Kdo je odkril elektromagnetne valove? Elektromagnetni valovi - miza. Vrste elektromagnetnih valov

Elektromagnetni valovi (tabela bo podana spodaj) so motnje magnetnih in električnih polj, ki so razporejene v vesolju. Obstaja več vrst. Študija teh motenj obravnava fiziko. Elektromagnetne valove nastajajo zaradi dejstva, da električno izmenično polje ustvarja magnetno polje, ki pa ustvari električno.

Zgodovina raziskav

Prve teorije, ki se lahko štejejo za najstarejše verzije hipotez o elektromagnetnih valovih, so vsaj Huygensovi časi. Takrat so predpostavke dosegle izrazit kvantitativni razvoj. Huygens leta 1678 je na nek način objavil "skico" teorije - "Tretiranje na svetlobo". Leta 1690 je objavil tudi drugo izjemno delo. Vsebovala je kvalitativno teorijo refleksije, refrakcijo v obliki, v kateri je še vedno predstavljena v šolskih učbenikih ("Elektromagnetni valovi", 9. razred).

Skupaj s tem je bilo oblikovano načelo Huygensa. Z njegovo pomočjo je postalo mogoče preučiti gibanje valovnega spredaj. To načelo je kasneje našel svoj razvoj v spisih Fresnel-a. Načelo Huygens-Fresnel je bilo posebej pomembno pri teoriji difrakcije in valovne teorije svetlobe.

V šestdesetih in šestdesetih letih prejšnjega stoletja sta Hooke in Newton naredila velik eksperimentalni in teoretični prispevek k raziskavi. Kdo je odkril elektromagnetne valove? Kdo je izvajal eksperimente, ki so dokazovali njihov obstoj? Kakšne so vrste elektromagnetnih valov? O tem še naprej.

Utemeljitev Maxwella

Preden govorimo o tem, kdo je odkril elektromagnetne valove, je treba reči, da je bil prvi znanstvenik, ki je v splošnem napovedal njihov obstoj, Faraday. Njegovo hipotezo je navedel leta 1832. Konstrukcijo teorije je kasneje obdelal Maxwell. Do leta 1865 je to delo zaključil. Kot rezultat, je Maxwell strogo formaliziral teorijo matematično, kar upravičuje obstoj obravnavanih pojavov. Določil je tudi hitrost širjenja elektromagnetnih valov, ki sovpada s tedaj uporabljeno vrednostjo svetlobne hitrosti. To mu je nato omogočilo, da utemelji hipotezo, da je svetloba ena izmed obravnavanih sevanj.

Eksperimentalno odkrivanje

Teorija Maxwella je našla potrditev v eksperimentih Hertza leta 1888. Tukaj je treba reči, da je nemški fizik izvajal svoje poskuse, da bi kljub svoji matematični upravičenosti ovrgel teorijo. Vendar pa je Hertz, zahvaljujoč svojim eksperimentom, postal prvi, ki je v praksi odprl elektromagnetne valove. Poleg tega je znanstvenik v času svojih poskusov določil lastnosti in značilnosti sevanja.

Elektromagnetne oscilacije in Hertzove valove smo dobili z vzbujanjem serije impulzov hitro spreminjajočega se toka v vibratorju z virom povečane napetosti. Visokofrekvenčne tokove je mogoče zaznati s pomočjo vezja. Frekvenca oscilacije bo potem višja, višja bo njegova kapacitivnost in induktivnost. Vendar višja frekvenca ni zagotovilo intenzivnega pretoka. Za izvedbo svojih poskusov je Hertz uporabil precej preprosto napravo, ki se danes imenuje - "Hertz vibrator". Naprava je oscilacijski krog odprtega tipa.

Shema eksperimenta Hertz

Registracija emisij je bila opravljena z uporabo vibratorja prejemnika. Ta naprava je imela enako obliko kot sevalna naprava. Pod vplivom elektromagnetnega valja električnega izmeničnega polja je v sprejemni napravi vzbujalo tokovno nihanje. Če se v tej napravi lastni frekvenci in frekvenca pretoka ujemajo, se je pojavil resonanc. Posledično so se motnje v sprejemni napravi zgodile z večjo amplitudo. Odkril jih je njihov raziskovalec in opazoval iskrenje med prevodniki v majhnem prostoru.

Tako je Hertz postal prvi, ki je odkril elektromagnetne valove, dokazal svojo sposobnost, da dobro odraža od vodnikov. Formiranje stalnega sevanja je bilo praktično upravičeno. Poleg tega je Hertz določil hitrost širjenja elektromagnetnih valov v zraku.

Študija značilnosti

Elektromagnetne valove se širijo v skoraj vseh medijih. V prostoru, ki je napolnjen s snovjo, se lahko sevanja v nekaterih primerih porazdelijo precej dobro. Toda nekoliko spremenijo svoje vedenje.

Elektromagnetne valove v vakuumu se določijo brez dušenja. Dodeljeni so na poljubno, poljubno dolge razdalje. Glavne značilnosti valov vključujejo polarizacijo, frekvenco in dolžino. Lastnosti so opisane v smislu elektrodinamike. Vendar pa bolj specifični deli fizike obravnavajo značilnosti sevanja v nekaterih regijah spektra. Na primer, lahko vključite optiko.

Preiskovanje trdega elektromagnetnega sevanja s spektralnim koncem kratke valovne dolžine opravlja visokoenergijska particija. Ob upoštevanju sodobnih konceptov dinamika ne preneha biti samostojna disciplina in je združena z šibke interakcije v eni teoriji.

Teorije, uporabljene pri proučevanju lastnosti

Danes obstajajo različne metode, ki olajšajo modeliranje in raziskovanje manifestacij in lastnosti nihanj. Najpomembnejša od preizkušenih in zaključenih teorij je kvantna elektrodinamika. Iz tega, s temi ali drugimi poenostavitvami, postane mogoče pridobiti naslednje tehnike, ki se široko uporabljajo na različnih področjih.

Opis sorazmerno nizkofrekvenčnega sevanja v makroskopskem mediju se uresničuje s pomočjo klasične elektrodinamike. Temelji na enačbah Maxwell. Hkrati obstajajo poenostavitve v aplikativnih aplikacijah. Optična študija uporablja optiko. Teorija valov se uporablja v primerih, ko so nekateri deli optičnega sistema približno v velikosti blizu valovnih dolžin. Kvantna optika se uporablja, kadar so bistveni procesi razpršenja, absorpcije fotonov.

Geometrijska optična teorija je omejevalni primer, v katerem se valovna dolžina zanemarja. Obstaja tudi nekaj uporabnih in temeljnih odsekov. Na primer, vključujejo astrofiziko, biologijo vizualne percepcije in fotosintezo, fotokemijo. Kako so klasificirani elektromagnetni valovi? Tabela, ki jasno prikazuje razporeditev skupin, je predstavljena spodaj.

Razvrstitev

Obstajajo frekvenčni razpon elektromagnetnih valov. Med njimi ni ostrih prehodov, včasih se prekrivata. Meje med njimi so precej poljubne. Ker je tok porazdeljen kontinuirano, je frekvenca togo povezana z dolžino. Spodaj so razponi elektromagnetnih valov.

Ultrakrito sevanje je običajno razdeljeno na mikrometer (submilimeter), milimetrski, centimeter, decimeter, meter. Če je valovna dolžina Elektromagnetno sevanje je manj kot meter, nato pa se običajno imenuje ultrahigh-frequency oscilacija (SHF).

Vrste elektromagnetnih valov

Razpon elektromagnetnih valov je prikazan zgoraj. Katere so različne vrste tokov? Skupina ionizirajoče sevanje vključuje gama in rentgenske žarke. Hkrati je treba reči, da lahko ultravijolična in celo vidna svetloba ionizirajo atome. Meje, v katerih se nahajajo gama in rentgenski fluksi, se določijo zelo samovoljno. Kot splošna usmeritev so dovoljene meje 20 eV - 0,1 MeV. Gama fluksi v ožjem pomenu oddajajo jedro, rentgenske flukse pa oddajajo elektronske atomske lupine v procesu izboklina elektrona z nizko ležečih orbit. Vendar se ta razvrstitev ne uporablja za trde sevanje, ki nastane brez sodelovanja jeder in atomov.

Rentgenski tokovi se tvorijo, ko se upočasnijo hitri delci (protoni, elektroni itd.) In zaradi procesov, ki se pojavljajo znotraj atomskih elektronskih lupin. Gama-oscilacije nastanejo kot posledica procesov znotraj atomskih jeder in pri transformaciji elementarnih delcev.

Radijski tokovi

Zaradi velike vrednosti dolžin je mogoče upoštevati te valove, ne da bi upoštevali atomistično strukturo medija. Izjema so le najkrajši tokovi, ki se nahajajo v infrardeči coni spektra. V radijskem območju so kvantne lastnosti nihanj precej šibke. Kljub temu jih je treba upoštevati, na primer pri analizi molekularnih standardov časa in frekvence med hlajenjem opreme na temperaturo več kelvin.

Kvantne lastnosti se upoštevajo tudi pri opisovanju generatorjev in ojačevalnikov v milimetrskem in centimetrskem območju. Radijski tok se tvori med premikanjem izmeničnega toka vzdolž prevodnikov ustrezne frekvence. In vznemirljiv elektromagnetni val v vesolju izmenični tok, ustrezajo temu. Ta lastnost se uporablja pri načrtovanju antene v radijskem inženirstvu.

Vidljivi tokovi

Ultravijolično in infrardeče vidno sevanje je v najširšem pomenu tako imenovan optični del spektra. Izolacijo te regije povzroča ne le bližina ustreznih con, temveč tudi podobnost instrumentov, ki se uporabljajo v študiji, in se je razvila predvsem pri študiji vidne svetlobe. Ti vključujejo zlasti ogledala in leče za usmerjanje sevanja, difrakcijske rešetke, prizme in druge.

Frekvence optičnih valov so primerljive s frekvencami molekul in atomov ter njihove dolžine z intermolekularnimi razdaljami in molekularnimi dimenzijami. Zato na tem področju postanejo pomembni pojavi, ki so posledica atomistične strukture snovi. Iz istega razloga svetloba, skupaj z valovanjem, ima tudi kvantne lastnosti.

Izvor optičnih tokov

Najbolj znan izvor je Sonce. Površina zvezde (fotofere) ima temperaturo 6000 ° Kelvin in oddaja svetlo belo svetlobo. Najvišja vrednost neprekinjenega spektra je v "zelenem" območju - 550 nm. Obstaja tudi največja občutljivost na vidljivost. Oscilacija optičnega razpona se pojavi pri ogrevanju telesa. Infrardeče tokove zato imenujemo tudi toplotni tokovi.

Bolj je segreto telo, večja je frekvenca, kjer se nahaja največji spekter. Z določenim zvišanjem temperature opazujemo gorenje (sijamo v vidnem območju). Hkrati se pojavi rdeča barva, nato rumena in nato naprej. Ustvarjanje in snemanje optičnih fluksov se lahko pojavijo pri bioloških in kemičnih reakcijah, od katerih se ena uporablja pri fotografiranju. Za večino bitij, ki živijo na Zemlji, fotosinteza deluje kot vir energije. Ta biološka reakcija poteka v rastlinah pod vplivom optičnega sončnega sevanja.

Značilnosti elektromagnetnih valov

Lastnosti medija in vira vplivajo na značilnosti tokov. Tako se ugotovi zlasti časovna odvisnost polj, ki določa vrsto pretoka. Na primer, če spremenite razdaljo od vibratorja (s povečanjem), se polmer ukrivljenosti povečuje. Posledično se tvori ploski elektromagnetni val. Interakcija s snovjo poteka tudi na različne načine. Postopke absorpcije in emisije fluksov se praviloma lahko opišejo s pomočjo klasičnih elektrodinamičnih razmerij. Za valove optičnega območja in za trde tramove je treba še bolj upoštevati njihovo kvantno naravo.

Viri navojev

Kljub fizičnih razlik, povsod - v radioaktivne snovi, televizijski oddajnik, žarnice - elektromagnetni valovi so navdušeni električnih nabojev, ki se giblje s pospeškom. Obstajata dve glavni vrsti virov: mikroskopski in makroskopski. V prvem primeru se v molekulah ali atoma pojavijo nenadni prehodi nabitih delcev z ene stopnje na drugo.

Mikroskopski viri oddajajo rentgenske, gama, ultravijolične, infrardeče, vidne in v nekaterih primerih tudi dolgotrajno sevanje. Kot primer slednjega lahko navedemo vrstico vodikovega spektra, ki ustreza valu 21 cm. Ta pojav je še posebej pomemben za radioastronomijo.

Struktura in moč tokov

Električni stroški, ki se gibljejo s pospeševanjem in periodično spreminjajočimi se tokovi, vplivajo drug na drugega z določenimi silami. Smer in velikost sta odvisna od dejavnikov, kot so velikost in konfiguracija območja, v katerem so tokovi in ​​napetosti, njihova relativna smer in velikost. Pomemben vpliv imajo tudi električne značilnosti določenega medija, pa tudi spremembe koncentracije obremenitev in porazdelitve vira toka.

V zvezi s splošno zapletenostjo formulacije problema je nemogoče predstaviti zakon sil v obliki enojne formule. Strukturo, ki se imenuje elektromagnetno polje in se po potrebi šteje za matematični predmet, se določi s porazdelitvijo stroškov in tokov. To pa se ustvari z določenim virom, ko se upoštevajo mejni pogoji. Pogoji so določeni z obliko območja interakcije in značilnostmi materiala. Če govor govorimo o neomejenem prostoru, se te okoliščine dopolnijo. Kot poseben dodatni pogoj v takšnih primerih se pojavi stanje sevanja. Zaradi tega je zagotovljena "pravilnost" vedenja polja na neskončnosti.

Kronologija študije

Korpuskularnega-kinetična teorija Lomonosov v nekaterih svojih položajev so predvideni določeni načeli teorije elektromagnetnega polja .. "klina" (vrtenja) gibanje delcev, "zyblyuschayasya" (val) teorija svetlobe, njeno občestvo z naravo elektrike, itd Infrardeči tokovi so odkrili leta 1800 Herschel (angleški znanstvenik), in v naslednjem letu, 1801, je Ritter opisal ultravijolično. 8. november 1895 je Roentgen odkril sevanje krajše od ultravijoličnega območja. Kasneje se je imenovala rentgen.

Vpliv elektromagnetnih valov so preučevali mnogi znanstveniki. Vendar pa je Narkevich-Iodko (beloruski znanstvenik) postal prvi, ki je preučeval možnosti tokov, obseg njihove uporabe. Študiral je lastnosti tokov v zvezi s praktično medicino. Gamma sevanje je leta 1900 odkril Paul Willard. V istem obdobju je Planck izvedel teoretične študije lastnosti črnega telesa. V procesu preučevanja je bil proces kvantiziran. Njegovo delo je bilo začetek razvoja kvantna fizika. Kasneje je bilo objavljenih več del Plancka in Einsteina. Njihove raziskave so privedle do oblikovanja takega koncepta kot foton. To je nato označilo začetek oblikovanja kvantne teorije elektromagnetnih tokov. Njegov razvoj se je nadaljeval v delih vodilnih znanstvenih osebnosti dvajsetega stoletja.

Nadaljnje raziskave in delo na področju kvantne teorije elektromagnetnega sevanja in njene interakcije z materijo je sčasoma privedlo do oblikovanja kvantnih elektrodinamiki v obliki, v kateri obstaja danes. Med odprtimi znanstvenikov, ki so študirali na to vprašanje, moramo omeniti, poleg Einstein in Planck, Bohr, Bose, Dirac, de Broglie, Heisenberg, Tomonaga, Schwinger, Feynman.

Zaključek

Pomen fizike v sodobnem svetu je dovolj velik. Skoraj vse, kar se danes uporablja v človeškem življenju, se je pojavilo zaradi praktične uporabe raziskav velikih znanstvenikov. Odkritje elektromagnetnih valov in njihova študija sta pripeljala predvsem do oblikovanja konvencionalnih in nato mobilnih telefonov, radijskih oddajnikov. Posebno pomembna je praktična uporaba takšnih teoretičnih znanj na področjih medicine, industrije in tehnologije.

Ta široka uporaba je razložena s količinsko naravo znanosti. Vsi fizični eksperimenti se opirajo na meritve, pri čemer primerjajo lastnosti pojavov, preučenih z razpoložljivimi standardi. V ta namen je v disciplini razvit sklop merilnih instrumentov in enot. Za vse obstoječe materialne sisteme so skupne številne pravilnosti. Na primer, zakoni ohranjanja energije veljajo za splošne fizikalne zakone.

Na splošno se znanost imenuje v številnih primerih temeljna. To je predvsem posledica dejstva, da druge discipline dajejo opise, ki se nato držijo zakonov fizike. Tako se v kemiji, atomi, snovi, ki jih tvorijo, preučujejo. Toda kemijske lastnosti teles določajo fizikalne lastnosti molekul in atomov. Te lastnosti opisujejo takšne veje fizike kot elektromagnetizem, termodinamiko in druge.