یک لامپ رشته ای به عنوان نشانگر در امتداد خط دو سیم حرکت می کند. ویبراتور گیرنده خط دو سیم را اتصال کوتاه می کند و میدان الکتریکی نزدیک آن به صفر می رسد. اما برق از آن عبور می کند. هنگامی که یک موج ایستاده در طول بخش کوتاه شده رخ دهد، قدرت جریان بیشترین مقدار خواهد بود. در این حالت، شرط زیر باید رعایت شود: در ابتدای خط دو سیم، یک پادگره کشش، و در ویبره گیرنده، یک گره وجود دارد. اولین بار زمانی که ویبره گیرنده از ابتدای خط l/4 باشد، لامپ روشن می شود و سپس با هر نیم موج l/2 جبران می شود.

تکمیل کار

1. منبع تغذیه ژنراتور را به شبکه 220 ولت وصل کنید، پس از گرم شدن لامپ های ژنراتور، چراغ ویبراتور گیرنده که روی دیوار نزدیک امیتر قرار دارد باید روشن شود.

2. ویبراتور گیرنده را بردارید، آن را بالای خط دو سیم قرار دهید. به آرامی ویبراتور را در امتداد خط حرکت دهید. حلقه‌های روی سیم‌های خط، مکان‌هایی را که لامپ بیشتر می‌سوزد، مشخص می‌کند. حداقل شش بار اندازه گیری کنید.

ژنراتور را خاموش کنید.

3. فاصله بین حلقه های مجاور را اندازه گیری کنید. روی جدول بنویسید فاصله ابتدای خط تا حلقه اول را برابر l/4 ثبت نکنید. اطمینان حاصل کنید که همه فواصل تقریباً یکسان هستند.

n
D Lمتر

4. محاسبات را انجام دهید. میانگین حسابی فواصل را تعیین کنید < D L> بین گره های همسایه. مقدار متوسط طول موج را تعیین کنید ل> = 2< D L>.

5. مقدار متوسط سرعت انتشار امواج الکترومغناطیسی را تعیین کنید < V>=nجایی که n\u003d 150 مگاهرتز \u003d 150 10 6 هرتز - فرکانس ژنراتور.

6. امتیاز دهید خطای تصادفیاندازه گیری ها: ، که در آن خطای تصادفی در اندازه گیری طول موج را می توان از فرمول تخمین زد

. (8)

7. پاسخ را در فرم بنویسید V=<V>± dV, آر= 0.90. نتیجه را با سرعت نور مقایسه کنید.

نتیجه گیری کن.

سوالات کنترلی

1. معادلات ماکسول را بنویسید، معنی آنها را توضیح دهید.

2. موج الکترومغناطیسی را تعریف کنید. چرا یک مدار نوسانی برای تابش امواج الکترومغناطیسی به ویبراتور تبدیل می شود؟

3. فرآیند توزیع را توضیح دهید پالس الکترومغناطیسیدر امتداد یک خط دو سیم

4. معادله را استخراج کنید موج ایستاده. آنتی گره و گره موج ایستاده را تعریف کنید.

5. علت روشن شدن لامپ ویبراتور گیرنده در هنگام جابجایی آن در امتداد یک خط دو سیم را توضیح دهید.

6. روش تعیین طول موج و سرعت انتشار موج الکترومغناطیسی را توضیح دهید.

©2015-2019 سایت
تمامی حقوق متعلق به نویسندگان آنها می باشد. این سایت ادعای نویسندگی ندارد، اما استفاده رایگان را فراهم می کند.
تاریخ ایجاد صفحه: 2017-04-04

تئوری ایجاد کرد میدان الکترومغناطیسی(نظریه ماکسول). او وجود امواج الکترومغناطیسی و انتشار آنها در فضا با سرعت نور را پیش بینی کرد.

شارژ، طبق گفته ماکسول، هر بار الکتریکی باید امواج الکترومغناطیسی ساطع کند. یک بار در حال سکون (و همچنین یک بار متحرک یکنواخت و مستطیل) امواج الکترومغناطیسی ساطع نمی کند.

منابع امواج الکترومغناطیسی معادله موج

منابع امواج الکترومغناطیسی

هادی با جریان. آهن ربا. میدان الکتریکی (متغیر).

در اطراف هادی که جریان از آن عبور می کند و ثابت است. هنگامی که قدرت فعلی تغییر می کند، القای این میدان نیز تغییر می کند. یک اختلال در میدان الکترومغناطیسی وجود خواهد داشت. یک میدان مغناطیسی متناوب یک میدان الکتریکی متناوب ایجاد می کند که به نوبه خود یک میدان مغناطیسی متناوب ایجاد می کند و غیره.

معادله موج

قانون بیوت-ساوارت-لاپلاس

جایی که
- عنصر فعلی

I - قدرت جریان در هادی

بردار برابر با مقدار مطلق طول dl رسانا و منطبق بر جهت با جهت جریان است.

- نفوذپذیری مغناطیسی محیط (برای خلاء=1)

H/m - ثابت مغناطیسی

بردار شعاع است که از وسط عنصر رسانا تا نقطه ای که القای مغناطیسی تعیین می شود کشیده شده است.

جریان کامل برابر با مجموع استجریان های هدایت و جابجایی

- بردار شدت میدان مغناطیسی (توصیف میدان درشت جریان).

قضیه گردش عمومی

معادله ماکسول برای میدان الکترومغناطیسی

1) میدان الکترومغناطیسی می تواند یکی باشد بنابراین ، سپس کشش کل برابر است با

گردش بردار شدت میدان کل

(معادله اول ماکسول)

نشان می دهد که نه تنها می تواند هزینه داشته باشد، بلکه می تواند با زمان متفاوت باشد میدانهای مغناطیسی.

قضیه گردش عمومی

2)
(- چگالی جریان)

نشان می دهد که میدان های مغناطیسی را می توان با حرکت بارها برانگیخت ( جریان های الکتریکی) یا میدان های الکتریکی متناوب

3) قضیه گاوس برای میدان الکترومغناطیسی در دی الکتریک

(- پست الکترونیک جانبداری.)

اگر بار داخل یک سطح بسته با یک پست منتشر شود. ، سپس این فرمول را می توان به صورت نوشتاری کرد

(دومین معادله ماکسول)

4) قضیه گاوس برای

این نتیجه بیانی ریاضی از چیزی است که در طبیعت یافت نمی شود. بارهای مغناطیسی- میدان های مغناطیسی وجود دارد که خطوط القای مغناطیسی روی آنها شروع یا پایان می یابد.

کمیت های موجود در معادله ماکسول به روابط مربوط می شوندو

(
)

(رسانایی خاص ماده)

معادلات ماکسول از نظر میدان های الکتریکی و مغناطیسی متقارن نیستند.این به این دلیل است که در طبیعت بارهای الکتریکی وجود دارد، اما بارهای مغناطیسی وجود ندارد.

برای زمین های ثابت (
و
)

معادلات ماکسول به شکل زیر خواهد بود:

سرعت انتشار امواج الکترومغناطیسی

سرعت امواج الکترومغناطیسی در خلاء اساسی است ثابت فیزیکیبرای همه سیستم های مرجع

ارتباط با سرعت نور در خلاء.

سرعت امواج الکترومغناطیسی در ماده در
برابر کمتر از خلاء:

- ثابت دی الکتریکمحیط.

- نفوذپذیری مغناطیسی محیط

خواص امواج الکترومغناطیسی: عرضی، نوسانات درون فازی بردارهای شدت میدان الکتریکی و مغناطیسی.

عرضی . امواج الکترومغناطیسی عرضی هستند.

موج الکترومغناطیسی یک میدان الکترومغناطیسی متناوب است که در فضا منتشر می شود. یک موج الکترومغناطیسی با بردارهای شدت مشخص می شود الکتریکی و القایی میدانهای مغناطیسی.

احتمال وجود امواج الکترومغناطیسی به این دلیل است که بین میدان های الکتریکی و مغناطیسی متناوب ارتباط وجود دارد. یک میدان مغناطیسی متناوب یک میدان الکتریکی گردابی ایجاد می کند. نیز وجود دارد پدیده معکوس: یک میدان الکتریکی متغیر با زمان یک میدان مغناطیسی گردابی ایجاد می کند.

امواج الکترومغناطیسیبسته به طول موج (یا فرکانس نوسان
) به طور مشروط به محدوده های اصلی زیر تقسیم می شوند: امواج رادیویی، امواج مادون قرمز، اشعه ایکس، طیف مرئی، امواج فرابنفش و اشعه گاما. چنین تقسیم بندی امواج الکترومغناطیسی بر اساس تفاوت در خواص آنها در طول تابش، انتشار و تعامل با ماده است.

اگرچه خواص امواج الکترومغناطیسی محدوده های مختلفمی توانند به شدت با یکدیگر متفاوت باشند، همه آنها یک واحد دارند طبیعت موجیو توسط سیستم معادلات ماکسول توصیف می شوند. مقادیر و در یک موج الکترومغناطیسی، در ساده ترین حالت، طبق یک قانون هارمونیک تغییر می کنند. معادلات یک موج الکترومغناطیسی صفحه ای که در جهت منتشر می شود ز، هستند:

جایی که
- فرکانس چرخه ای،  -فرکانس،
- عدد موج، فاز اولیه نوسانات

1) بستگی به فرکانس دارد

2) بستگی به طول موج دارد

3) به دامنه میدان های الکتریکی و مغناطیسی بستگی دارد

4) است مقدار ثابت

5. هنگامی که امواج الکترومغناطیسی در خلاء منتشر می شوند، انتقال وجود دارد

1) انرژی 2) تکانه 3) انرژی و تکانه 4) نه انرژی و نه تکانه

6. رزونانس در مدار نوسانی گیرنده رادیویی زمانی رخ می دهد که

1) واکنشی و مقاومت فعالمدار نوسانی برابر است

2) فرکانس امواج الکترومغناطیسی دریافتی بیشتر از فرکانس طبیعی مدار است

3) فرکانس امواج الکترومغناطیسی دریافتی برابر با فرکانس طبیعی مدار است

4) فرکانس امواج الکترومغناطیسی دریافتی کمتر از فرکانس طبیعی مدار است

7. تنظیم مدار نوسانی برای دریافت بیشتر امواج بلند، لازم:

1) صفحات خازن را کنار هم قرار دهید

2) صفحات خازن را از هم جدا کنید

3) شارژ خازن را افزایش دهید

4) شارژ خازن را کاهش دهید

8. بین شرایط انتشار امواج رادیویی در زمین و ماه

1) تفاوت هایی وجود دارد، زیرا ماه میدان مغناطیسی ندارد

2) تفاوت هایی وجود دارد، زیرا هیچ یونوسفری در ماه وجود ندارد

3) تفاوت هایی وجود دارد، زیرا شتاب سقوط آزادکمتر روی ماه

4) تفاوتی ندارد

9. ایستگاه رادیویی در فرکانس 1.5 کیلوهرتز کار می کند. طول موج رادیویی (بر حسب کیلومتر) برابر ....

10. پاسخ صحیح را مشخص کنید. در یک موج الکترومغناطیسی، بردار E ...

A. موازی با B است.

ب. ضد موازی C;

ب- جهت عمود بر B.

11. موج الکترومغناطیسی یک نوسان به هم پیوسته است ...

الف. الکترونها;

ب. بردار شدت میدان الکتریکی E و بردار القایی میدان مغناطیسی.

پروتون های V.

12. موج الکترومغناطیسی ...

الف. طولی; ب. عرضی;

V. در هوا طولی، و در مواد جامدعرضی؛

ز در هوا عرضی و در جامدات طولی است.

13. فرکانس نوسان بردار شدت E یک موج الکترومغناطیسی در هوا که طول آن 2 سانتی متر است را تعیین کنید.

A. 1.5 * 10 10 هرتز. B. 1.5 * 10 8 هرتز. B. 6*10 6Hz; D. 10 8 هرتز.

14. فرستنده رادیویی نصب شده بر روی کشتی ماهواره ای وستوک در فرکانس 20 مگاهرتز کار می کرد. در چه طول موجی کار می کرد؟

الف. 60 متر; ب 120 متر; H. 15 متر; D. 1.5 متر.

15. دوره نوسانات الکتریکی مداری که امواج الکترومغناطیسی به طول 450 متر از خود ساطع می کند را تعیین کنید.

16. 150 میکروثانیه; B. 15 µs; B. 135 µs; D. 1.5 µs.

17. مدار نوسانی ورودی گیرنده رادیویی از یک خازن با ظرفیت nF 25 و یک سیم پیچ با اندوکتانس 0.1 میکروH تشکیل شده است. رادیو روی چه طول موجی تنظیم شده است؟

A. 94.2 متر; B. 31.2 متر; H. 31.2 میلی متر; G. 942 متر.

18. برهمکنش الکترومغناطیسیدر خلاء منتشر می شود

با سرعت ... (s \u003d 3 * 10 8 m / s)

19. پاسخ اشتباه را مشخص کنید. در یک موج الکترومغناطیسی ...

A. بردار E نوسان می کند، عمود بر B و v است.

B. بردار B، عمود بر E و v در نوسان است.

ب-بردار E به موازات B و عمود بر v در نوسان است.

20. بار الکتریکی متحرک تحت چه شرایطی امواج الکترومغناطیسی ساطع می کند؟

الف. فقط زمانی که ارتعاشات هارمونیک;

ب. فقط هنگام حرکت در دایره;

ب- با هر حرکتی با سرعت بالا;

د- با هر حرکتی با شتاب.

21. اگر دوره نوسان T = 0.01 میکرو ثانیه باشد، طول موج الکترومغناطیسی منتشر شده در هوا چقدر است؟

الف. 1 متر; B. 3 متر; H. 100 متر; D. 300 متر.

22. اگر طبق توافقنامه بین المللی طول موج رادیویی باید 600 متر باشد کشتی ها با چه فرکانسی سیگنال های خطر SOS را ارسال می کنند؟

A. 2 مگاهرتز; B. 0.5 مگاهرتز; B. 1.5 مگاهرتز; D. 6 مگاهرتز.

23. در فضای باز مدار الکترومغناطیسی ارتعاشات الکتریکیدر فرکانس 150 کیلوهرتز رخ می دهد. طول موج الکترومغناطیسی ساطع شده از این مدار را تعیین کنید.

1. معادلات یک موج الکترومغناطیسی. خواص امواج الکترومغناطیسی

2. ویژگی های انرژیموج الکترومغناطیسی.

3. مقیاس امواج الکترومغناطیسی.

4. تأثیر امواج الکترومغناطیسی با دامنه های مختلف بر روی شخص.

5. مفاهیم و فرمول های اساسی.

6. وظایف.

میدان های الکتریکی و مغناطیسی متغیر نمی توانند مستقل از یکدیگر وجود داشته باشند. ایجاد یک میدان مغناطیسی متناوب بدون ایجاد همزمان میدان الکتریکی متناوب غیرممکن است و بالعکس.

میدان الکترومغناطیسی یک نوسان به هم پیوسته میدان الکتریکی (E) و مغناطیسی (B) است. توزیع یک میدان الکترومغناطیسی واحد در فضا با استفاده از امواج الکترومغناطیسی انجام می شود.

16.1. معادلات امواج الکترومغناطیسی

خواص امواج الکترومغناطیسی

موج الکترومغناطیسی- نوسانات الکترومغناطیسیانتشار در فضا و حمل انرژی

ویژگی های امواج الکترومغناطیسی، قوانین تحریک و انتشار آنها توسط معادلات ماکسول (که در این دورهدر نظر گرفته نمی شوند). اگر در منطقه ای از فضا بارها و جریان های الکتریکی وجود داشته باشد، تغییر آنها در طول زمان منجر به انتشار امواج الکترومغناطیسی می شود. شرح توزیع آنها مشابه توضیحات است امواج مکانیکی.

اگر محیط همگن باشد و موج در امتداد محور X با سرعت v منتشر شود، اجزای الکتریکی (E) و مغناطیسی (B)

میدان ها در هر نقطه از محیط طبق قانون هارمونیک با فرکانس دایره ای یکسان (ω) و در فاز یکسان (معادله موج صفحه) تغییر می کنند:

که x مختصات نقطه و t زمان است.

بردارهای B و E بر یکدیگر عمود هستند و هر کدام از آنها بر جهت انتشار موج (محور X) عمود هستند. بنابراین، امواج الکترومغناطیسی عرضی هستند (شکل 16.1).

برنج. 16.1.آرایش متقابل بردارهای E، B در یک موج الکترومغناطیسی که در امتداد محور X منتشر می شود.

سرعت انتشار امواج الکترومغناطیسی در خلاء برابر با سرعت انتشار نور است (این مبنای ایجاد ماکسول بود. نظریه الکترومغناطیسی نور).

با توجه به اینکه شاخص مطلقشکست محیط n = c/v است، می توان رابطه ای بین η ایجاد کرد، ε, μ:

خواصامواج الکترومغناطیسی:

عرضی؛

سرعت انتشار در خلاء به فرکانس بستگی ندارد.

جذب جزئی امواج توسط دی الکتریک؛

عملا بازتاب کاملامواج از فلزات؛

شکست امواج در مرز دی الکتریک؛

تداخل، پراش امواج.

16.2. ویژگی های انرژی یک موج الکترومغناطیسی

خصوصیات انرژی امواج الکترومغناطیسی در معنای آنها با ویژگی های انرژی امواج مکانیکی مطابقت دارد (بخش 2.4).

محیطی که موج در آن منتشر می شود دارای انرژی الکترومغناطیسی است که از انرژی های میدان های الکتریکی و مغناطیسی تشکیل شده است.

چگالی انرژی حجیممیدان الکترومغناطیسی (w) - انرژی کل میدان های الکتریکی و مغناطیسی در واحد حجم محیط:

انتشار امواج الکترومغناطیسی مانند انتشار امواج مکانیکی با انتقال انرژی همراه است.

جریان انرژی(F) - ارزش، برابر با انرژی، توسط یک موج الکترومغناطیسی در یک سطح معین در واحد زمان حمل می شود:

در لبه جو زمین میانگین ارزش سالانهمن نور خورشید 1370 کیلووات بر متر مربع (ثابت خورشیدی) است. این شدت تمام فرآیندهایی را که به دلیل انرژی خورشیدی رخ می دهد فراهم می کند.

16.3. مقیاس امواج الکترومغناطیسی

از نظریه ماکسول چنین بر می آید که امواج الکترومغناطیسی مختلف ماهیت مشترکی دارند. با این حال، خواص امواج با فرکانس های مختلف به طور قابل توجهی متفاوت است. در فیزیک پذیرفته شده است طبقه بندی بعدیامواج الکترومغناطیسی کل مقیاس به طور مشروط به چندین محدوده نشان داده شده در جدول تقسیم می شود. 16.1 و در شکل. 16.2.

جدول 16.1.طبقه بندی امواج الکترومغناطیسی

انتهای جدول. 16.1

برنج. 16.2.مقیاس امواج الکترومغناطیسی

توجه داشته باشید که هر محدوده (به جز نور مرئی) دارای ناحیه همپوشانی با محدوده های مجاور است. این به دلیل این واقعیت است که امواج با طول یکسان می توانند در فرآیندهای مختلف تشکیل شوند.

16.4. تأثیر امواج با دامنه های مختلف بر روی یک فرد. امواج رادیویی

امواج رادیویی تولید شده توسط لوازم برقی، محدوده ای از میلی متر تا چندین کیلومتر را در بر می گیرد.

امواج رادیویی بلند و متوسط (λ بیش از 100 متر) عملاً با اشیاء بیولوژیکی تعامل ندارند. که در اهداف پزشکیآنها استفاده نمی شوند.

با کاهش طول موج، فعالیت بیولوژیکی امواج رادیویی افزایش می یابد. امواج با محدوده HF (10-3 متر) به طور قابل توجهی توسط بافت های بیولوژیکی جذب می شوند و برای UHF (10-1 متر) و محدوده مایکروویو (1-10-3 متر) این جذب بسیار قابل توجه می شود. محدوده UHF در پزشکی برای گرم کردن بافت عمیق استفاده می شود.

چنین امواجی به ویژه توسط بافت هایی با محتوای آب قابل توجه جذب می شوند که منجر به گرم شدن قوی آنها می شود. انتشار زیاد گرما برای اندام ها و بافت هایی که سیستم خون رسانی ضعیفی دارند، به عنوان مثال برای لنز خطرناک است. بنابراین، انتشار رادیویی با طول موج 10-12 سانتی متر می تواند دمای پشت لنز را تا 20 درجه سانتی گراد افزایش دهد.

اشعه مادون قرمز

این تشعشع از تمام اجسام گرم شده ساطع می شود. مولکول‌هایی که پوست انسان را می‌سازند در فرکانس‌های فروسرخ طنین انداز می‌شوند. بنابراین، این تشعشع است که عمدتا جذب می شود و در نتیجه انسان را گرم می کند.

نور مرئی

نور مرئی تا 48 درصد تابش خورشیدی و 15 درصد تابش را تشکیل می دهد منابع مصنوعی. نور مرئی برای زندگی عادی انسان ضروری است - با کمک آن، بدن بیش از 90٪ از اطلاعات را دریافت می کند دنیای بیرون. محدوده نور مرئی به زیر محدوده های مربوط به رنگ های اصلی تقسیم می شود (جدول 16.2).

جدول 16.2.طول موج رنگ های اصلی نور مرئی

اشعه ماوراء بنفش

منطقه اشعه ماوراء بنفشاز لبه بنفش نور مرئی شروع می شود و با اشعه ایکس با طول موج بلند همپوشانی دارد. اشعه ماوراء بنفش تأثیر قابل توجهی بر روی پوست دارد و واکنش های فتوشیمیایی و فوتوبیولوژیکی را آغاز می کند.

تابش اشعه ایکسوγ -تابش - تشعشع

اشعه ایکس مورد استفاده در پزشکی با استفاده از لوله های اشعه ایکس تولید می شود. منبع تابش گاما هستند ایزوتوپ های رادیواکتیو. خواص آنها در سخنرانی های "تابش اشعه ایکس" و "رادیواکتیویته" به تفصیل مورد بحث قرار گرفته است.

16.5. مفاهیم و فرمول های اساسی

ادامه جدول