Электромагнитные волны: определение, свойства, формулы, примеры

Электромагнитные волны: определение, свойства, типы и формулы вместе с примерами полных проблем - Вы знаете, что имеется в виду под Электромагнитная волна??? Если вы этого не знаете, вы как раз вовремя, чтобы посетить гуру Pendidikan.com. Потому что по этому поводу мы обсудим значение электромагнитных волн, природу волн. Электромагнитный, типы электромагнитных волн и формула электромагнитных волн вместе с примерами проблем в деталях полный. Поэтому давайте посмотрим на обзоры ниже.

Электромагнитная волна

Понимание электромагнитных волн

Список быстрого чтенияпоказывать
1.Понимание электромагнитных волн
2.Свойства электромагнитных волн.
2.1.ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН
3.Типы электромагнитных волн
3.1.1. Радиоволна
3.2.2. Микроволны
3.3.3. Инфракрасные лучи (Инфракрасный красный)
4.Формула электромагнитной волны
4.1.ТЕОРИЯ МАКСВЕЛЛА
4.1.1.Майкл Фарадей, первооткрыватель электромагнитной индукции
4.1.2.Джеймс Клерк Максвелл, основатель теории электромагнитных волн
4.2.ЭКСПЕРИМЕНТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН ГЕРЦА
4.3.Свойства электромагнитных волн:
instagram viewer
5.СПЕКТР ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН
6.Пример электромагнитного спектра:
6.1.Радиоволна
6.2.СВЧ
6.3.Инфракрасный луч
6.4.Видимый свет / свет
6.5.Ультрафиолетовый свет
6.6.Рентгеновский
6.7.Гамма лучи
6.8.Применение электромагнитных волн в повседневной жизни:
6.9.Применение и преимущества электромагнитных волн в повседневной жизни
6.10.Пример проблем
6.11.Поделись этим:
6.12.Похожие сообщения:

Электромагнитные волны - это волны, которые могут распространяться даже в отсутствие среды. Электромагнитная энергия распространяется волнами с несколькими признаками, которые можно измерить, а именно: длина волны / длина волны, частота, амплитуда / амплитуда, скорость. Амплитуда - это высота волны, а длина волны - это расстояние между двумя гребнями. Частота - это количество волн, которые проходят точку за одну единицу времени.

Частота зависит от скорости волны, на которую поднялась волна. Поскольку скорость электромагнитной энергии постоянна (скорость света), длина волны и частота обратно пропорциональны. Чем длиннее волна, тем ниже частота, а чем короче волна, тем выше частота.

Электромагнитная энергия излучается или высвобождается всеми массами во Вселенной на разных уровнях. Чем выше уровень энергии в источнике энергии, тем меньше длина волны производимой энергии и выше частота. Для классификации электромагнитной энергии используются различные характеристики волновой энергии.


По словам голландского ученого Кристиана Гюйгенса (1629–1695), свет в основе своей аналогичен звуку и имеет форму волн. Разница между светом и звуком заключается только в их длине волны и частоте. В этой теории Гюйгенс предполагал, что каждую точку волнового фронта можно рассматривать как источник новой волны и направление этого волнового фронта всегда перпендикулярно исходному волновому фронту обеспокоенный.

В теории Гюйгенса можно объяснить явления отражения, преломления, интерференции или дифракции света. точно, но в теории Гюйгенса есть трудность в объяснении природы распространяющегося света прямой.


Теоретическая основа распространения электромагнитных волн была впервые описана в 1873 году Джеймсом Клерком Максвеллом в его статье в Королевском обществе о теория динамики электромагнитного поля (английский язык: динамическая теория электромагнитного поля), основанная на результатах его исследовательской работы между 1861 и 1865.

Эксперименты Джеймс Клерк Максвелл (1831 - 1879) английский ученый (Шотландия) заявил, что скорость волн Электромагнетизм равен скорости света, которая составляет 3 × 108 м / с, поэтому Максвелл пришел к выводу, что свет - это волна. электромагнитный. Вывод Максвелла подтверждается:

  • Немецкий ученый Генрих Рудольф Герц (1857 - 1894) доказал, что электромагнитные волны - это поперечные волны. Это согласуется с тем фактом, что свет может проявлять симптомы поляризации.
  • Эксперимент голландского ученого Питера Зеемана (1852-1943), который заявил, что очень сильное магнитное поле может влиять на световые лучи.
  • Эксперименты Старк (1874 - 1957), немецкий ученый, обнаруживший, что очень сильные электрические поля могут влиять на световые лучи.

Суть теории электромагнитных волн Максвелла:

а. Изменения электрического поля могут создавать магнитное поле.
б. Свет - это электромагнитная волна.

Тщательные эксперименты позволяют сделать следующие выводы:

  1. Картина электромагнитной волны такая же, как и картина поперечной волны, с вектором изменения электрического поля, перпендикулярным вектору изменения магнитного поля.
  2. Электромагнитные волны проявляют симптомы отражения, преломления, дифракции, поляризации, а также света.
  3. Поглощается проводниками и передается изоляторами.

Электромагнитные волны родились как сочетание воображения и остроты ума, основанного на вере в порядок и четкость законов природы.
Экспериментальные результаты, которые предшествовали этому, выявили, среди прочего, три правила электрических явлений.

  • Закон Кулона: электрический заряд создает сильное электрическое поле.
  • Закон Био-Савара: поток электрического заряда (тока) создает вокруг себя магнитное поле.
  • Закон Фарадея: изменяющееся магнитное поле (B) может создавать электрическое поле (E).

Свойства электромагнитных волн.

  • Изменения электрического поля и магнитного поля происходят одновременно.
  • Направления электрического и магнитного полей перпендикулярны друг другу.
  • Величина электрического и магнитного полей прямо пропорциональна друг другу, то есть согласно соотношению E = c. Б.
  • Направление распространения электромагнитных волн всегда перпендикулярно направлению электрического и магнитного полей.
  • Электромагнитные волны могут распространяться в вакууме.
  • Электромагнитные волны распространяются со скоростью, которая зависит только от электрических и магнитных свойств среды.
  • Скорость распространения электромагнитных волн в вакууме является общей постоянной, и ее значение составляет c = 3 x 108 м / с.
  • Электромагнитные волны - это поперечные волны.
  • Электромагнитные волны могут подвергаться процессам отражения, преломления, поляризации, интерференции и дифракции (изгиба).

Свет, видимый глазом, - не единственный вид света, допускающий электромагнитное излучение. Мнение Джеймса Клерка Максвелла показывает, что могут существовать другие электромагнитные волны, отличные от видимого для глаза света тем, что он имеет длину и частоту. Этот теоретический вывод был удивительно укреплен Генрихом Герцем, который смог создать и встретить две видимые волны, предсказанные Максвеллом.

Несколькими годами позже Гульельмо Маркони продемонстрировал, что невидимые волны можно использовать для беспроводной связи, превратившись, таким образом, в радио. Теперь мы также используем его для телевидения, рентгеновских лучей, гамма-лучей, инфракрасных лучей, ультрафиолетовых лучей являются примерами электромагнитного излучения. Всему можно научиться через мышление Максвелла.


ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН

  1. Электрические колебания.
  2. Sunlight ® излучает свет инфракрасный.
  3. Лампа Mercury ® производит ультрафиолетовый.
  4. Бомбардировка электронами в вакуумной лампе на металлическом чипе производит Рентгеновский (используется для рентгена).

Нестабильное атомное ядро ​​производит гамма лучи.

Сейчас такое оборудование есть практически у всех. Он настолько мал, что может удобно поместиться в кармане, но при этом считается, что он выполняет очень большие функции, особенно для общения. Да, это мобильный телефон (сотовый телефон). В настоящее время мобильные телефоны используются не только для совершения звонков, но и для других функций, таких как отправка и получение коротких сообщений (SMS), прослушивание музыки или фотосъемка. Как мобильные устройства могут подключаться к другим мобильным устройствам, когда они находятся далеко друг от друга?


Типы электромагнитных волн

1. Радиоволна

Радиоволны представляют собой форму электромагнитного излучения и образуются, когда объект электрически заряжается от колеблющейся волны. (несущая волна) модулируется звуковой волной (наложенная частота) на частоте, содержащейся в частоте радиоволны (RF) в электромагнитном спектре, и их электромагнитное излучение распространяется посредством электрических или колебательных колебаний магнитный.

2. Микроволны

Микроволновая печь (микроволна) - это электромагнитная волна со сверхвысокой частотой (сверхвысокая частота), которая превышает 3 ГГц (3 × 109 Гц).
Если объект поглощает микроволны, это вызывает нагревание объекта. Если пища поглощает микроволновое излучение, она быстро нагревается и готовится. Этот процесс используется в микроволновой печи.

Микроволны также используются в радарах. Радар используется для поиска и определения следов объекта с помощью микроволн с частотой около 1010 Гц.

3. Инфракрасные лучи (Инфракрасный красный)

Инфракрасное излучение - это электромагнитное излучение с длинами волн длиннее видимого света, но короче радиоволн. Его название (от латинского Infra, «внизу») красный - это цвет видимого света с самой длинной длиной волны. Инфракрасное излучение имеет диапазон трех «порядков» и длину волны от 700 нм до 1 мм. Инфракрасное излучение было обнаружено случайно сэром Уильямом Хершеллом, британским королевским астрономом, когда он проводил исследовательский проект. исследования ищут материалы для оптических фильтров, которые будут использоваться для уменьшения яркости изображения солнца в солнечной системе. телескоп.


Формула электромагнитной волны

Максвелл заявил, что скорость электромагнитных волн удовлетворяет уравнению:

Уравнение скорости электромагнитной волны

Формула электромагнитной волны

Из приведенной выше формулы следует, что скорость распространения электромагнитных волн зависит от электрической и магнитной проницаемости среды. Итак, в общем, уравнение скорости распространения электромагнитных волн для различных сред имеет следующий вид:

уравнение скорости электромагнитных волн

  • ТЕОРИЯ МАКСВЕЛЛА

Концепция, которая может объяснить это явление, - это концепция электромагнитных волн. И понятие электромагнитных волн оказывается очень широким и относится не только к телевизору или мобильным телефонам, но и ко многим другим приложениям, которые мы часто можем найти вокруг нас каждый день. К таким приложениям относятся микроволновая печь, радио, радар или рентгеновское излучение.

Два основных закона связывают явления электричества и магнетизма.

Во-первых, электрический ток может создавать (индуцировать) магнитное поле. Это так называемые симптомы. магнитная индукция. Основоположником этой концепции был Эрстед, который экспериментально открыл это явление и полностью сформулировал его Ампер. Явление магнитной индукции известно как Закон Ампера.


Майкл Фарадей, первооткрыватель электромагнитной индукции

Во-вторых, изменяющееся во времени магнитное поле может создавать (индуцировать) электрическое поле в форме электрического тока. Эти симптомы известны как симптомы электромагнитная индукция. Концепция электромагнитной индукции была экспериментально открыта Майклом Фарадеем и полностью сформулирована Джозефом Генри. Сам закон электромагнитной индукции стал известен как закон электромагнитной индукции. Фарадей-Генри.


Основываясь на двух основных принципах электричества и магнетизма, описанных выше, и рассматривая концепцию симметрии, которая применяется в законах природы, Джеймс Клерк Максвелл выдвинул предложение. Предложение, выдвинутое Максвеллом, а именно: если изменяющееся во времени магнитное поле может создавать электрическое поле, может произойти обратное. Таким образом, Максвелл предположил, что изменяющееся во времени электрическое поле может создавать (индуцировать) магнитное поле. Предложение Максвелла позже стало третьим законом, связывающим электричество и магнетизм.


Джеймс Клерк МаксвеллОсновоположник теории электромагнитных волн.

Итак, третий принцип заключается в том, что электрическое поле, которое изменяется со временем, может создавать магнитное поле. Этот третий принцип, предложенный Максвеллом, в основном является развитием формулировки закона Ампера. Поэтому этот принцип известен как Закон Ампера-Максвелла.

Из трех основных принципов электричества и магнетизма, описанных выше, Максвелл увидел базовую закономерность. Изменяющееся во времени магнитное поле может генерировать электрическое поле, которое изменяется во времени, а изменяющееся во времени электрическое поле также может создавать магнитное поле.


Если этот процесс происходит непрерывно, он будет постоянно создавать магнитное поле и электрическое поле. Если это магнитное поле и электрическое поле одновременно распространяются (распространяются) в пространстве во всех направлениях, то это волновое явление. Такая волна называется электромагнитная волна потому что он состоит из электрического и магнитного полей, распространяющихся в пространстве.

Сначала электромагнитные волны все еще были предсказаниями Максвелла, который интуитивно мог видеть основные закономерности в электричестве и магнетизме, как обсуждалось выше. Этот факт заставляет Дж. К. Максвелла считаться первооткрывателем и разработчиком основ электромагнитных волн.

Теория электричества и магнетизма Максвелла
Теория электричества и магнетизма Максвелла

Теория Максвелла об электричестве и магнетизме предсказал существование электромагнитных волн

Некоторые из правил о магнетизме и электричестве, которые поддерживают развитие концепции электромагнитных волн, включают:

  1. Закон Кулона гласит: «Статический электрический заряд может создавать электрическое поле».
  2. Закон Био и Савара гласит: «Поток электрического заряда (электрического тока) может создавать магнитное поле».
  3. Закон Фарадея гласит: «Изменяющееся магнитное поле может создавать электрическое поле».

Согласно закону Фарадея Максвелл выдвинул следующую гипотезу: «Изменения электрического поля могут вызвать магнитное поле». Эта гипотеза была проверена и получила название теории Максвелла. Суть теории электромагнитных волн Максвелла:

  1. Изменения электрического поля могут создавать магнитное поле.
  2. Свет - это электромагнитная волна. Скорость электромагнитных волн (c) зависит от диэлектрической проницаемости (e) и проницаемости (permeabilitas) вещества.

Согласно Максвеллу, скорость распространения электромагнитных волн формулируется следующим образом:

Уравнение скорости электромагнитной волны

Уравнение скорости электромагнитной волны
Из приведенной выше формулы следует, что скорость распространения электромагнитных волн зависит от электрической и магнитной проницаемости среды. Итак, в общем, уравнение скорости распространения электромагнитных волн для различных сред имеет следующий вид:

уравнение скорости распространения электромагнитных волн

Оказывается, изменения электрического поля вызывают магнитное поле, величина которого не фиксирована по величине или изменяется. Так что изменение магнитного поля вызовет другое изменяющееся электрическое поле.


Процесс возникновения электрического и магнитного полей происходит одновременно и распространяется во всех направлениях. Направление векторов электрического и магнитного полей перпендикулярно друг другу. Итак, электромагнитные волны - это волны, возникающие в результате изменения магнитных полей и последовательные электрические поля, где направления вектора электрического поля и магнитного поля перпендикулярны друг другу прямой.

Распространение электромагнитных волн как поперечных волн

Когда в проводе PQ.Если в проводе PQ есть изменения напряжения как по величине, так и по направлению, то в проводе PQ электроны движутся вперед и назад, другими словами, в проводе PQ возникает электрическая вибрация. Изменения напряжения вызывают изменения электрического поля в комнате вокруг провода, а изменения электрического тока вызывают изменения магнитного поля. Изменения электрического и магнитного полей распространяются во всех направлениях.

Поскольку распространение изменений в магнитном и электрическом полях происходит периодически, распространение изменений в электрическом и магнитном полях обычно называют электромагнитными волнами. (GEM)

Тщательные эксперименты позволяют сделать следующие выводы:

Вектор изменения электрического поля перпендикулярен вектору изменения магнитного поля.Картина электромагнитной волны такая же, как и картина поперечной волны, с вектором изменения электрического поля, перпендикулярным вектору изменения магнитного поля.

  1. Электромагнитные волны проявляют симптомы отражения, преломления, дифракции, поляризации, а также света.
  2. Поглощается проводниками и передается изоляторами.

Предсказания Максвелла об электромагнитных волнах подтвердились. Генрих Герц доказал существование электромагнитных волн своими экспериментами. Собственный эксперимент Герца заключался в генерации электромагнитных волн от электрического диполя (два заряженных полюса). электрический заряд с разными соседними положительными и отрицательными зарядами) в качестве эмиттера и другой электрический диполь в качестве приемник. Современные передающие и приемные антенны используют этот принцип.


  • ЭКСПЕРИМЕНТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН ГЕРЦА

Генрих Герц был первым, кто проверил гипотезу Максвелла об электромагнитных волнах. Эксперименты Герца доказали истинность гипотезы Максвелла. В итоге его имя было определено как единица частоты в системе СИ, а именно ГЕРЦ (Гц).

Принципиальная схема эксперимента Герца.

В ходе этого эксперимента Герцу удалось генерировать электромагнитные волны и регистрироваться приемником. Этот эксперимент позволил доказать, что электромагнитные волны изначально были всего лишь формулой теория Максвелла, действительно существует и в то же время подтверждает теорию Максвелла волн электромагнитный.

Свойства электромагнитных волн:

  1. Электромагнитные волны могут распространяться в космосе без среды (Вакуум).
  2. Это поперечная волна
  3. У него нет электрического заряда, поэтому он движется по прямой как в магнитном, так и в электрическом полях.
  4. Может испытывать отражение (отражение), преломление (преломление), смешение (интерференцию), изгиб (дифракцию), поляризацию (поляризацию)
  5. Изменения электрического и магнитного полей происходят одновременно, поэтому электрическое и магнитное поля находятся в фазе и прямо пропорциональны.

СПЕКТР ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ВОЛН-СПЕКТР

Произведение длины волны (l) и частоты волны (f) равно скорости волны (c). Формулируется следующим образом.

c =. ж

Расположение всех форм электромагнитных волн в зависимости от их длины и частоты называется электромагнитным спектром. Изображение электромагнитного спектра ниже упорядочено по длине волны (измеряется в единицах _ м), охватывая диапазон очень низких энергий, с длинами волн. высокие и низкие частоты, такие как радиоволны до очень высоких энергий, с малыми длинами волн и высокие частоты, такие как рентгеновское и гамма-излучение Рэй.

Соотношение частоты (f), длины волны () и скорости распространения электромагнитных волн (c):

Частотное отношение

Пример электромагнитного спектра:

  • Радиоволна

Радиоволны классифицируются по длине волны или частоте. Если длина волны большая, то частота должна быть низкой или наоборот. Частоты радиоволн начинаются от 30 кГц и выше и сгруппированы в соответствии с шириной их частот. Радиоволны создаются путем ускорения электрических зарядов через проводящие провода. Эти заряды генерируются электронной схемой, называемой осциллятором.

Эти радиоволны излучаются антенной и также принимаются антенной. Вы не можете напрямую слышать радио, но радиоприемник сначала преобразует энергию волны в энергию звука.

Пример изображения радиоволны
Пример изображения с двумя радиоволнами
  • СВЧ

Микроволны (микроволны) - это радиоволны с максимальной частотой выше 3 ГГц. Если микроволны поглощаются каким-либо предметом, это вызывает нагревание этого предмета. Если пища поглощает микроволновое излучение, она быстро нагревается. Этот процесс используется в микроволновых печах для быстрого и экономичного приготовления пищи.

Микроволны также используются на самолетах RADAR (Radio Detection and Ranging). RADAR означает обнаружение и определение следов объекта с помощью микроволн. Радиолокационные самолеты используют отражающие свойства микроволн. Поскольку скорость распространения электромагнитных волн c = 3 X 108 м / с, то, наблюдая промежуток времени между передачей и приемом.

Антенны радара могут вращаться во всех направлениях и могут одновременно работать как передатчики и передатчики электромагнитных волн. Если временной интервал для отправки импульсов к цели и приема отраженных импульсов от цели равен т, то расстояние до цели до центра радара s можно определить по формуле:

s = c ▲ t

2

Пример микроволнового изображения

  • Инфракрасный луч

Инфракрасный свет охватывает диапазон частот от 1011 Гц до 1014 Гц или диапазон длин волн от 10-4 см до 10-1 см. Если вы исследуете спектр, производимый лампой накаливания с детектором, подключенным к миллиамперметру, стрелка амперметра будет немного выше красного края спектра. Свет, который не виден, но может быть обнаружен выше красного спектра, называется инфракрасным излучением.

Инфракрасный свет излучается электронами в молекулах, которые колеблются при нагревании объектов. Итак, каждый горячий объект должен излучать инфракрасные лучи. Количество излучаемого инфракрасного света зависит от температуры и цвета объекта.

Пример инфракрасного изображения

  • Видимый свет / свет

Видимый свет или свет - это свет, который помогает нашему зрению. Различия в ощущениях в глазах из-за света разных частот или длин волн вызывают разные цвета. Цветовой спектр света в порядке увеличения длины волны:

  • Пурпурный (390–455 нм)
  • Синий (455–492 нм)
  • Зеленый (492–577 нм)
  • Желтый (577-597 нм)
  • Оранжевый (597-622 нм)
  • Красный (622-780 нм)
Пример видимого света

  • Ультрафиолетовый свет 

Ультрафиолетовый свет имеет частоту в диапазоне от 1015 Гц до 1016 Гц или в диапазоне длин волн 10-8 м и 10-7 м. Эти волны генерируются атомами и молекулами в электрическом пламени. Солнце - главный источник, излучающий ультрафиолетовый свет на земную поверхность, озоновый слой находится в верхнем слое. Это атмосфера, которая поглощает ультрафиолетовый свет и пропускает ультрафиолетовый свет, который не вредит живым существам. жить на земле.

Примеры изображений в ультрафиолетовом свете

  • Рентгеновский 

Рентгеновские лучи имеют частоту от 10 Гц до 10 Гц. Длина волны очень короткая, от 10 до 10 см. хотя это так, но рентгеновские лучи обладают сильной проникающей способностью, они могут проникать сквозь толстые книги, несколько сантиметров толстого дерева и алюминиевые пластины толщиной 1 см.

Пример рентгеновского изображения

  • Гамма лучи

Гамма-лучи имеют частоту от 10 Гц до 10 Гц или длину волны от 10 см до 10 см. Наибольшая проникающая способность, которая при поглощении тканями организма вызывает серьезные последствия.

Пример гамма-изображения

Применение электромагнитных волн в повседневной жизни:

  • Радио

Радиоэнергия - это форма электромагнитной энергии самого низкого уровня с длинами волн от тысяч километров до менее метра. Наиболее широко используется связь, для исследования космических и радиолокационных систем. Радар полезен для изучения погодных условий, штормов, создания трехмерных карт земной поверхности, измерения количества осадков, движения льда в полярных регионах и мониторинга окружающей среды. Длина волны радара составляет 0,8 - 100 см.

  • СВЧ

Длина волны микроволнового излучения колеблется от 0,3 до 300 см. Его используют в основном в областях коммуникации и доставки информации через открытые пространства, приготовления пищи и активных систем PJ. В активной системе PJ микроволновый импульс направляется на цель, и его отражение измеряется для изучения характеристик цели. Примером приложения является микроволновый тепловизор (TMI) Миссии по измерению тропических осадков (TRMM), который измеряет микроволновое излучение. излучается из электромагнитного спектра Электромагнитная энергия земной атмосферы для измерения испарения, содержания влаги в облаках и интенсивности дождь.

  • инфракрасный

Состояние здоровья можно диагностировать, исследуя инфракрасное излучение тела. Специальные инфракрасные фотографии, называемые термограммами, используются для обнаружения проблем с кровообращением, артрита и рака. Инфракрасное излучение также можно использовать в охранной сигнализации. Вор неосознанно заблокирует свет и скроет сигнализацию. Пульт дистанционного управления взаимодействует с телевизором через инфракрасное излучение, генерируемое светодиодом (светоизлучающий). Диод) содержится в устройстве, поэтому мы можем включить телевизор удаленно с помощью пульта ДУ. контроль.

  • Ультрафиолетовый

Ультрафиолетовые лучи необходимы для усвоения растений и могут убить микробы кожных заболеваний.

  • Рентгеновский

Рентгеновские лучи обычно используются в медицине для фотографирования положения костей в теле, особенно для определения сломанных костей. Однако при использовании рентгеновских лучей необходимо соблюдать осторожность, поскольку ткани человеческих клеток могут быть повреждены из-за слишком длительного использования рентгеновских лучей.

Из приведенного выше обсуждения можно сделать вывод, что роль электромагнитных волн настолько велика, что они могут быть полезны в нашей повседневной жизни, даже если мы не осознаем их существования.

Электромагнитный спектр - это диапазон всех возможных электромагнитных излучений. Электромагнитный спектр можно описать с помощью длины волны, частоты или энергии на фотон. Этот спектр напрямую связан с:

* Длина волны, умноженная на частоту, дает скорость света: 300 мм / с, т. Е. 300 МГц.

* Энергия фотонов составляет 4,1 фэВ на Гц, что составляет 4,1 мкэВ / ГГц.

* Длина волны, умноженная на энергию на фотон, составляет 1,24 эВм.


Электромагнитный спектр можно разделить на несколько областей, которые варьируются от гамма-лучей до волн. короткие волны высокой энергии в микроволны и радиоволны очень длинных волн длинный. Это разделение на самом деле не очень четкое и выросло из исторического практического использования различных методов обнаружения.

Обычно при описании энергии электромагнитного спектра она выражается в электронвольтах для фотонов. высокая энергия (более 100 эВ), длина волны для средней энергии и частота для энергии низкий (? = 0,5 мм). Термин «оптический спектр» до сих пор широко используется для обозначения электромагнитного спектра, хотя на самом деле он охватывает только часть диапазона длин волн (320 - 700 нм) [1].

И некоторые примеры электромагнитного спектра, такие как:

Радар

(Radio Detection And Ranging), используется как передатчик и приемник волн.

Инфракрасный

Генерируется из атомных колебаний в материалах и используется для изучения молекулярной структуры.

Видимый свет

Он имеет длину волны от 3990 Aº до 7800 Aº.

Ультра фиолетовый

используется для идентификации элементов материала спектроскопическими методами.


Применение и преимущества электромагнитных волн в повседневной жизни

Некоторые примеры применения электромагнитных волн в повседневной жизни описаны следующим образом:

  • Инфракрасный спутниковый телескоп
Инфракрасный спутниковый телескоп

Инфракрасный телескоп Космический инфракрасный телескоп (SIRTF) или Космический инфракрасный телескоп. SIRTF - четвертая система наблюдения за звездами, запущенная НАСА. Ранее космическое агентство Соединенных Штатов запустило космический телескоп Хаббла, который в 1990 году находился на орбите космического челнока; Гамма-обсерватория, запущенная в 1991 году; и рентгеновская обсерватория Чандра, запущенная в 1999 году.

Космический телескоп Хаббла

Каждая из этих систем наблюдения используется для наблюдения за огнями разного цвета, которые невозможно увидеть с поверхности Земли. Каждая система также имеет разные функции друг от друга.

С помощью телескопа Хаббл исследователи ищут самые «красные» объекты, то есть они очень далеки. С помощью SIRTF вы сможете увидеть совокупность звезд на этих очень далеких объектах, потому что SIRTF будет работать в инфракрасных световых волнах.

До этого в 1983 году сотрудничество между США, Нидерландами и Соединенным Королевством запустило IRAS ( Инфракрасный астрономический спутник) или Инфракрасный астрономический спутник, который также все еще функционирует до сейчас.


  • Диагностика с помощью рентгеновских лучей

Переломы, внутренние заболевания врачи могут точно обнаружить и диагностировать с помощью рентгена или рентгеновских лучей.

С момента открытия рентгеновских лучей в 1895 году Вильгельмом Конрадом Рентгеном мир медицины быстро продвинулся в лечении внутренних болезней или переломов. По результатам рентгеновских снимков бригада врачей получила четкую информацию о том, какие части следует лечить.


  • Радиотелескоп

Радиотелескоп для захвата радиоволн и других сигналов (пульсаров) из космоса. Открытие радиоволн, приходящих из космоса и успешно обнаруженных на Земле Карлом Янским инженер-электрик из телефонной лаборатории Bell в 1931 году сумел разработать радиоастрономия. Ряд из 27 радиотелескопов был построен недалеко от Сокорро в Нью-Мексико.

На протяжении десятилетий радиоастрономия быстро прогрессировала и преуспела в обеспечении обзора Вселенной с большим количеством обнаруживаемых спектров. другие волны, приходящие из космоса, такие как инфракрасные, ультрафиолетовые, рентгеновские, гамма-лучи и другие пульсары, пока звезда не будет найдена. нейтроны. Более того, ему даже удалось раскрыть многое о космических лучах, которые, наконец, были глубоко исследованы физиками-ядерщиками, особенно элементарные частицы.

Коллекция из 27 радиотелескопов возле Сокорро

  • Использование солнечных батарей для улавливания солнечной энергии
солнечная батарея

Электромагнитные волны от солнца в виде видимого света в течение дня могут улавливаться солнечными элементами, изготовленными из полупроводниковых материалов, таких как кремний. Солнечные элементы преобразуют эту тепловую энергию в электрическую и могут генерировать электрическое напряжение.

В течение дня электрическое напряжение накапливается в батареях или аккумуляторах, поэтому ночью его можно использовать для включения электрооборудования или нагрева воды. Солнечные батареи также разрабатываются для управления автомобилями без использования нефти и газа.


  • Генератор электромагнитных волн

О существовании электромагнитных волн известно. Проблема в том, могут ли электромагнитные волны производиться непрерывно. На основе закона Ампера и закона Фарадея было обнаружено, что серия электрических колебаний может непрерывно производить электромагнитные волны. Частота, создаваемая электромагнитными волнами, называется резонансной частотой, для LC-контура она формулируется

колебательный контур

Этот принцип используется в технологиях вещания, как телевизионных волн, так и радиолокационных волн, микроволн и радиоволн. На рисунке 21 показана схема, излучающая электромагнитные волны. С другой стороны, излучаемые электромагнитные волны могут быть захвачены через ряд приемников электромагнитных волн.


Пример проблем

Электромагнитные волны в среде имеют скорость 2,8 x 108 м / с. Если диэлектрическая проницаемость среды составляет 12,76 x 10–7 wb / Am, определите проницаемость среды.

Отвечать:

Известен:
c = 2,8 x 108 м / с,
= 12,76 x 10–7 Вт / Ам.
Используя уравнение Максвелла, мы получаем:

Решение
решение

Это обзор «Электромагнитные волны: определение, свойства, виды и формулы» вместе с примерами полных вопросов. Надеюсь, то, что рассмотрено выше, будет полезно. Это все и спасибо.

Также читайте ссылки на другие статьи по теме:

  • Понимание, формулы и единицы электрической энергии вместе с примерами полных задач.
  • Понимание волн и полных типов волн
  • «Материальная физика» Определение интенсивности & (Формула - Уровень интенсивности звука - Применение звуковой волны)