Распространение электромагнитных волн — урок. Физика, 9 класс.
Переменное магнитное поле и переменное электрическое поле всегда существуют одновременно.
Обрати внимание!
Источником электромагнитного поля являются ускоренно двигающиеся электрические заряды.
Совершающие колебательные движения электрические заряды порождают периодически меняющееся электрическое поле. Оно, в свою очередь, приводит к появлению переменного магнитного поля, которое создаёт переменное электрическое поле и так далее.
Переменное электрическое поле имеет замкнутые силовые линии, поэтому оно называется вихревым.
Максвелл теоретически обосновал положение о распространении электромагнитного поля в пространстве (в том числе в вакууме) в виде поперечных волн.Электромагнитная волна — это система создающих друг друга переменного магнитного и переменного электрического полей, распространяющихся в пространстве.
Рисунок \(1\). Электромагнитная волна
Вектор магнитной индукции B→ и напряжённость электрического поля E→ являются количественными характеристиками соответственно магнитного и электрического полей. Как раз эти параметры меняются по величине и направлению в электромагнитной волне.
Рисунок \(2\). Модель электромагнитной волны
Перпендикулярность векторов B→, E→ и c→ (скорость распространения волны) в любой точке свидетельствует о том, что электромагнитная волна — поперечная волна.
Максвелл смог теоретически установить скорость таких волн — \(300000\) км/с (скорость света). Расстояние, на которое волна распространяется за период колебаний \(T\), называется длиной волны \(λ\).
λ=cT=cν.
Также Максвеллом было доказано, что исключительно высокочастотные колебания векторов B→ и E→ (\(100000\) Гц и больше) способны создать интенсивную электромагнитную волну.
Немецкий учёный Г. Герц в \(1888\) году смог получить, зафиксировать и подтвердить свойства электромагнитных волн, которые предсказал Максвелл.
Рисунок \(3\). Генрих Герц
Источники:
Рисунок 3. Генрих Герц
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/30/HEINRICH_HERTZ.JPG/274px-HEINRICH_HERTZ.JPG
Скорость распространения электромагнитных волн — справочник студента
В 1860-1865 гг. один из величайших физиков XIX века Джеймс Клерк Максвелл создал теорию электромагнитного поля. Согласно Максвеллу явление электромагнитной индукции объясняется следующим образом.
Если в некоторой точке пространства изменяется во времени магнитное поле, то там образуется и электрическое поле. Если же в поле находится замкнутый проводник, то электрическое поле вызывает в нем индукционный ток. Из теории Максвелла следует, что возможен и обратный процесс.
Узнай стоимость своей работы
Бесплатная оценка заказа!
Если в некоторой области пространства меняется во времени электрическое поле, то здесь же образуется и магнитное поле.
Таким образом, любое изменение со временем магнитного поля приводит к возникновению изменяющегося электрического поля, а всякое изменение со временем электрического поля порождает изменяющееся магнитное поле. Эти порождающие друг друга переменные электрические и магнитные поля образуют единое электромагнитное поле.
Свойства электромагнитных волн
Важнейшим результатом, который вытекает из сформулированной Максвеллом теории электромагнитного поля, стало предсказание возможности существования электромагнитных волн. Электромагнитная волна — распространение электромагнитных полей в пространстве и во времени.
Диапазон электромагнитных волн
Вокруг нас сложный мир электромагнитных волн различных частот: излучения мониторов компьютеров, сотовых телефонов, микроволновых печей, телевизоров и др. В настоящее время все электромагнитные волны разделены по длинам волн на шесть основных диапазонов.
Радиоволны — это электромагнитные волны (с длиной волны от 10000 м до 0,005 м), служащие для передачи сигналов (информации) на расстояние без проводов. В радиосвязи радиоволны создаются высокочастотными токами, текущими в антенне.
Электромагнитные излучения с длиной волны, от 0,005 м до 1 мкм, т.е. лежащие между диапазоном радиоволн и диапазоном видимого света, называются инфракрасным излучением. Инфракрасное излучение испускают любые нагретые тела.
Источником инфракрасного излучения служат печи, батареи, электрические лампы накаливания.
Узнай стоимость своей работы
Бесплатная оценка заказа!
С помощью специальных приборов инфракрасное излучение можно преобразовать в видимый свет и получать изображения нагретых предметов в полной темноте.
К видимому свету относят излучения с длиной волны примерно 770 нм до 380 нм, от красного до фиолетового цвета. Значение этого участка спектра электромагнитных излучений в жизни человека исключительно велико, так как почти все сведения об окружающем мире человек получает с помощью зрения.
Невидимое глазом электромагнитное излучение с длиной волны меньше, чем у фиолетового цвета, называют ультрафиолетовым излучением. Оно способно убивать болезнетворные бактерии.
Рентгеновское излучение невидимо глазом. Оно проходит без существенного поглощения через значительные слои вещества, непрозрачного для видимого света, что используют для диагностики заболеваний внутренних органов.
Гамма-излучением называют электромагнитное излучение, испускаемое возбужденными ядрами и возникающее при взаимодействии элементарных частиц.
Принцип радиосвязи
Колебательный контур используют как источник электромагнитных волн. Для эффективного излучения контур «открывают», т.е. создают условия для того, чтобы поле «уходило» в пространство. Это устройство называется открытым колебательным контуром — антенной.
Радиосвязью называется передача информации с помощью электромагнитных волн, частоты которых находятся в диапазоне от до Гц.
Радар (радиолокатор)
Устройство, которое передает ультракороткие волны и тут же их принимает. Излучение осуществляется короткими импульсами. Импульсы отражаются от предметов, позволяя после приема и обработки сигнала установить дальность до предмета.
Радар скорости работает по аналогичному принципу. Подумайте, как радар определяет скорость движущейся машины.
Источник: http://fizmat.by/kursy/jelektromagnt/jelmagn_volny
IT News
Дата Категория: Физика
Каждый раз, когда электрический ток изменяет свою частоту или направление, он генерирует электромагнитные волны — колебания электрического и магнитного силовых полей в пространстве. Один из примеров — изменяющийся ток в антенне радиопередатчика, который создает кольца распространяющихся в пространстве радиоволн.
Энергия электромагнитной волны зависит от ее длины — расстояния между двумя соседними «пиками». Чем меньше длина волны, тем выше ее энергия.
В порядке убывания своей длины электромагнитные волны подразделяются на радиоволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма-излучение.
Длина волны гамма-излучения не достигает и одной стомиллиардной метра, в то время как радиоволны могут иметь длину, исчисляющуюся в километрах.
Электромагнитные волны распространяются в пространстве со скоростью света, а силовые линии их электрического и магнитного полей располагаются под прямым углом друг к другу и к направлению движения волны.
Электромагнитные волны расходятся постепенно расширяющимися кругами от передающей антенны двусторонней радиостанции аналогично тому, как это делают волны, вызванные падением камешка в пруд. Переменный электрический ток в антенне создает волны, состоящие из электрического и магнитного полей.
Схема электромагнитной волны
Электромагнитная волна распространяется прямолинейно, а ее электрическое и магнитное поле перпендикулярны потоку энергии.
Преломление электромагнитных волн
Так же как и свет, все электромагнитные волны преломляются, когда входят в вещество под любым углом, кроме прямого.
Отражение электромагнитных волн
Если электромагнитные волны падают на металлическую параболическую поверхность, они фокусируются в точке.
Рост электромагнитных волн
ложный узор электромагнитных волн, исходящих из передающей антенны, возникает из одиночного колебания электрического тока. Когда ток течет вверх по антенне, электрическое поле (красные линии) направлено сверху вниз, а магнитное поле (зеленые линии) — против часовой стрелки. Если ток изменяет свое направление, то же самое происходит с электрическим и магнитным полями.
Источник: http://Information-Technology.ru/sci-pop-articles/23-physics/236-kak-rasprostranyayutsya-elektromagnitnye-volny
Электромагнитные волны. Скорость их распространения — Технарь
При распространении электромагнитных волн в каждой точке пространства происходят периодически повторяющиеся изменения электрического и магнитного полей. Эти изменения можно представить в виде колебаний векторов напряженностей Н и Е в каждой точке пространства.
Максвелл показал, что колебания этих векторов в каждой точке электромагнитной волны происходят в одинаковых фазах и по двум взаимно перпендикулярным направлениям (рис. 27.6), которые в свою очередь перпендикулярны к вектору скорости распространения волны v.
Относительные расположения этих векторов в волне, распространяющейся от антенны А, показаны для примера в точке В.
Взаимные расположения этих трех векторов в любой точке бегущей электромагнитной волны связаны правилом правого винта: если головку винта расположить в плоскости векторов Е и Н и поворачивать ее в направлении от Е к Н (по кратчайшему пути), то поступательное движение винта укажет направление вектора v, т. е. направление распространения самой волны и переносимой ею энергии.
Итак, векторы Е и Н колеблются в плоскости, перпендикулярной к вектору v. Это означает, что электромагнитные волны являются поперечными волнами. Расположение векторов Е и Н в различных точках волны для одного и того же момента времени показано на рис. 27.7.
- Скорость распространения электромагнитных волн зависит от электрических и магнитных свойств среда, и, как вытекает из теории Максвелла, ее числовое значение выражается формулой:
- v = 1/√(μcɛc) (27.6)
- Поскольку μc=μμ0 и ɛc=ɛɛ0 то имеем:
- v = 1/(√μɛ √μ0ɛ0) (27.7)
- Так как для вакуума значения μ и ɛ равны единице, скорость распространения электромагнитных волн в вакууме:
- с = 1/√ɛ0μ0 (27.8)
(Покажите, что из (27.8) для c получается значение, близкое 3*108 м/с).
Из сравнения формул (27.8) и (27.7) получаем:
- v = c/√μɛ, или c/v = √μɛ (27.9)
- Величину n, показывающую, во сколько раз скорость распространения электромагнитных волн в вакууме больше, чем в какой-либо среде, называют абсолютным показателем преломления этой среды:
- n = c/v (27.10)
- Явление преломления волн и происхождение названия для n. Таким образом,
- n = √μɛ (27.11)
Заметим, что диэлектрическая проницаемость среды ɛ в формуле (27.11) не совпадает с диэлектрической проницаемостью той же среды ɛст, рассмотренной в электростатике, так как ɛ зависит от частоты колебаний. Поэтому при расчетах по формулам (27.6), (27.7), (27.9), (27.
11) нельзя брать значения ɛ из таблиц, приводимых в электростатике. Однако ɛ всегда больше единицы, а μ для диэлектриков, в которых могут распространяться электромагнитные волны, практически можно считать равным единице.
Следовательно, в любой среде скорость распространения электромагнитных волн меньше, чем в вакууме, т. е. всегда больше единицы.
Для электромагнитных волн справедлива формула (24.23): v = λv. Для вакуума эта формула принимает вид:
где λ0 — длина волны в вакууме.
Напомним, что при переходе волн из одной среды в другую частота колебаний остается неизменной, а длина волны изменяется. Следует иметь в виду, что длину электромагнитной волны всегда указывают для вакуума, если нет специальных оговорок.
На практике в основном используют волны с высокой частотой колебаний, так как энергия, переносимая волнами, пропорциональна квадрату частоты.
Кроме того, чем выше частота колебаний, тем легче осуществить направленное излучение электромагнитных волн.
Электромагнитные волны имеют большое значение и при передаче электрической энергии по проводам, которые для волн являются как бы направляющими рельсами.
Электрические сигналы вдоль проводов распространяются со скоростью 3*108 м/с т. е.
при замыкании цепи ток возникает практически одновременно во всей цепи, в то время как скорость направленного движения электронов в проводе составляет десятые доли сантиметра в секунду.
Источник: https://tehnar.net.ua/elektromagnitnyie-volnyi-skorost-ih-rasprostraneniya/
Электромагнитные волны
Электромагнитные волны представляют собой переменные электромагнитные поля, состоящие из двух неразрывно связанных и взаимно обусловленных составляющих — переменного электрического и магнитного полей.
Возбуждение в некоторой области пространства переменного электрического поля приводит к возникновению в смежных областях пространства переменного магнитного поля, которое в свою очередь возбуждает переменное электрическое поле и т. д.
Непременным условием существования электромагнитных волн является их распространение, которое в вакууме происходит со скоростью света, а в других средах — со скоростью, определяемой электрическими свойствами этих сред.
Свойства электромагнитных волн
Одной из важнейших характеристик электромагнитных волн, определяющих их специфические особенности, является частота электромагнитных колебаний и связанная с ней длина волны. Электромагнитные волны охватывают широкий спектр колебаний различных частот.
Широкую область электромагнитных колебаний занимают радиоволны. К радиоволнам относят колебания с частотами от 10 МГц до ~300 ГГц, что соответствует длинам волн от 30 км до 1 мм.
Радиоволны возбуждаются при помощи электрических цепей, питаемых переменными токами соответствующей частоты.
Применительно к особенностям их распространения в земных условиях радиоволны различают по следующим диапазонам (табл. 1).
Таблица 1
| Название диапазона | Длина волны, м | Частота, МГц |
| Сверхдлинные волны (СДВ) | 100 000-10000 | 0.003 — 0.03 |
| Длинные волны (ДВ) | 10 000-1000 | 0.03 — 0.3 |
| Средние волны (СВ) | 1000-100 | 0.3 — 3 |
| Короткие волны (КВ) | 100-10 | 3 — 30 |
| Ультракороткие волны (УКВ): | ||
| метровые | 10-1 | 30 — 300 |
| дециметровые | 1 — 0.1 | 300 — 3000 |
| сантиметровые | 0.1-0,01 | 3000 — 30000 |
| миллиметровые | 0,01-0,001 | 30000-300000 |
К радиоволнам примыкают волны инфракрасного излучения с длиной волны до 0,77 мкм (частота до 4×105 ГГц). Источниками этих волн служат слабонагретые тела, а также оптические квантовые генераторы. Инфракрасные лучи обнаруживаются по их тепловому действию.
За инфракрасным излучением следует видимое световое, которому соответствуют длины волн от 0,77 до 0,38 мкм (частота до 8×105 ГГц).
Источниками световых волн являются атомы и молекулы различных тел, излучающие эти волны под влиянием некоторых внешних воздействий (например, нагретые тела или газы, светящиеся под влиянием электрических разрядов).
Мощным источником электромагнитных колебаний светового диапазона являются оптические квантовые генераторы (лазеры). Световое излучение обнаруживается глазом, а также по фотографическому, фотоэлектрическому и тепловому действиям.
Следующий диапазон электромагнитных колебаний занимают ультрафиолетовые лучи, длины волн которых лежат в пределах от 0,38 до 0,05 мкм (частота до 6×106 ГГц). Источниками их являются возбужденные атомы различных тел, испускающие лучи под влиянием некоторых внешних воздействий. Эти лучи обнаруживаются фотоэлектрическим и фотографическим методами.
За ультрафиолетовыми лучами лежит область рентгеновских и еще более коротких — гамма-лучей, испускаемых атомами и отдельными элементарными частицами вещества (электронами, протонами и др.) под влиянием различных воздействий. Все короткие волны, начиная со световых, способны ионизировать газы; этим их свойством пользуются для обнаружения наиболее коротких электромагнитных волн.
Законы распространения электромагнитной энергии тесно связаны с электрическими и магнитными свойствами среды, которые характеризуются диэлектрической проницаемостью ε, измеряемой в фарадах на метр (Ф/м), магнитной проницаемостью µ, измеряемой в генри на метр (Г/м), и удельной электрической проводимостью σ, измеряемой в сименсах на метр (См/м). Однородную среду, в которой электромагнитные волны не испытывают поглощения, отражения и рассеяния, называют свободным пространством или вакуумом. Реально такого пространства не существует, но свойства космического пространства близки к нему. Для свободного пространства σ = 0, так как в нем нет свободных электрических зарядов, обусловливающих электропроводность.
Одной из важнейших характеристик электромагнитных волн является скорость их распространения, которая в свободном пространстве одинакова для всех длин волн и является одной из фундаментальных постоянных физики.
В реальной среде скорость распространения электромагнитных волн зависит как от свойств среды, так и от частоты электромагнитных колебаний. Если электромагнитные параметры среды зависят от частоты колебаний, то волны различных частот будут распространяться в такой среде с различной скоростью.
Это явление называют дисперсией, а среды, обладающие дисперсией, получили название диспергирующих. Свободное пространство, как указывалось выше, является недиспергирующей средой.
Атмосфера в нижней ее части (ниже ионосферы) для радиоволн представляет собой недиспергирующую среду и поэтому скорость их распространения в атмосфере не зависит от частоты. Для световых волн нижние слои атмосферы являются диспергирующей средой.
При взаимном перемещении источника электромагнитных колебаний и приемника энергии возникает эффект Доплера, заключающийся в изменении частоты принимаемых колебаний. При удалении источника колебаний частота уменьшается, а при приближении — возрастает. Эффект Доплера имеет важное значение в астрономии и применяется при определении положения искусственных космических объектов.
Распространение электромагнитных волн
Если бы Земля была идеальным проводником и ее поверхность представляла собой плоскость, а атмосфера, в которой распространяются электромагнитные волны, была идеальным диэлектриком, то распространение электромагнитных волн происходило бы без поглощения и потери энергии, так как идеальный проводник полностью отражает волну, а в идеальном диэлектрике отсутствует поглощение. В подобном случае волны распространялись бы прямолинейно и с постоянной скоростью; уменьшение напряженности поля происходило бы только за счет расширения сферического фронта волны.
В действительных условиях, а именно вблизи границы раздела двух различных неоднородных сред (атмосферы и Земли), распространение электромагнитных волн существенно отличается от указанного выше идеального случая.
Неоднородность обеих сред по отношению к электромагнитным колебаниям состоит в различии и постоянной изменчивости в пространстве и во времени их электрических параметров: диэлектрической проницаемости и электрической проводимости.
Магнитная проницаемость для сред, встречающихся при распространении электромагнитных воли в земных условиях, близка к единице и поэтому она почти не влияет на распространение волн.
Поверхность Земли имеет сложную форму и отличается чрезвычайным разнообразием физических свойств.
Водные пространства, а также участки суши с различным рельефом и разнообразным растительным покровом, населенные пункты и искусственные сооружения характеризуются различными электрическими параметрами, по-разному влияющими на распространение электромагнитных волн.
Электрические параметры почвы, кроме того, непостоянны по глубине, причем по мере приближения к уровню грунтовых вод электрическая проводимость почвы повышается. Однако на распространение радиоволн существенно влияет только сравнительно тонкий поверхностный слой почвы.
Электрические параметры в общем случае зависят как от свойств среды, так и от длины волны взаимодействующих со средой электромагнитных колебаний. Так, для длинных волн почвы по электрическим параметрам приближаются к идеальному проводнику.
Поэтому длинные волны отражаются от земли без заметного поглощения. При уменьшении длины волны проводимость почвы уменьшается и почва по свойствам приближается к диэлектрику.
Вследствие этого короткие волны, распространяющиеся вблизи поверхности земли, заметно поглощаются уже на расстоянии нескольких десятков километров. Поглощение волн сильнее над влажной почвой и в особенности над морем.
Однако поглощение становится существенным лишь при распространении радиоволн вблизи поверхности земли, на расстоянии порядка длины волны. При прохождении на больших расстояниях от поверхности радиоволны практически не испытывают поглощения почвой.
Электромагнитные колебания светового диапазона с помощью оптических систем светодальномеров излучаются узким направленным пучком.
Непосредственное влияние Земли в этом случае не имеет места, так как световой пучок проходит на значительном (по сравнению с длиной волны) расстоянии от поверхности; происходит лишь искривление пути световой волны за счет изменения показателя преломления атмосферы.
Распространение радиоволн в зависимости от вида и ширины диаграммы направленности излучающей антенны захватывает значительное пространство. Однако при этом существенную роль играет лишь некоторая ограниченная область, внутри которой распространяются волны, наиболее эффективно действующие на приемное устройство.
Различия распространения электромагнитных волн
Изложенное свидетельствует о многообразии и сложности факторов. определяющих распространение радио- и световых волн в земных условиях. Ниже приведены характерные особенности распространения электромагнитных волн различных диапазонов.
Длинные волны при распространении вдоль поверхности Земли вследствие дифракции частично огибают земной шар и сравнительно слабо поглощаются. Поэтому поверхностная волна распространяется далеко за пределы прямой видимости (до 3000 км и более).
Отражаясь от относительно устойчивых слоев ионосферы, длинные волны характеризуются постоянством условий распространения пространственной волны. Под действием флуктуаций в ионосфере напряженность поля пространственной волны меняется сравнительно слабо.
Недостатком этого диапазона воли является высокий уровень атмосферных помех.
Распространение средних волн сопровождается резкими суточными колебаниями напряженности поля вместе приема. Днем преобладает поверхностная волна, которая частично огибает земной шар; однако вследствие значительного поглощения ее полупроводящей поверхностью Земли распространение поверхностной волны происходит не далее 1000 км.
В ночное время усиливается пространственная волна, фаза колебаний в которой вследствие флуктуаций электронной концентрации в ионосфере непрерывно изменяется.
Это вызывает изменение разности фаз накладывающихся поверхностной и пространственной волн, что приводит к колебаниям амплитуды результирующего поля, к ослаблениям и полному исчезновению приема, называемому замиранием.
Короткие волны распространяются на дальние расстояния главным образом пространственной волной, отраженной от ионосферы. Поле этой волны из-за изменений в ионосфере неустойчиво; возможно и замирание сигналов. Поверхностная волна вследствие значительного поглощения землей быстро затухает.
Для этого диапазона характерно появление зоны молчания на некотором расстоянии от передатчика, в которой уверенный прием невозможен. Появление зоны молчания объясняется быстрым затуханием поверхностной волны и невозможностью, по условиям отражения, попадания в нее пространственной волны.
Ультракороткие волны распространяются почти прямолинейно, незначительно огибая выпуклость Земли за счет атмосферной рефракции и в меньшей степени (только метровые волны) за счет дифракции. Заметное отражение от ионосферы происходит только на метровых волнах (длиннее 4-5 м).
Более короткие волны не могут попадать на землю пространственной волной и дальность их распространения определяется поверхностной волной, которая сравнительно быстро затухает за счет поглощения землей и атмосферой (в особенности для сантиметровых и миллиметровых волн).
Атмосферные помехи в этом диапазоне незначительны.
Инфракрасные и световые волны распространяются почти прямолинейно. Их путь искривляется только за счет атмосферной рефракции.
При распространении эти волны испытывают сильное поглощение и рассеяние в атмосфере, в особенности, если последняя насыщена жидкими и газообразными частицами воды и пылью.
При помощи оптических систем световые и инфракрасные волны можно сконцентрировать в узкий луч большой мощности, в особенности когда источником излучения является лазер. Подстилающая поверхность не оказывает влияния на распространение этих волн.
Наличие фона за счет рассеянного света атмосферы требует повышенной мощности источников света и соответствующей оптики, в противном случае применение световых волн в светлое время суток ограниченно. Наибольшая точность измерения направлений и расстояний при геодезических работах в настоящее время обеспечивается именно в диапазоне световых волн.
Источник: https://www.polnaja-jenciklopedija.ru/nauka-i-tehnika/elektromagnitnye-volny.html
ПОИСК
Скорость распространения электромагнитной волны в среде можно выразить через скорость излучения в вакууме с и показатель преломления п [c.
169]
Под сверхвысокими частотами (СВЧ) в широком смысле принято понимать участок спектра электромагнитных волн с частотами колебаний выше 300 МГц. Поскольку длина электромагнитной волны А.
связана с частотой / и скоростью распространения с соотношением [c.84]
Сложнее обстоит дело при преломлении, так как скорость распространения света меняется в зависимости от среды. Переменное электрическое поле электромагнитной волны вызывает вынужденные колебания заряженных частиц вещества, например, электронов, которые сами становятся источниками вторичных волн. Это приводит к замедлению распространения света, и скорость света оказывается различной для разных веществ. [c.20]
Теплообмен лучеиспусканием является частным видом теплообмена, при котором происходит превращение тепла в излучаемую энергию. Тепловое и световое лучеиспускание является процессом распространения электромагнитных волн, которые распространяются в пространстве со скоростью 300 000 км/сек.
Электромагнитные волны, являющиеся носителями тепловой лучистой энергии, отличаются от волн, соответствующих световому излучению, лишь длиной волны. Если говорят, что тепло передается лучеиспусканием от одного тела к другому, то это является упрощенным объяснением явления, которое в действительности весьма сложно.
Количество тепла, которое излучает твердое, жидкое или газообразное тело, является лишь частью общей излучаемой энергии. [c.128]
Световая волна несет с собой поток энергии электромагнитного поля.
При взаимодействии с частицами вещества некоторая доля электромагнитной энергии поглощается последними и переходит в энергию колебаний электрических зарядов в атомах и молекулах [1].
В идеальной однородной среде периодически колеблющиеся диполи излучают вторичные электромагнитные волны той же частоты, которые интерферируя с первичной изменяют ее фазовую скорость распространения [c.87]
Скорость распространения электромагнитных волн является константой, обычпо обозначаемой как с. Численное значение этой константы, т. е. ско- [c.497]
Распространение света в веществе с точки зрения классической теории связано с осцилляцией электронов в атомах и молекулах, которую вызывает падающий свет. Электромагнитная волна света, как указывалось, представляет систему двух взаимно перпендикулярных полей электрического и магнитного.
Обычно для задачи распространения света в веществе рассматривают только электрическую компоненту электромагнитной волны, так как сила Лоренца, действующая на электрон со стороны магнитного поля, равна е [ухВ], где V —скорость электрона, В —магнитная индукция.
Эта сила мала из-за малой величины и/с ( Го=сБо)- [c.175]
Абсорбционная спектрофотометрия изучает изменение интенсивности электромагнитного излучения различной длины волны, вызванное взаимодействием излучения с веществом. Если среда, через которую проходит излучение от источника сплошного спектра прозрачна для излучения, то изменяется только скорость распространения излучения, которая становится меньше, чем в вакууме. Количественно уменьшение скорости выражается через показатель преломления п — с/о, где с и у — скорости распространения электромагнитного излучения в вакууме и в данной среде. Спектр поглощения такой прозрачной среды представляет собой непрерывную полосу. Если среда поглощает излучение, то наблюдаемый спектр содержит одну или несколько полос поглощения. Их появление обусловлено избирательным поглощением, т. е. заметным уменьшением интенсивности излучения на некоторых длинах волн. [c.643]
Мы уже знакомы с различными типами электромагнитного излучения свет — видимый, ультрафиолетовый, инфракрасный, рентгеновские лучи и радиоволны различной длины.
Это только часть широкого спектра от гамма-лучей, длины волн которых измеряются долями единиц Ангстрема, до радиоволн, длины волн которых измеряются в метрах и даже километрах. Все эти волны имеют одинаковую скорость распространения 3 10 см/с.
Их частота связана с длиной волны следующим соотношением [c.399]
Под светом обычно понимают часть спектра электромагнитного излучения, охватывающую ультрафиолетовую (УФ), видимую и инфракрасную (ИК) области. Свет обладает как волновой, так и корпускулярной природой. Длина волны 51 и частота колебаний V взаимосвязаны и их произведение равно скорости распространения света [c.287]
Существуют различные способы обнаружения и генерирования электромагнитного излучения в широком диапазоне длин волн или частот.
Эти волны в различных диапазонах частот обычно имеют специальные названия, как, например, радиоволны, видимый свет или рентгеновские лучи однако все оии представляют собой в сущности одно и то же явление и различаются только длиной волны или частотой. В уравнение (1.
1) входит еще одна величина — скорость распространения электромагнитных воли, и если среда, в которой они распространяются, — вакуум, то эта скорость является одной из фундаментальных физических постоянных. Точное значение этой постоянной, называемой скоростью света в вакууме, равно [c.10]
Квантовая механика основана на представлениях о волновых процессах, поэтому полезно рассмотреть некоторые аспекты волнового движения. Электромагнитная волна состоит из осциллирующих электрического и магнитного полей, направленных перпендикулярно друг к другу и направлению распространения (рис. 12.1). Скорость ее распространения в вакууме обозначается с. [c.364]
Следует подчеркнуть, что такой способ подхода к вопросу обладает полной общностью и применим при любых температурах к любым телам вне зависимости от их молекулярной природы (ионные или молекулярные кристаллы, аморфные тела, металлы, диэлектрики и т. п.).
Важной особенностью метода является и то обстоятельство, что, поскольку в вычислении поля используются точные уравнения Максвелла, автоматически учитываются также эффекты запаздывания, связанные с конечной скоростью распространения электромагнитных взаимодействий.
Эти эффекты становятся существенными, когда расстояние Я достаточно велико Я Хо/2я, где Хо — длина волн, характерных для спектров поглощения данных тел. [c.72]
Влияние электромагнитного запаздывания на энергию молекулярного взаимодействия.
Ввиду конечной скорости распространения электромагнитных волн при расстоянии между двумя атомами, сравнимом по порядку величины с лондоновской длиной волны, фазовый сдвиг флуктуирующих диполей отличается от 0° и дисперсионные силы уменьшаются быстрее, чем это следует из уравнения (32).
Казимир и Польдер [61] вычислили, что для межатомных расстояний г Л дисперсионная энергия изменяется пропорционально 1/г , а не 1/г , причем поправочный коэффициент, который необходимо ввести в уравнение (32), является функцией межатомного расстояния [c.39]
При обсуждении электромагнитного излучения обычно пользуются понятием о волнах. Мы хорошо знакомы со многими типами волн п волновым движением. На морском берегу мы видим движущиеся волны.
Прикосновение к скрипичной струне вызывает на ней стоячие волны, и мы слышим звуковой тон, переносимый к нашим ушам акустическими волнами. Все эти волны связаны с тем или иным колебательным движением.
Такое движение характеризуется амплитудой, частотой или длиной волны и, если волны распространяются в какой-либо среде, скоростью распространения. Последние три характеристики связаны между собой соотношением [c.9]
При использовании ЭМА-преобразователей необходимо учитывать следующую возможную погрешность [56].
Возбуждающее электромагнитное поле действует не на самой поверхности ОК, а в некотором поверхностном слое, толщина которого зависит от материала ОК и частоты колебаний. Это явление скин-эффекта.
Скорость распространения электромагнитных волн значительно больше, чем ультразвуковых. В связи с этим возникает эффект уменьшения времени пробега импульса в ОК. Фронт УЗ-импульса растягивается. [c.706]
При расстояниях, превышающих лондоновскую длину волны, наблюдается эффект запаздывания, связанный с конечной скоростью распространения электромагнитных волн для двух взаимодействующих диполей изменяется сдвиг фаз — он перестает быть равным 0 — и наступает ослабление энергии взаимодействия. [c.33]
Дисперсия. Показатель преломления также является важным оптическим свойством материи. Он о-пределяется как отношение скорости распространения излучения в вакууме к скорости его распространения в данной среде.
Зависимость показателя преломления от длины волны называется дисперсией. Дисперсия вещества в пределах электромагнитного спектра связана со степенью поглощения радиации этим веществом.
В области высокой прозрачности показатель преломления уменьшается с увеличением длины волны (нелинейно) в областях же с высоким поглощением показатель преломления плохо поддается точным измерениям, яо видно, что он довольно резко увеличивает свое значение с ростом длины воляы. На рис. 2.5 схематически представлен спектр поглощения и кривая дисперсии для вещества, прозрачного для лучей [c.18]
Для немагнитных веществ ( л=1) скорость распространения электромагнитной волны в среде связана с комплексной диэлектрической проницаемостью среды выражением [c.48]
Здесь С —скорость распространения электромагнитных волн f —параметр, характеризующий силу химической связи между А и В его называют силовой константой связи А—В ц — так на-зь/ваемая приведенная масса системы, которая зависит от массы атомов А и В [c.162]
Здесь ео — абсолютная диэлектрическая проницаемость во = = W/4n = 8,85419 10 Ф/м а — момент, индуцируемый полем с — скорость распространения электромагнитных волн в вакууме, с = 2,997925-10 м/с. [c.21]
Все электромагнитные волны, рассматриваемые в данной главе, являются поперечными — колебания электрического (Е) и магнитного (Н) векторов в них осуществляются перпендикулярно к направлению распространения волны (Е 1Н). Скорость распространения электромагнитных волн, измеренная в различных областях спектра многими методами, в вакууме [c.172]
Максвелл попытался объединить законы электричества и магнетизма.
Основываясь на математических расчетах, он показал, что такое объединение возможно, если одновременно с переменным магнитным полем существует подобное электрическое поле и наоборот, а направление распространения волн перпендикулярно плоскости, в которой колеблются векторы напряженности электрического и магнитного полей.
Мы не будем здесь рассматривать все следствия уравнений Максвелла, но одно из них является для нас очень важным. Скорость распространения электромагнитных волн Максвелла в вакууме численно равна скорости света в вакууме, которая была определена Рёмером (1675 г.), Физо (1849 г.) и Фуко (1862 г.). Этот поразительный результат (1865 г.
) со всей очевидностью подтвердил, что свет является электромагнитной волной, но не привлекал большого внимания до тех пор, пока Герц не продемонстрировал (1887—1888 гг.) предсказанное Максвеллом распространение волн в системах, включающих осциллирующие электрическое и магнитное поля. [c.28]
Если толщины пленок (зазоров) становятся соизмеримыми с Хо, проявляется эффект так называемого электромагнитного запаздывания , связанного с конечной скоростью распространения электромагнитных волн. Как было показано Г. Казимиром и Д.
Польдером, при таких больших толщинах пленок показатель степени п в выражении (1—18) ДЛЯ потенциала притяжения молекул становится равным семи. Соответственно энергия пленки оказывается обратно пропорциональной третьей, а расклинивающее давление — четвертой степени шири-лы зазора к, т. е.
Уто/оз—Л-з и Псчэ —Н- . Для таких широких зазо- [c.247]
Исследовался процесс диссоциации известняка (СаСОз) под влиянием излучения СВЧ-диапазона от источника Электроника КИЭ-51 с частотой 2450 МГц, мощностью до 5 кВт на лабораторной установке.
Как известно, энергия, передаваемая от СВЧ-генератора, поглощается одновременно по всему объему материала, отсутствует поверхность контакта между теплоносителем и обрабатываемым материалом, а скорость передаваемой энергии определяется скоростью распространения электромагнитной волны в среде.
Система уравнений, описывающая физико-химические процессы, протекающие в электродинамическом СВЧ-реакторе (рисунок 1), может быть записана в виде [c.9]
Более совершенные методы расчета сил взаимодействия конденсированных тел были развиты Казимиром [21] и Лифши-цем [22]. В противоположность применявшемуся ранее микроскопическому подходу, основанному на рассмотрении взаимодействий молекул, был применен макроскопический подход, в котором взаимодействующие тела рассматривались как сплошные среды [22].
Основная идея заключается в том, что взаимодействие между телами осуществляется посредством флуктуационного электромагнитного поля, присутствующего внутри всякой материальной среды и выходящего за ее пределы. Такой подход обладает полной общностью и применим к любым телам независимо от их молекулярной природы [20].
В расчетах используются уравнения Максвелла, учитывающие упомянутые выше эффекты запаздывания, связанные с конечной скоростью распространения электромагнитных волн.
Исходя из взаимодействия флуктуационных электромагнитных полей и вводя в уравнение Максвелла стороннее поле [24], можно показать [20—22], что сила притяжения обратно пропорциональна четвертой степени расстояния при больших расстояниях (порядка нескольких микрон). Когда расстояния между телами сокращаются до нескольких сотен А, [c.17]
Если расстояние к между поверхностями тел меньше, чем длина волны X, то фазы электромагнитного излучения обоих тел максимально согласуются. В этом случае теория Лифшица дает тот же закон взаимодействия (3.6.2), что и теория Гамакера.
Константы взаимодействия также совпадают по порядку величины (около 10 «° Дж).
При больших расстояниях между поверхностями (к > X) возникает эффект электромагнитного запаздывания, связанный с конечной скоростью распространения электромагнитных волн синхронизация фаз излучения запаздывает на время, необходимое для пробега волной зазора к.
Это ослабляет взаимодействие тел и изменяет закон этого взаимодействия с квадратичного на кубический. Наличие запаздывающего и незапаздывающего взаимодействий тел подтверждено прямыми измерениями сил притяжения и их зависимости от расстояния. [c.618]
Лучистую энергию характеризует ряд рассматриваемых ниже определенных свойств или параметров.
Частота V есть число колебаний в 1 сек, соверщаемых электромагнитной волной единицей частоты является герц (обозначение — гц 1 гц равен 1 циклу в 1 сек).
Скорость распространения излучения с, приблизительно равная 3,00-10 ° см сек в вакууме и несколько меньщая в других прозрачных средах. [c.12]
При рассмотрении сил возникающих в системе адгезив — субстрат, необходимо учитывать, что во взаимодействии участвуют не изолированные атомы или молекулы, а конденсированные фазы. Это обстоятельство коренным образом изменяет зависимость сил взаимодействия от расстояния.
Первые попытки рассмотрения сил взаимодействия конденсированных фаз были предприняты Де Буром и Гамакером [16, 17]. Рассматривая взаимодействие двух шаров, шара с плоскостью, двух плоскостей, Гамакер подсчитал.
энергию взаимодействия как интеграл парных молекулярных взаимодействий по элементам объема этих тел, учитывая важнейшее свойство дисперсионных сил — их аддитивность. Оказалось, что в первом и во втором случае сила взаимодействия пропорциональна второй степени расстояния между объектами, а в третьем случае (плоскость — плоскость) — третьей степени.
Однако при расчете дисперсионных сил на бо.яьших расстояниях необходимо учитывать эффект электромагнитного запаздывания, связанный со скоростью распространения электромагнитных волн [18]. С учетом этого эффекта показатель степени при г в расчетах Гамакера должен быть повышен на порядок [19].
Однако расчеты Гамакера и Кройта, основанные на суммировании энергии парных взаимодействий, недостаточно обоснованы теоре-сО тически и, строго говоря, применимы только для рассмотрения систем, состоящих из изолированных частиц, т. е. идеализирован-ного случая [20]. [c.17]
Источник: https://www.chem21.info/info/827172/
Спектры шкалы электромагнитных излучений
Шкала электромагнитных волн
Шкала электромагнитных волн или излучений представляет собой ряд диапазонов электромагнитных волн, которые распределяются в соответствии с частотой. Распространяющиеся в пространстве периодически изменяющиеся вихревые электрическое и магнитное поля представляют собой электромагнитные колебания.
Общее понятие
Свойства электромагнитных колебаний открыты в начале XIX века английским ученым Д. К. Максвеллом. Физик считал, что электромагнитные волны перпендикулярны направлению распространения волны, ее скорости.
Но электромагнитное поле существует отдельно от указанных выше двух.
Магнитное и электрическое поля, взаимодействуя друг с другом, действуют на заряженные частицы поверхности волнового фронта, создают поле, существующее независимо, обладающее собственными свойствами.
Электромагнитные волны могут распространяться в разных средах, в том числе и в вакууме. Само поле — материя, которая распространяется в среде. Скорость распространения электромагнитной волны в вакууме равна скорости света, т. е. 3*10 в 8 степени м/с. Значение не затухает, проходя через пространство, постоянно.
Шкала электромагнитных излучений показывает, как один качественный вид излучений переходит в другой по мере того, как изменяются взаимосвязанные количественные показатели частоты, длины волны. Один из видов диапазонов излучений — видимый свет.
Дополнительные цвета спектра
Спектр видимого света содержит как основные, так и дополнительные цвета. Каким образом можно получить дополнительные цвета? Их получение основано на опыте И. Ньютона, который в 1671 году, используя призму, разложил белый луч солнечного света на спектр: последовательно расположенные красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий и фиолетовый цвета.
Дополнительные цвета спектра получаются разными способами:
Дополнительные цвета спектра
- Если разделить спектр на две части (красно-оранжево-желтую и зелено-сине-фиолетовую), две смеси из трех первых и трех вторых дадут два цвета. Особенность последних такова, что если собрать их вместе линзой, снова получается белый.
- Если физически закрыть в спектре один цвет, затем собрать линзой оставшиеся цвета, полученный цвет будет дополнительным по отношению к закрытому. Например, если закрыть зеленый, соберется красный, закрывая желтый — фиолетовый. Красный цвет будет дополнительным к зеленому, а фиолетовый — к желтому.
Замкнув последовательность цветов спектра в круг, получим схему, называемую спектральным кругом.
Первичные дополнительные цвета:
- красный и зеленый;
- желтый и фиолетовый;
- синий и оранжевый.
Таблица 1. Дополнительные цвета.
| Выделенная часть | Красная | Оранжевая | Желтая | Желто-зеленая | Зеленая | Голубовато-зеленая |
| Цвет смеси оставшихся лучей | Голубовато-зеленый | Голубой | Синий | Фиолетовый | Пурпурный | Красный |
При смешении дополнительных цветов, что доказано опытным путем, чистый цвет получить уже невозможно — любая примесь дополнительного цвета к основному снижает насыщенность.
Спектр солнечного излучения
Солнце — источник жизни на планете, источник излучения, солнечного света, несущего энергию.
Спектр солнечного излучения
В электромагнитный спектр солнечного света включаются три разных вида волн:
- ультрафиолетовое излучение;
- видимый свет;
- инфракрасное излучение.
Первый последовательный вид обладает наиболее низкими частотами и относительно длинной волной, последний — высокими частотами и короткой волной.
Видимая часть спектра
Д. К. Максвелл сделал вывод, что видимый свет — один из видов электромагнитных излучений, спектр видимого солнечного света состоит из семи цветов. Человек может увидеть, как в призме, преломляясь, свет распадается на семь цветов, может любоваться преломленным в каплях дождя светом, глядя на радугу.
Цвета распределены на шкале в соответствии с частотой и на шкале занимают маленький отрезок, умещаются в сравнительно небольшом диапазоне, но это все, что можно увидеть глазами. Инфракрасное и ультрафиолетовое излучения, с меньшими и большими значениями, уже недоступны человеческому зрению.
В радуге один цвет постепенно переходит в другой согласно определенной последовательности, отображающей распределение цветов при разделении луча видимого света белого цвета. Свойства цвета (красного, синего, желтого) определяются свойствами длины соответствующих волн.
Видимая часть солнечного спектра — часть спектра, которая при воздействии на орган зрения вызывает зрительные ощущения.
Наиболее сильные отзывы в человеческом глазу вызывает желто-зеленый луч, остальные менее чувствительны. Лучи, видимые глазу, обладают длиной волны в пределах 400–760 нм.
Глазу доступны некоторые более длинноволновые и более коротковолновые лучи при их достаточной интенсивности.
Свет важен для человека. Раздражая орган зрения, свет активизирует обмен веществ, улучшает самочувствие, вдохновляет, способствует повышению работоспособности. Можно заметить, что недостаточное освещение приводит к снижению активности, на предприятиях приводит к ошибкам, производственным травмам.
Шкала электромагнитных излучений
Отличаясь друг от друга количественно, электромагнитные волны определенным образом могут быть получены с использованием приборов. Существуют естественные и искусственные источники явления. Помимо приборов и источников волн на Земле, электромагнитные волны излучаются и космическими объектами.
Низкочастотные волны, радиоволны, инфракрасное световое излучение, оптическое излучение, рентгеновские спектры, невидимые излучения гамма — различные участки условной шкалы, показывающей области λ — области длин волн.
Таблица спектра электромагнитных излучений
| Название | Частота | Длина волн | Источники, | Космические источники |
| Низкочастотные излучения | более 10000м | 0-30 кГц | Генератор переменного тока, домашняя и офисная электротехника, ЛЭП и др. | Магнитное поле Земли |
| Радиоволны | 1мм-10000м | 30кГц-300ГГц | Переменный ток в колебательном контуре, полупроводниковые приборы | Солнце, планеты и малые тела Солнечной системы, облака межзвездного газа, реликтовое излучение на ранней стадии расширения Вселенной, квазары |
| Инфракрасное световое излучение | 1мм-780нм | 300ГГц-429ТГц | Тепловые источники, лазер, ртутно-кварцевая лампа | Солнце, межзвездная и околозвездная пыль, реликтовое излучение на ранней стадии расширения Вселенной, планеты, малые тела Солнечной системы |
| Видимое излучение световое | 780-380нм | 429-750ТГц | Лампа накаливания, пламя, молния, лазер | Солнце, другие звезды (с температурой 10-100 тысяч градусов) |
| Ультрафиолетовое излучение | 380-10нм | 7,5*1000000000000000-3*100000000000000000Гц | Углеродная дуга | Солнце, горячие Звезды, высокотемпературная плазма |
| Рентгеновское излучение | 10-5*10в-3 степени нм | 3*100000000000000000-6*100000000000000000000Гц | Рентгеновская трубка | Солнце, нейтронные звезды и, возможно, черные дыры, шаровые звездные скопления, к внегалактическим источникам – квазары, отдаленные галактики и их скопления. |
| Гамма-излучение | менее 5*10 в 3 степени нм | более 6*100000000000000000000 Гц | Атомные ядра, Кобальт-60 | Солнце, фоновое Космическое излучение, некоторые пульсары (нейтронные звезды), сверхновые звезды, Млечный Путь, области галактического центра, многих галактик и квазаров |
Чувствительность человеческого глаза
Одно из главных свойств электромагнитных волн является степень их поглощения веществом. Различие можно обнаружить между длинноволновыми и коротковолновыми излучениями. Первые поглощаются с гораздо большей интенсивностью, чем коротковолновые, однако обладают дополнительным свойством: при поглощении обнаруживают свойства частиц.
Спектральная чувствительность глаза
Преобразуя энергию, идущую от источника видимого светового диапазона, в зрительной системе человек получает сигналы из окружающей среды.
Свет попадает на сетчатку глаза, возбуждает фоторецепторы, от которых сигнал передается в нейронные связи коры головного мозга, находящиеся в затылочной доле коры больших полушарий.
В головном мозге в результате подобных преобразований формируется зрительный образ.
Развиваясь эволюционно, человеческий глаз сформировался наилучшим образом для восприятия солнечного света. В результате зрительный орган современного человека улавливает электромагнитное излучение в диапазоне длин волн 400–750 нм (видимое излучение). От более низковолновых излучений (ультрафиолета) глаз защищен областью хрусталика с низкой прозрачностью.
Определение спектральных границ чувствительности глаза
Зная законы преломления света, можно опытным путем определить спектральную чувствительность глаза. Основной инструмент — дифракционная решетка с определенным периодом.
Луч света, проходя через решетку, попадает на сетчатку. Глаз играет роль линзы, собирающей лучи в пучок, результат зависит от угла луча. Опыт доказывает, что чувствительность человеческого глаза совпадает с диапазоном видимого света по шкале.
Электромагнитная природа света
На заре изучения природы света до открытия электромагнитных световых волн существовали различные мнения. Так, история открытия гласит, что из рассуждений И.
Ньютона развилась теория о свете как о потоке частиц, квантов, об электрических колебаниях, а из рассуждений Х. Гюйгенса — волновая теория света.
Согласно квантовой теории, от источников энергии атомов последняя передается веществу, то же происходит и с энергией квантов. Волны светового спектра излучений обладают квантовыми свойствами.
Электромагнитная природа света была доказана и описана при помощи формул Д. К. Максвеллом.
Теоретическое исследование природы электромагнитных излучений принесло несомненную пользу человечеству. Явление стало применяться в медицине, быту, радиовещании и многих других областях.
Врач-пульмонолог, Терапевт, Кардиолог, Врач функциональной диагностики. Врач высшей категории. Опыт работы: 9 лет. Закончила Хабаровский государственный мединститут, клиническая ординатура по специальности «терапия». Занимаюсь диагностикой, лечением и профилактикой заболеваний внутренних органов, также провожу профосмотры. Лечу заболевания органов дыхания, желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистой системы.
Беспалова Ирина Леонидовна опубликовала статей: 499
Источник: https://ObOtravlenii.ru/izluchenie/elektromagnitnoe/shkala-elektromagnitnyh-izluchenij.html
Свойства электромагнитных волн — Физика электромагнитные волны.
Электромагнитные волны представляют собой распространение электромагнитных полей в пространстве и времени.
Рассмотрим основные свойства электромагнитных
волн.
1. Электромагнитные волны излучаются колеблющимися зарядами.
Наличие ускорения — главное условие излучения электромагнитных
волн.
2. Такие волны могут распространяться не только в газах, жидкостях
и твердых средах, но и в вакууме.
3. Электромагнитная волна является поперечной.
Периодические изменения электрического поля (вектора напряженности Е) порождают
изменяющееся магнитное поле (вектор индукции В),
которое в свою очередь порождает изменяющееся электрическое
поле. |
4. Скорость электромагнитных волн в вакууме с=300000
км/с. Распространение электромагнитной волны в диэлектрике представляет
собой непрерывное поглощение и переизлучение электромагнитной
энергии электронами и ионами вещества, совершающими вынужденные
колебания в переменном электрическом поле волны. При этом в диэлектрике
происходит уменьшение скорости волны.
5. При переходе из одной среды в другую частота волны не изменяется.
6. Электромагнитные волны могут поглощаться веществом.
Это обусловлено резонансным поглощением энергии заряженными частицами
вещества. Если собственная частота колебаний частиц диэлектрика
сильно отличается от частоты электромагнитной волны, поглощение
происходит слабо, и среда становится прозрачной для электромагнитной
волны.
7. Попадая на границу раздела двух сред, часть волны отражается, а часть проходит в другую среду, преломляясь. Если второй средой является металл, то прошедшая во вторую среду волна быстро затухает, а большая часть энергии (особенно у низкочастотных колебаний) отражается в первую среду (металлы являются непрозрачными для электромагнитных волн).
Для электромагнитных волн, так же, как и для механических, справедливы свойства дифракции, интерференции, поляризации и другие.
Электромагнитные волны. | ||
М. Фарадей ввел понятие поля:
|
| |
В 1830 г. М. Фарадей открыл явление электромагнитной индукции: при изменении магнитного поля возникает вихревое электрическое поле. | Переменное магнитное поле создает вихревое электрическое поле. | |
В 1862 г. Д.К. Максвелл выдвинул гипотезу: при изменении электрического поля возникает вихревое магнитное поле. Возникла идея о едином электромагнитном поле. | Переменное электрическое поле создает вихревое магнитное поле. | |
Электромагнитное поле — это особая форма материи — совокупность электрических и магнитных полей. Переменные электрические и магнитные поля существуют одновременно и образуют единое электромагнитное поле. Оно материально:
|
| |
При скорости заряда, равной нулю, существует только электрическое поле. При постоянной скорости заряда возникает электромагнитное поле. При ускоренном движении заряда происходит излучение электромагнитной волны, которая распространяется в пространстве с конечной скоростью. Разработка идеи электромагнитных волн принадлежит Максвеллу, но уже Фарадей догадывался об их существовании, хотя побоялся опубликовать работу (она была прочитана более чем через 100 лет после его смерти). | Главное условие возникновения электромагнитной волны — ускоренное движение электрических зарядов. | |
Электромагнитная волна – распространяющееся в пространстве электромагнитное поле (колебания векторов ). Вблизи заряда электрическое и магнитное поля изменяются со сдвигом фаз π/2. | ||
На большом расстоянии от заряда электрическое и магнитные поля изменяются синфазно. | ||
Электромагнитная волна поперечна. Направление скорости электромагнитной волны совпадает с направлением движения правого винта при повороте ручки буравчика вектора к вектору . | ||
Причем в электромагнитной волне выполняется соотношение , где с – скорость света в вакууме. | ||
Энергия электромагнитных волн. | ||
Максвелл теоретически рассчитал энергию и скорость электромагнитных волн. Таким образом, энергия волны прямо пропорциональна четвертой степени частоты. Значит, чтобы легче зафиксировать волну, необходимо, чтобы она была высокой частоты. | ||
Электромагнитные волны были открыты Г. Герцем (1887). Закрытый колебательный контур электромагнитных волн не излучает: вся энергия электрического поля конденсатора переходит в энергию магнитного поля катушки. Частота колебаний определяется параметрами колебательного контура: . | ||
Для увеличения частоты необходимо уменьшить L и C, т.е. развернуть катушку до прямого провода и, т.к. , уменьшить площадь пластин и развести их на максимальное расстояние. Отсюда видно, что мы получим, по существу, прямой проводник. |
| |
Такой прибор называется вибратором Герца. Середина разрезается и подсоединяется к высокочастотному трансформатору. Между концами проводов, на которых закрепляются маленькие шаровые кондукторы, проскакивает электрическая искра, которая и является источником электромагнитной волны. Волна распространяется так, что вектор напряженности электрического поля колеблется в плоскости, в которой расположен проводник. | ||
Если параллельно излучателю расположить такой же проводник (антенну), то заряды в нем придут в колебательное движение и между кондуктора проскакивают слабые искры. Герц обнаружил электромагнитные волны на опыте и измерил их скорость, которая совпала с рассчитанной Максвеллом и равной с=3.108м/с. |
| |
Согласно теории Максвелла . Если волна распространяется в какой-либо среде, то — скорость электромагнитных волн (скорость света в различных средах различна). Величина , показывающая во сколько раз скорость света в вакууме больше скорости света в данном веществе, называется абсолютным показателем преломления. | ||
Производство и распространение электромагнитных волн — изучение — ScienceFlip
Производство и распространение электромагнитных волн — Изучите
Производство электромагнитных волн
Электромагнитная волна, распространяющаяся в пространстве, возникает всякий раз, когда электрический заряд колеблется (вибрирует). Представьте себе заряженную частицу, колеблющуюся вперед и назад. Движущийся заряд образует электрический ток, который колеблется по величине и направлению.Это вызовет магнитное поле, которое колеблется по величине и направлению пропорционально току. Это изменяющееся магнитное поле индуцирует изменяющееся электрическое поле, создающее изменяющееся магнитное поле и так далее. Колеблющиеся поля излучаются через пространство со скоростью c и являются самовоспроизводящимися. Скорость колебания заряженных частиц можно варьировать, и это изменит характеристики производимой электромагнитной волны. Заряженные частицы можно заставить колебаться в антенне радиопередатчика, когда электроны вынуждены колебаться в ответ на электрический сигнал, производимый звукозаписью или кем-то, говорящим в микрофон.
Длина волны электромагнитной волны, создаваемой движущимся зарядом, определяется ускорением электронов. Электромагнитный спектр состоит из серии групп или диапазонов длин волн, которые классифицируются в зависимости от того, как они взаимодействуют с веществом. Когда Максвелл определил свою теорию электромагнетизма, ученым были известны только видимая и инфракрасная части спектра электромагнитного излучения. Максвелл предсказал, что будет много других форм ЭМИ, которые будут составлять спектр ЭМ.Это привело ученых к гонке за поиском и категоризацией других частей электромагнитного спектра. Вскоре были открыты все другие части спектра, и Генрих Герц был первым, кто произвел и обнаружил радиоволны. Важно отметить, что это сформировало современные коммуникации того времени.
На приведенной ниже диаграмме показаны различные диапазоны, образующие ЭМ спектр:
Распространение электромагнитных волн
Выше мы говорили о том, что электромагнитные волны самовоспроизводятся.Это результат того, что колеблющийся заряд создает изменяющееся электрическое поле, которое создает изменяющееся магнитное поле и так далее. Электромагнитные волны наиболее эффективно проходят через вакуум, где они движутся со скоростью, равной c, и не взаимодействуют с веществом. Космос — это ближайший к естественному вакууму, и ЭМИ будет эффективно распространяться в пространстве со скоростью c.
Когда электромагнитные волны проходят через другие среды, такие как воздух, вода или стекло, электромагнитные волны распространяются медленнее, чем в почти пустом космосе.Это результат взаимодействия электромагнитного излучения с атомами в среде. Атомы будут поглощать энергию падающей электромагнитной волны, приводя в движение электроны внутри атомов, колеблющиеся с той же частотой, что и электромагнитная волна, до тех пор, пока они не переизлучают волну через короткое время. Эта небольшая задержка замедляет распространение и, следовательно, скорость волны. Величина задержки волны зависит от характеристик среды, таких как расстояние между атомами и свойства атомов в среде.
Электромагнитные волны — обзор
7.2.1.1 Радиовещание (бесплатное) телевидение
«Радиовещание» обычно охватывает распространение как радио-, так и телевизионных сигналов с помощью электромагнитных волн, но я сосредоточен на телевизионной части этого описания. 6 Вещательное телевидение в США началось в 1930-х годах, но получило широкую популярность и проникновение в домашние хозяйства в 1950-х годах. 7 Хотя специфика различается в зависимости от страны, распространение в Западной Европе шло по аналогичной схеме: в Африке и некоторых частях Азии примерно 10 лет спустя.Телевизионные станции обычно лицензируются национальным регулирующим органом, потому что электромагнитный спектр, используемый вещательными компаниями, является национальным ресурсом, и требуется лицензирование для предотвращения помех между вещательными компаниями. В США вещательные станции лицензированы Федеральной комиссией по связи (FCC).
В США существует большое разнообразие типов станций (с аналогичными схемами во всем мире), но наиболее важные различия существуют между коммерческими и некоммерческими станциями, станциями полной и малой мощности, а также аналоговыми и цифровыми станциями.Подавляющее большинство коммерческих станций поддерживают себя продажей рекламы, в то время как некоммерческие станции полагаются на пожертвования от зрителей или аналогичные источники финансирования, помимо рекламы (FCC, 2008). 8 Количество вещательных телеканалов в США стабильно с течением времени и составляет примерно 1400 станций на полную мощность, 28 на штат и чуть менее 7 на телевизионный рынок (FCC, 2013a).
Маломощные станции меньше по размеру, местные и часто ориентированы на сообщества. Они считаются вторичной службой, им не разрешается создавать помехи для вещательных компаний, работающих на полную мощность, и они могут создавать помехи.Аналоговые станции передают программы, используя непрерывную модуляцию непрерывной звуковой волны, с разными каналами, выделенными для разных частей электромагнитного спектра, в то время как цифровые сигналы обрабатывают цифровую обработку и мультиплексное программирование. Цифровое радиовещание более эффективно использует спектр, освобождая спектр, ранее использовавшийся для аналогового радиовещания, для других, более ценных видов использования.
В США часто существует разделение прав собственности между поставщиками контента (вещательными сетями) и дистрибьюторами (вещательными станциями).С первых дней развития индустрии производство программ коммерческого вещания организовывалось и управлялось «телевизионными сетями», крупнейшими из которых являются ABC, NBC, CBS и Fox. 9 В левой части левой панели рисунка 7.1 показана вертикальная структура, связанная с индустрией вещательного телевидения.
Рисунок 7.1. Двусторонний ТВ-рынок. Примечания : Изображена двусторонняя природа телевизионных рынков. На левой панели представлен рынок бесплатного эфирного вещания, а на правой панели — рынок платного телевидения.На обоих рынках существует оптовый рынок программ, на котором поставщики контента (сети вещания, сети платного ТВ) ведут переговоры с дистрибьюторами (вещательными станциями, дистрибьюторами платного ТВ) о праве на распространение своего контента, а также розничный рынок для распространение, при котором дистрибьюторы либо транслируют, либо устанавливают цены на доступ к этому контенту для домашних хозяйств. Большинство коммерческих вещателей зарабатывают деньги только на продаже аудитории рекламодателям. Финансирование общественных вещателей (ОВО) осуществляется за счет обязательных лицензионных сборов для домохозяйств, продажи рекламы и / или пожертвований зрителей.Финансирование каналов платного телевидения и дистрибьюторов происходит за счет продажи рекламы и абонентской платы (см. Таблицы 7.1–7.3).
В таблице 7.1 представлена совокупная статистика вещательных сетей в США за 2012 год. Приведены показатели сетевых затрат (расходы на программы), количества (количество просмотров), цены (затраты на рекламу на тысячу зрителей или CPM) и доходов от рекламы. Я делю вещательные сети США на две группы: так называемые вещательные сети «большой четверки», упомянутые выше, и «второстепенные» вещательные сети.Сети вещания получают доход только от рекламы, а «большая четверка» получает от 83% до 89% от общего количества просмотров (рейтингов) и доходов.
Таблица 7.1. Сети вещания в США, 2012 г.
| Расходы по программе (млн долларов) | Средний рейтинг в прайм-тайм | Средний суточный рейтинг | Стоимость за тысячу показов (CPM) (долларов США) | Чистый доход от рекламы (млн долларов США) ) | |
|---|---|---|---|---|---|
| B / C сети Big-4 | |||||
| ABC | 2763 | 3.9 | 2,4 | 17,6 | 3177 |
| CBS | 3303 | 5,2 | 2,8 | 16,2 | 4124 |
| NBC | 4041 | 4,7 | 2,6 | 18,5 | 3955 |
| Fox | 2120 | 3,5 | 3,8 | 33,8 | 2634 |
| Всего Big-4 | 12,226 | 17.4 | 11,6 | 21,5 | 13891 |
| Незначительные сети B / C | |||||
| CW | 439 | 0,7 | 0,6 | 44,1 | 418 |
| Univision | 234 | 1,7 | 0,7 | — | 641 |
| Telemundo | 204 | 0,6 | 0,3 | — | 374 |
| UniMás | 83 | 0.3 | 0,2 | — | 160 |
| Всего второстепенных | 1129 | 3,6 | 2,0 | — | 1752 |
| Всего сетей B / C | 13,355 | 21,0 | 13,6 | — | 15,642 |
| Средневзвешенные сети B / C | — | — | — | 21,6 | — |
| Акция Big-4 | 91.5% | 83,0% | 85,5% | — | 88,8% |
Примечания : Приведены агрегированные статистические данные по вещательным сетям США в 2012 году (SNL Kagan, 2014a). Приведены показатели сетевых затрат (расходы на программирование), количества (количество просмотров), цены (стоимость рекламы за тысячу показов или CPM) и чистого дохода от рекламы. «Рейтинг» — это средний процент домохозяйств в США, смотрящих этот канал в течение заданного промежутка времени. Вещательные сети США делятся на две группы: вещательные сети «большой четверки» (ABC, NBC, CBS и Fox) и «второстепенные» вещательные сети.Средневзвешенные вещательные сети взвешиваются по среднему суточному рейтингу. Доля большой четверки — это доля колонки, потраченная / просмотренная / заработанная вещательными сетями большой четверки.
В США правила FCC ограничивают количество станций, которыми могут владеть телевизионные сети; остальные станции принадлежат независимым фирмам (которые обычно владеют многими станциями), которые ведут переговоры с телевизионными сетями, чтобы быть эксклюзивным поставщиком программ этой сети на телевизионном рынке. Телевизионные рынки основаны на географическом расположении: компания Nielsen разделила США на 210 взаимоисключающих и исчерпывающих рынков, называемых «выделенными рынками», которые широко используются при продаже рекламы.Большинство сетевых программ отображается в «прайм-тайм» (с 19:00 до 23:00). Новости местного сообщества основной части станции производятся отдельными станциями, а программы в другие части дня либо предоставляются сетью, либо программируются независимо с синдикаторами или независимыми производителями программ.
7.2.1.1.1 Общественные вещательные компании
Во многих странах некоторая часть услуг вещательного телевидения предоставляется «Общественными вещательными компаниями» (ОВО). ОВО конкурируют с коммерческими вещательными компаниями в предоставлении бесплатного контента в эфир.В США «миссия общественного вещания заключается в развитии хорошо образованного, хорошо информированного общества, способного к самоуправлению величайшей демократией мира» (CPB, 2012). В Великобритании миссия Британской радиовещательной корпорации (BBC) известна как «информировать, обучать и развлекать». В самом широком смысле это отражает роль общественного вещания во многих странах; Трудно дать более точное определение. 10 На практике общие цели политики общественного вещания — обеспечить предоставление разнообразных и высококачественных программ, которые удовлетворяют все интересы и сообщества.Кроме того, следует поощрять программы, которые приносят образовательные и другие социальные выгоды, включая программы, которые могут сделать население более терпимым, а также более осведомленным об их региональной и национальной идентичности. И в аналогичном ключе часто предпринимаются меры для обеспечения доступности достаточного количества местного контента и защиты внутренней «экологии» производства программ. 11 Эти значения и примеры типов и поставщиков программ, поддерживающих эти значения в Великобритании, показаны на рисунке 7.2. 12
Рисунок 7.2. Основные цели ОВО Великобритании. Примечания : Изображены основные цели общественных вещательных компаний Великобритании, включая BBC, и примеры типов программ, которые поддерживают эти цели, как указано британским регулятором СМИ, Ofcom (2004, стр. 26).
Финансирование ОВО поступает из различных источников, которые различаются в зависимости от страны и от ОВО внутри страны, включая обязательные сборы за лицензию для домашних хозяйств, продажу рекламы и / или пожертвования зрителей.В правой части левой панели рисунка 7.1 показана вертикальная структура и потоки платежей, связанные с ОВО. В Великобритании старейшая и крупнейшая служба общественного вещания, BBC, получает годовой лицензионный сбор в размере 145,50 фунтов стерлингов (примерно 20 долларов США в месяц) и не продает рекламу, в то время как другие коммерческие службы общественного вещания на рынке — ITV, Channel 4, и Канал 5 — не получают лицензионных сборов и продают только рекламу. В США общественное вещание обеспечивается государственными (некоммерческими) телевизионными станциями, которые транслируют программы как местного, так и национального производства.Большая часть национальных программ предоставляется Общественной вещательной службой, некоммерческой общественной вещательной компанией, которой совместно владеют более 350 телевизионных станций-членов. Финансирование общественного вещания поступает из различных источников, наиболее важными из которых являются частные лица (в среднем 22% по общественным телеканалам), за которыми следуют поддержка федерального правительства (18%), поддержка правительства штата и местных властей (17%), университетов и поддержка фонда (15%) и андеррайтинг со стороны бизнеса (13%) (CPB, 2012).
На Рисунке 7.3 показан совокупный объем государственного (государственного) финансирования телевидения вместе с ежемесячной оплатой ТВ-лицензий на домашнее хозяйство для ряда крупных стран мира. 13 Это показывает, что правительства большинства развитых стран выделяют от 6 до 15 долларов на семью в месяц на государственную поддержку телевидения. Несмотря на то, что США являются крупнейшим телевизионным рынком в мире, государственная поддержка ОВО составляет всего 0,40 доллара на семью в месяц.
Рисунок 7.3. Государственное финансирование телевидения, 2011 г. Примечания : Указывается объем государственного (государственного) финансирования телевидения в ряде стран в 2011 году. В верхней панели указывается совокупное финансирование (в миллиардах долларов) и на семью. финансирование (в долларах на семью в месяц). Суммы были конвертированы в доллары США по среднему обменному курсу Всемирного банка за 2011 год. Ofcom (2012), рисунок 3.1, расчеты автора.
как электромагнитные волны проходят через вакуум
d. Ни один из вышеперечисленных.волна, можно сделать ставку, что электромагнитные волны как-то связаны со светом. Ответ: Вариации электрического и магнитного поля не требуют среды для распространения. Они могут распространяться через воздух, жидкости или твердые тела. а. ЭМ волнам не нужна среда для распространения, а это значит, что они МОГУТ распространяться через вакуум. D) им не требуется физическая среда для распространения. Электромагнитные волны — это a. продольный. Какова скорость электромагнитной волны в вакууме? Путешествуя по космосу, он ведет себя как волна и имеет колеблющуюся составляющую электрического поля и колеблющееся магнитное поле.Фотоны, которые движутся по одному, по-прежнему могут демонстрировать волновое поведение (например, создавать волнообразные интерференционные картины, несмотря на то, что они отправлялись только по одному). Например у бесцветного стекла выше. У космонавтов есть устройства в шлемах, которые преобразуют звуковые волны их голосов в радиоволны и передают их на землю (или другим космонавтам в космосе). Электромагнитные волны: Электромагнитные волны — это форма излучения. Вот почему вы видите солнце и ощущаете «солнечный свет» на нашей планете.Электромагнитные волны могут перемещаться в вакууме пустого пространства, где материи нет, а также через некоторые типы материи, например, воздух. 1. Наиболее убедительным доказательством того, что электромагнитные волны являются поперечными волнами, является то, что A) они могут быть поляризованы. стоячая волна: волна, которая колеблется на месте, с узлами, в которых не происходит движения. Электромагнитные волны состоят из колеблющихся магнитных и электрических полей. Что происходит, так это то, что присутствие электромагнитного поля не требует, чтобы среда распространялась через него, поскольку электрические и магнитные поля — это то, что распространяется через вакуум.Все волны электромагнитного спектра распространяются с одинаковой скоростью, которая равна скорости света 186 282 миль в секунду. Это резко контрастирует с механическими волнами, которые часто распространяются быстрее, чем плотнее их среда. Контрольная точка Рисунок 2 Электромагнитные волны Электромагнитная волна — это колебание, распространяющееся в пространстве. Б) они переносят энергию через пространство. Электромагнитные волны Я хочу знать, как электромагнитные поля перемещаются по воздуху, я не хочу знать его электрическое и магнитное поле (например,Электромагнитное излучение — это форма энергии, излучаемой движущимися заряженными частицами. Изменение электрического поля вызывает изменение магнитного поля, которое затем вызывает изменение электрического поля и так далее, и тому подобное. б. скорости, пропорциональные их частоте. Звук не может перемещаться в космическом вакууме, но видимый свет и другие формы электромагнитного излучения могут. c. скорости, обратно пропорциональные их частоте. c. оба … Эти типы волн могут также перемещаться через пустое пространство.Это означает, что отношение магнитной и электрической составляющих электромагнитной волны, распространяющейся через хороший проводник, намного больше, чем у волны, распространяющейся через вакуум. Уравнение электромагнитной волны — это уравнение в частных производных второго порядка. Электромагнитные волны распространяются в вакууме со скоростью 300000000 метров в секунду (м / с). С помощью этих уравнений Максвелл сделал важное предсказание — электромагнитные волны. На самом деле радиоволны очень быстро перемещаются в космосе.Волны проходят мимо, и мяч качается вверх и вниз, когда они проходят, но мяч не движется вместе с волнами. 2. Уравнение электромагнитной волны описывает распространение электромагнитных волн в вакууме или в среде. 3 x 108 м / с2 d. 3 x 109 м / с2. Механические волны могут распространяться только через вакуум, но электромагнитные волны могут распространяться через твердое тело, жидкость или газ. Видимые световые волны — единственная часть электромагнитного спектра, видимая человеческим глазом. Электромагнитные волны могут распространяться в вакууме.8 м / с # в вакууме, в то время как механические волны не могут проходить через вакуум. В) они могут путешествовать через материальную субстанцию. Путешествуя в вакууме, все электронные волны электромагнитного спектра распространяются с одинаковой скоростью. Они тоже волна одновременно. Световые волны считаются электромагнитными волнами. Часто фраза используется, чтобы помочь запомнить порядок групп электромагнитного спектра, таких как римские em-волны и электромагнитный спектр. Электромагнитные волны — это поперечные волны.Согласно уравнению, полное сопротивление хорошего проводника намного меньше, чем у вакуума (т. Е.). поперечная волна: волна, такая как электромагнитная волна, которая колеблется перпендикулярно оси вдоль линии движения. 3 x 108 м / с c. 3 х 109 м / с б. Электромагнитный спектр. Эти волны… c. как продольные, так и поперечные. б. поперечный. Свет: Электромагнитные волны, электромагнитный спектр и фотоны Электромагнитные волны и электромагнитный спектр Это текущий выбранный элемент.Степень затухания зависит от свойств материала среды, в которой распространяются электромагнитные волны. В этом сообщении в блоге мы рассмотрим, что такое 7 типов электромагнитных волн, как они производятся и каково их использование. Они … показывают с нуля, что все электромагнитные волны распространяются со скоростью света (в вакууме). Начните изучать электромагнитные волны. электромагнитные волны не нуждаются в среде. Все электромагнитные волны проходят через вакуум в точке a. такая же скорость.$ Электромагнитные волны могут распространяться через вакуум или пустое пространство, а также через материю. Учите словарный запас, термины и многое другое с помощью дидактических карточек, игр и других средств обучения. Механические волны могут распространяться только через вакуум, но электромагнитные волны могут распространяться через твердое тело, жидкость или газ. Электромагнитные волны, как правило, быстрее всего проходят через вакуум. Такие вещи, как звук или водные волны, на самом деле являются вытеснением… Чтение Что такое электромагнитные волны? 2. Как быстро распространяются электромагнитные волны.Электромагнитные волны иногда испытывают дифракцию или интерференцию, и они могут распространяться через твердое тело, воздух или вакуум. Пояснение: Световые волны имеют электромагнитную природу. длина волны: расстояние от одного пика до другого в волне. По сравнению с механическими волнами электромагнитные волны могут распространяться даже в вакууме, потому что им не нужна среда для распространения. Фотоны — это легкие частицы, и мне не под силу объяснить дуальность волна-частица. Передача энергии электромагнитными волнами, распространяющимися через вещество или пространство, называется электромагнитным излучением.Все световые волны принадлежат к семейству волн электромагнитного спектра (например, инфракрасного, ультрафиолетового, гамма, рентгеновского, микроволнового и других). space) С какой скоростью распространяются электромагнитные волны в вакууме? Это привело его к выводу, что свет — это электромагнитное излучение, которое переносится электромагнитными волнами. б. скорости, пропорциональные их частоте. AFAIK em-волны — это не фотоны. Скорость света чуть меньше 300 000 км в секунду. Итак, ответ таков: фотоны движутся в пространстве.Привет! d. Ни один из вышеперечисленных. 33. Как бы то ни было, электромагнитные волны затухают, когда они проходят через материальную среду. Если бы вы исследовали еще более внимательно, вы бы увидели, что вода тоже не движется вместе с волнами, но волны проходят через материю (воду). Однородная форма уравнения записывается так: звук распространяется по воздуху как продольная волна, то есть за счет вибрации) .Таким образом, кто-нибудь может определить, как звук распространяется через воздух и вакуум. … Нужна ли электромагнитным волнам среда для распространения? 2.{8} м / с \]. Солнечное излучение состоит из небольших безмассовых пакетов энергии, называемых фотонами. Электромагнитные волны могут перемещаться в космическом вакууме, потому что электромагнитным волнам не нужна материальная среда для перемещения. Все электромагнитные волны движутся в вакууме с одинаковой скоростью. Электромагнитные волны — это волны, излучаемые ускоренными зарядами и состоящие из электрического и магнитного полей. d. Ни один из вышеперечисленных. Электромагнитные волны. С такой скоростью луч света может обойти Землю на экваторе более 7 раз за секунду.Их колебания или В вакууме электромагнитные волны распространяются со скоростью 3 × 10 8 м / с. Они медленнее перемещаются через другие материалы, и их скорость обратно пропорциональна плотности материала. c. скорости, обратно пропорциональные их частоте. б. поперечный. Одна из этих форм обычно называется радио. Электромагнитным волнам не нужна среда для прохождения, в отличие от механических волн. E обратно пропорционален их… Чтобы получить представление, эти волны могут перемещаться вокруг Земли 7 раз за одну секунду.В вакууме это измеряется как 299792458 метров в секунду. Нет (означает, что они могут путешествовать в вакууме, например. Они действительно перемещаются из точки А в точку Б. Вопрос: Вопрос 1 Когда электромагнитные волны проходят через вакуум, они делают это со скоростью, пропорциональной их частотам. 8.2 Волновое уравнение. … I — это токи, проходящие через эти петли. Все электромагнитные волны проходят через вакуум с одной и той же скоростью. Электромагнитные волны распространяются самостоятельно. Они обратно пропорциональны их длинам волн. На самом деле это зависит от среды, через которую проходит волна.Получение скорости электромагнитных волн из уравнения Максвелла в вакууме и непроводящей среде
Ключевые выносы
Диэлектрическая проницаемость и проницаемость — это два параметра, которые влияют на скорость электромагнитной волны в среде.
Чистые силовые линии магнитного поля через любую замкнутую поверхность равны нулю. Это доказательство отсутствия магнитных монополей.
Согласно закону Ампера, интеграл магнитного поля вокруг петли равен току, протекающему через петлю, умноженному на проницаемость µ.
Скорость электромагнитных волн различается в вакууме и непроводящих средах
Скорость электромагнитных волн различается в вакууме и непроводящих средах. Независимо от среды, диэлектрическая проницаемость и магнитная проницаемость — это два параметра, которые влияют на скорость электромагнитных волн при их прохождении через среду. К счастью, мы можем математически объяснить эту скорость, используя уравнения Максвелла в вакууме и непроводящих средах.
Объяснение уравнения Максвелла
Давайте попробуем представить себе положительный заряд, заключенный в замкнутую поверхность. Силовые линии, выходящие из замкнутой поверхности, равны чистому заряду, содержащемуся внутри нее, деленному на диэлектрическую проницаемость. Это формирует первое уравнение Максвелла, которое математически можно представить как:
Теперь давайте рассмотрим аналогичный случай с магнитом. Силовые линии магнитного поля выходят из северного полюса и достигают южного полюса. Следовательно, силовые линии чистого магнитного поля через любую замкнутую поверхность равны нулю.Это доказательство отсутствия магнитных монополей. Математически второе уравнение Максвелла может быть представлено как:
Чтобы вывести третье и четвертое уравнения Максвелла, рассмотрите приведенное ниже уравнение. Мы знаем, что согласно законам Фарадея напряжение вокруг контура равно скорости изменения потока через него.
Уравнение (4), приведенное выше, дает третье уравнение Максвелла.
Согласно закону Ампера, интеграл магнитного поля вокруг петли равен току, протекающему через петлю, умноженному на проницаемость µ.Максвелл добавил новый термин, называемый током смещения, в закон Ампера, образуя четвертое уравнение Максвелла (приведенное ниже).
Расчет скорости электромагнитных волн с помощью уравнения Максвелла в вакууме и непроводящих средах
В вакууме плотность тока, Дж, равна 0. Дифференцируя третье уравнение Максвелла с обеих сторон, получаем:
Подставив уравнение 4 в вышеприведенное уравнение, мы получаем:
Сравните уравнение (11) с приведенным ниже волновым уравнением:
Мы можем заключить, что скорость электромагнитной волны в вакууме обратно пропорциональна квадрату корень проницаемости вакуума, умноженный на диэлектрическую проницаемость вакуума.
В случае непроводящей среды с относительной проницаемостью 𝜇r и диэлектрической проницаемостью 𝜀r скорость проходящей через нее электромагнитной волны определяется следующим уравнением:
Как мы продемонстрировали, скорость Электромагнитная волна может быть получена с помощью уравнения Максвелла в вакууме и непроводящих средах. Когда вы работаете с электромагнитными волнами, программное обеспечение Cadence может помочь вам смоделировать характеристики волн в любой среде.
Подпишитесь на нашу рассылку для получения последних обновлений.Если вы хотите узнать больше о том, как Cadence предлагает вам решение, поговорите с нами и нашей командой экспертов.
Лекция 16
Лекция 16 Сводка- Закон Фарадея
- Закон Ленца
- Трансформаторы
- Письменная викторина Ch. 22
- Электромагнитное излучение
- Результаты обучения на лекциях
Студент, освоивший темы этой лекции, сможет: - описывают основные характеристики электромагнитной волны, включая скорость распространения и относительную ориентацию электрического и магнитного полей
Глава 25
Попробуйте эти дополнительные примеры
Пример # 2
Прочитать разделы с 25-2 по 25-4 учебника перед следующей лекцией
Walker5e 25.01
Если электрическое поле в электромагнитной волне увеличивается по величине в определенное время, величина магнитного поля в то же время составляет _____.
A. увеличение
Б. Уменьшение
C. оставаясь прежним
Ответ
Walker5e 25.02
Электрическое поле электромагнитной волны направлено в положительном направлении y . В то же время магнитное поле этой волны направлено в положительном направлении z .В каком направлении движется волна?
A. негатив x направление
B. отрицательный y направление
C. отрицательный z направление
D. положительный x направление
Ответ
A. увеличение
Электрическое и магнитное поля связаны друг с другом; когда одно увеличивается, увеличивается и другое. См. Рисунок 25-4 или уравнение 25-9, E = cB .
D. положительное направление x
Укажите пальцами правой руки в направлении E (положительное направление y ) и согните пальцы в направлении B (положительное направление z ), а большой палец указывает в направлении распространения (положительное направление ). x направление).
% PDF-1.5 % 133 0 объект> эндобдж xref 133 93 0000000016 00000 н. 0000002986 00000 н. 0000002156 00000 н. 0000003160 00000 н. 0000003686 00000 н. 0000003726 00000 н. 0000003773 00000 н. 0000003838 00000 н. 0000004066 00000 н. 0000004172 00000 п. 0000004340 00000 н. 0000004639 00000 н. 0000004955 00000 н. 0000049520 00000 п. 0000049556 00000 п. 0000052213 00000 п. 0000052372 00000 п. 0000052528 00000 п. 0000052687 00000 п. 0000052847 00000 п. 0000053010 00000 п. 0000053178 00000 п. 0000053343 00000 п. 0000053544 00000 п. 0000053844 00000 п. 0000053935 00000 п. 0000055127 00000 п. 0000055288 00000 п. 0000055452 00000 п. 0000055765 00000 п. 0000056275 00000 п. 0000057026 00000 п. 0000057635 00000 п. 0000058088 00000 п. 0000058650 00000 п. 0000059234 00000 п. 0000059299 00000 п. 0000059363 00000 п. 0000059965 00000 н. 0000060343 00000 п. 0000060865 00000 п. 0000061492 00000 п. 0000062015 00000 п. 0000062777 00000 п. 0000063032 00000 п. 0000063532 00000 п. 0000064039 00000 п. 0000064558 00000 п. 0000065076 00000 п. 0000065125 00000 п. 0000067797 00000 п. 0000069986 00000 н. 0000072200 00000 п. 0000074592 00000 п. 0000076801 00000 п. 0000079015 00000 н. 0000079773 00000 п. 0000080386 00000 п. 0000080910 00000 п. 0000081393 00000 п. 0000083603 00000 п. 0000086751 00000 п. 0000086807 00000 п. 0000086980 00000 п. 0000087036 00000 п. 0000087117 00000 п. 0000087186 00000 п. 0000087358 00000 п. 0000087530 00000 п. 0000087584 00000 п. 0000087797 00000 п. 0000091373 00000 п. 0000096398 00000 п. 0000101102 00000 п. 0000109169 00000 н. 0000114209 00000 н. 0000118879 00000 п. 0000123069 00000 н. 0000128229 00000 н. 0000134146 00000 н. 0000138984 00000 н. 0000139306 00000 н. 0000139456 00000 н. 0000139826 00000 н. 0000144370 00000 п. 0000144834 00000 н. 0000145348 00000 п. 0000173150 00000 н. 0000173664 00000 н. 0000174135 00000 н. 0000175038 00000 н. L! F54QͣkCBc7d7
% PDF-1.4 % 5 0 obj > эндобдж 8 0 объект (Список рисунков) эндобдж 9 0 объект > эндобдж 12 0 объект (Список таблиц) эндобдж 13 0 объект > эндобдж 16 0 объект (Вступление) эндобдж 17 0 объект > эндобдж 20 0 объект (Постановка задачи) эндобдж 21 0 объект > эндобдж 24 0 объект (Терагерцовый промежуток) эндобдж 25 0 объект > эндобдж 28 0 объект (Терагерцовые источники) эндобдж 29 0 объект > эндобдж 32 0 объект (Метаматериалы) эндобдж 33 0 объект > эндобдж 36 0 объект (Отрицательные показатели преломления и другие концепции «метаматериалов») эндобдж 37 0 объект > эндобдж 40 0 объект (Гомогенизация материала) эндобдж 41 0 объект > эндобдж 44 0 объект (Применение метаматериалов) эндобдж 45 0 объект > эндобдж 48 0 объект (Характеристики материалов в терагерцовом диапазоне) эндобдж 49 0 объект > эндобдж 52 0 объект (Диэлектрические характеристики) эндобдж 53 0 объект > эндобдж 56 0 объект (За пределами терагерцового промежутка — методы определения характеристик материала) эндобдж 57 0 объект > эндобдж 60 0 объект (Параллельная пластина \ (DC — 30 МГц \)) эндобдж 61 0 объект > эндобдж 64 0 объект (Резонансная полость \ (0.5-50 ГГц \)) эндобдж 65 0 объект > эндобдж 68 0 объект (Методы линии передачи \ (0,01 — 300 ГГц \)) эндобдж 69 0 объект > эндобдж 72 0 объект (Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье \ (1 — 100 ТГц \)) эндобдж 73 0 объект > эндобдж 76 0 объект (Терагерцовая спектроскопия во временной области \ (0,1 — 10 ТГц \)) эндобдж 77 0 объект > эндобдж 80 0 объект (Передача инфекции) эндобдж 81 0 объект > эндобдж 84 0 объект (Анализ ошибок) эндобдж 85 0 объект > эндобдж 88 0 объект (Рассеяние от сложных структур) эндобдж 89 0 объект > эндобдж 92 0 объект (Резюме) эндобдж 93 0 объект > эндобдж 96 0 объект (Рассеяние на совокупностях сфер) эндобдж 97 0 объект > эндобдж 100 0 объект (Вступление) эндобдж 101 0 объект > эндобдж 104 0 объект (Скалярные волновые уравнения) эндобдж 105 0 объект > эндобдж 108 0 объект (Векторные волновые уравнения) эндобдж 109 0 объект > эндобдж 112 0 объект (Теория множественного рассеяния) эндобдж 113 0 объект > эндобдж 116 0 объект (Одиночная сфера) эндобдж 117 0 объект > эндобдж 120 0 объект (Две сферы) эндобдж 121 0 объект > эндобдж 124 0 объект (Несколько сфер) эндобдж 125 0 объект > эндобдж 128 0 объект (Метод характеристической базисной функции \ (CBFM \)) эндобдж 129 0 объект > эндобдж 132 0 объект (Одиночная сфера) эндобдж 133 0 объект > эндобдж 136 0 объект (Две сферы) эндобдж 137 0 объект > эндобдж 140 0 объект (Несколько сфер) эндобдж 141 0 объект > эндобдж 144 0 объект (Расчет поля) эндобдж 145 0 объект > эндобдж 148 0 объект (Приближение дальнего поля) эндобдж 149 0 объект > эндобдж 152 0 объект (Падающая волна) эндобдж 153 0 объект > эндобдж 156 0 объект (Решение линейной системы уравнений) эндобдж 157 0 объект > эндобдж 160 0 объект (Вычислительная сложность) эндобдж 161 0 объект > эндобдж 164 0 объект (Резюме) эндобдж 165 0 объект > эндобдж 168 0 объект (Эффективное представление анизотропных материалов в среде) эндобдж 169 0 объект > эндобдж 172 0 объект (Структурная симметрия и ее связь с физическими свойствами) эндобдж 173 0 объект > эндобдж 176 0 объект (Методы поиска из литературы) эндобдж 177 0 объект > эндобдж 180 0 объект (Однородные изотропные среды) эндобдж 181 0 объект > эндобдж 184 0 объект (Однородная бианизотропная бедия) эндобдж 185 0 объект > эндобдж 188 0 объект (Однородные анизотропные среды) эндобдж 189 0 объект > эндобдж 192 0 объект (Мотивация для извлечения при косых углах падения) эндобдж 193 0 объект > эндобдж 196 0 объект (Рассеяние на анизотропной пластине.) эндобдж 197 0 объект > эндобдж 200 0 объект (Получение параметров материала) эндобдж 201 0 объект > эндобдж 204 0 объект (Полученные результаты) эндобдж 205 0 объект > эндобдж 208 0 объект (Проверка метода получения параметров) эндобдж 209 0 объект > эндобдж 212 0 объект (Сферы, расположенные внутри плоской плиты) эндобдж 213 0 объект > эндобдж 216 0 объект (Резюме) эндобдж 217 0 объект > эндобдж 220 0 объект (Заключение) эндобдж 221 0 объект > эндобдж 224 0 объект (Резюме) эндобдж 225 0 объект > эндобдж 228 0 объект (Будущая работа) эндобдж 229 0 объект > эндобдж 232 0 объект (Специальные функции) эндобдж 233 0 объект > эндобдж 236 0 объект (Цилиндрические функции Бесселя) эндобдж 237 0 объект > эндобдж 240 0 объект (Определение) эндобдж 241 0 объект > эндобдж 244 0 объект (Решения) эндобдж 245 0 объект > эндобдж 248 0 объект (Отношения рецидива) эндобдж 249 0 объект > эндобдж 252 0 объект (Сферические функции Бесселя) эндобдж 253 0 объект > эндобдж 256 0 объект (Определение) эндобдж 257 0 объект > эндобдж 260 0 объект (Решения) эндобдж 261 0 объект > эндобдж 264 0 объект (Отношения рецидива) эндобдж 265 0 объект > эндобдж 268 0 объект (Функции Риккати-Бесселя) эндобдж 269 0 объект > эндобдж 272 0 объект (Определение) эндобдж 273 0 объект > эндобдж 276 0 объект (Решения) эндобдж 277 0 объект > эндобдж 280 0 объект (Отношения рецидива) эндобдж 281 0 объект > эндобдж 284 0 объект (Связанные функции Лежандра) эндобдж 285 0 объект > эндобдж 288 0 объект (Определение) эндобдж 289 0 объект > эндобдж 292 0 объект (Решения) эндобдж 293 0 объект > эндобдж 296 0 объект (Отношения рецидива) эндобдж 297 0 объект > эндобдж 300 0 объект (Ортогональность) эндобдж 301 0 объект > эндобдж 304 0 объект (Сферические гармонические функции) эндобдж 305 0 объект > эндобдж 308 0 объект (Определение) эндобдж 309 0 объект > эндобдж 312 0 объект (Решения) эндобдж 313 0 объект > эндобдж 316 0 объект (Трансформационные свойства сферических волн) эндобдж 317 0 объект > эндобдж 320 0 объект (Теорема о скалярном переводе) эндобдж 321 0 объект > эндобдж 324 0 объект (Скалярное волновое уравнение) эндобдж 325 0 объект > эндобдж 328 0 объект (Определение) эндобдж 329 0 объект > эндобдж 332 0 объект (Отношения рецидива) эндобдж 333 0 объект > эндобдж 336 0 объект (Теорема о переносе вектора) эндобдж 337 0 объект > эндобдж 340 0 объект (Векторное волновое уравнение) эндобдж 341 0 объект > эндобдж 344 0 объект (Определение) эндобдж 345 0 объект > эндобдж 348 0 объект (Отношения рецидива) эндобдж 349 0 объект > эндобдж 352 0 объект (Библиография) эндобдж 353 0 объект > эндобдж 356 0 obj> транслировать xmS0W ڎ; G -l + С
.