шкала электромагнитных волн Радиоволны Радиоволны Существование

шкала электромагнитных волн

Радиоволны.

Радиоволны. Существование радиоволн предсказал в 1864 году Джеймс Максвелл. Джеймс Клерк Максвелл (13. 06. 1831 – 05. 11. 1879) - английский физик, член Эдинбургского (1855 г) и Лондонского (1861 г) королевских обществ. Родился в Эдинбурге. Учился в Эдинбургском (1847 -1850 г) и Кембриджском (1850 -1854 г) университетах. По окончании последнего непродолжительный период преподавал в Тринити колледж, в 1856 -1860 годах - профессор Абердинского университета, в 1860 -1865 г - Лондонского королевского колледжа, с 1871 года – первый профессор экспериментальной физики в Кембридже. Под его руководством была создана известная Кавендишская лаборатория в Кембридже, которую он возглавлял до конца своей жизни.

А немецкий физик Генрих Герц доказал, что такие волны действительно существуют. Генрих Рудольф Герц (1857 -1894) родился в Гамбурге. Учился Герц прекрасно, любил все предметы, писал стихи и увлекался работой на токарном станке. К сожалению, всю жизнь Герцу мешало слабое здоровье. В 1875 году после окончания гимназии Герц поступает в Дрезденское, а через год в Мюнхенское высшее техническое училище, но после второго года обучения понимает, что ошибся в выборе профессии. Его призвание - не инженерное дело, а наука. Он поступает в Берлинский университет. В 1880 году Герц досрочно оканчивает университет, получив степень доктора. С 1885 года он профессор экспериментальной физики политехнического института в Карлсруэ, где и были проведены его знаменитые опыты. В 1932 году в СССР, а в 1933 году на заседании Международной электротехнической комиссия была принята единица частоты периодического процесса «герц» . По мнению современника Герца, физика Дж. Томсона), работы Герца представляют собой изумительный триумф экспериментального мастерства, изобретательности и вместе с тем образец осторожности в выводе заключений.

Создатель радио - наш соотечественник, гениальный ученый и изобретатель Александр Степанович Попов. А. С. Попов родился 16 марта 1859 г. в пос. Турьинские рудники на Урале. В 1883 г. он блестяще окончил университет и получил приглашение преподавать в Минном офицерском классе в Кронштадте, в то время единственном учебном заведении, готовившем специалистов – электриков. Зная, что там имеется прекрасная физическая лаборатория и ценная библиотека, А. С. Попов отказался от других, весьма почетных и заманчивых предложений и переехал в Кронштадт, где наряду с преподавательской деятельностью стал вести большую исследовательскую работу в области электротехники. он заявил: «Человеческий организм не имеет такого органа чувств, который замечал бы электромагнитные волны в эфире; если бы изобрести такой прибор, который заменил бы нам электромагнитные чувства, то его можно было бы применять в передаче сигналов на расстояние» . Это была совершенно новая идея, воплощение которой в жизнь положило начало новой эре в области техники связи - эре радио.

Радиоволны (от лат. radio - излучаю) электромагнитные волны, с длиной волны от 0. 05 мм до 10 тыс. м. n n n Радиоволны подразделяются: - на сверхдлинные с длиной волны более 10 тыс. м; - на длинные с длиной волны от 1 до 10 тыс. м; - на средние с длиной волны от 100 до 1000 м; - на короткие с длиной волны от 10 до 100 м; - на ультракороткие с длиной волны менее 10 м.

Распространение радиоволн. В зависимости от диапазона радиоволны имеют свои особенности и законы распространения: ДВ сильно поглощаются ионосферой, основное значение имеют приземные волны, которые распространяются, огибая землю. Их интенсивность по мере удаления от передатчика уменьшается сравнительно быстро. СВ сильно поглощаются ионосферой днем, и район действия определяется приземной волной, вечером хорошо отражаются от ионосферы и район действия определяется отраженной волной. КВ распространяются исключительно посредством отражения ионосферой, поэтому вокруг передатчика существует т. н. зона радиомолчания. Днём лучше распространяются более короткие волны (30 МГц), ночью — более длинные (3 МГц). Короткие волны могут распространяться на большие расстояния при малой мощности передатчика. УКВ распространяются по прямой как свет и, как правило, не отражаются ионосферой.

Источники радиоволн. Рождаются они при изменении электрического поля, например, когда через проводник проходит переменный электрический ток или когда через пространство проскакивают искры, т. е. ряд быстро следующих друг за другом импульсов тока. В природе существует много естественных источников радиоволн: звёзды, в том числе Солнце, галактики, метагалактики, планеты. Исследование радиоволн от внеземных источников позволило расширить наши представления о Вселенной. Некоторые процессы, происходящие в земной атмосфере, также сопровождаются генерацией радиоволн. Например, радиоволны возникают при разряде молний, при возбуждении колебаний в ионосферной плазме. РАТАН-600 (Радио телескоп Академии Наук) крупнейший кольцевой радиотелескоп с антенной переменного профиля. Диаметр кольца 600 м.

Радиоволны имеют многообразное применение: радиовещание, радиотелефонная связь, телевидение, спутниковом телевидении радиолокация, радиометеорология и др. Во всех перечисленных случаях радиоволны являются средством радиодальномер передачи на расстояние без проводов той или иной информации: речи, телеграфных сигналов, изображения. Радиоволны используются для определения направления и расстояния до различных объектов (радиодальномер), для получения сведений о строении верхних слоев атмосферы, Солнца, планет Единственная клинике в Германии, где производят и т. п. бескровные операции при варикозном расширении вен методом применения радиоволн.

Инфракрасное излучение — электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света и радиоволновым излучением. Открытие инфракрасного излучения произошло в 1800 г. Английский учёный В. Гершель обнаружил, что в полученном с помощью призмы в спектре Солнца за границей красного света (т. е. в невидимой части спектра) температура термометра повышается. Термометр, помещённый за красной частью солнечного спектра, показал повышенную температуру по сравнению с контрольными термометрами, расположенными сбоку.

ГЕРШЕЛЬ, ВИЛЬЯМ (1738– 1822) ГЕРШЕЛЬ, английский астроном, родился 15 ноября 1738 г в Ганновере (Германия) в семье военного музыканта, получил домашнее образование. В 1757 г уехал в Англию; днем работал учителем музыки, играл на органе, а ночью отдавался своему увлечению – наблюдению звезд. Астрономию изучил самостоятельно. 13 марта 1781 г, проводя очередной обзор ночного неба, Гершель открыл планету Уран, орбита которой расширила пределы Солнечной системы более чем вдвое. В 1789 г построил самый большой по тому времени телескоп-рефлектор с Фокусным расстоянием 12, 2 м и установил его у себя дома. С помощью этого и других созданных им телескопов в течение многих лет проводил наблюдения звезд, туманностей и звездных скоплений. Сделал два важных открытия: обнаружил, что Солнечная система движется по направлению к созвездию Геркулеса; доказал, что двойные звезды обращаются вокруг общего центра тяжести. Кроме того, Гершель наблюдал солнечные пятна, подтвердив газообразную природу Солнца; изучал Марсианские полярные шапки; открыл по два спутника у Юпитера и Урана. Изучая спектр солнечного света, в 1800 г открыл инфракрасные лучи.

Инфракрасное излучение также называют «тепловым» излучением, так как все тела, твердые и жидкие, нагретые до определенной температуры, излучают энергию в инфракрасном спектре. При этом длины волн, излучаемые телом, зависят от температуры нагревания: чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения. Спектр излучения абсолютно чёрного тела при относительно невысоких (до нескольких тысяч Кельвинов) температурах лежит в основном именно в этом диапазоне.

Источники инфракрасного излучения. Мощным источником инфракрасное излучение является Солнце, около 50% излучения которого лежит в инфракрасной области. Значительная доля (от 70 до 80%) энергии излучения ламп накаливания с вольфрамовой нитью приходится на инфракрасное излучение. При фотографировании в темноте и в некоторых приборах ночного наблюдения лампы для подсветки снабжаются инфракрасным светофильтром, который пропускает только инфракрасное излучение Мощным источником является угольная электрическая дуга с температурой ~ 3900 К, излучение которой близко к излучению чёрного тела, а также различные газоразрядные лампы (импульсные и непрерывного горения). Для радиационного обогрева помещений применяют спирали из нихромовой проволоки, нагреваемые до температуры ~ 950 К. Для лучшей концентрации инфракрасное излучение такие нагреватели снабжаются рефлекторами, который создает направленный поток инфракрасного излучения. Излучение некоторых оптических квантовых генераторов - лазеров также лежит в инфракрасной области спектра. В ИК-диапазоне светит вся планета Земля и все предметы на ней, даже лед. За счет этого Земля не перегревается солнечным теплом. Галактика Сомбреро в инфракрасном диапазоне Прибор ночного видения Радиатор

Инфракрасные диоды и фотодиоды повсеместно применяются в пультах дистанционного управления, системах автоматики, охранных системах и т. д. Практически полное вытеснение Применение инфракрасного излучения. красных излучателей из этой области объясняется тем, что они не отвлекают и не привлекают внимание человека в силу своей невидимости. Инфракрасные излучатели применяют в промышленности для сушки лакокрасочных поверхностей. Инфракрасный метод сушки имеет существенные преимущества перед традиционным, конвекционным методом. В первую очередь это, безусловно, экономический эффект. Скорость и затрачиваемая энергия при инфракрасной сушке в разы меньше тех же показателей затрачиваемых при традиционных методах. Положительным побочным эффектом так же является стерилизация продуктов питания, увеличение стойкости к коррозии покрываемых красками поверхностей. Недостатком же является существенно большая неравномерность нагрева, что в ряде технологических процессов совершенно неприемлемо. Электромагнитная волна определенного частотного диапазона оказывает не только термическое, но и биологическое воздействие на продукт, способствует ускорению биохимических превращений в биологических полимерах (крахмал, белок, липиды). Конвейерные сушильные транспортеры с успехом могут использоваться при закладке зерна в зернохранилища и в мукомольной промышленности.

Инфракрасное излучение интенсивно задерживается земной атмосферой, поэтому инфракрасные телескопы поднимают на самолетах и аэростатах, располагают в открытом космосе. В 1983 году был запущен инфракрасный телескоп IRAS, в котором приемная аппаратура охлаждалась жидким гелием. Современные телескопы сразу строятся как для наблюдений в видимой области спектра, так и для инфракрасных наблюдений. Инфракрасный астрономический спутник IRAS снабжен небольшим телескопомрефлектором.

Понятие об ультрафиолетовых лучах впервые встречается у индийского философа 13 -го века Shri Madhvacharya. Атмосфера описанной им местности содержала фиолетовые лучи, которые невозможно увидеть обычным глазом. Вскоре после того, как было обнаружено инфракрасное излучение, немецкий физик Иоганн Вильгельм Риттер начал поиски излучения и в противоположном конце спектра, с длиной волны короче, чем у фиолетового цвета. РИТТЕР Иоганн Вильгельм (I 6 XII. 1776 – 23. I. 1810) — немецкий физик и химик член Баварской АН (1804) Учился в Йенском ун-те, где в 1803 - 04 был лектором. С 1804 работал Мюнхене. Работы посвящены электричеству и электрохимии. В 1799 обнаружил окисление металлов при контакте. В 1800 переоткрыл явление электролиза и получил, разлагая воду током, водород и кислород. В 1803 исследовал гальваническую поляризацию и построил первый «сухой столб» (т. н. столб Риттера), который состоял из перемежающихся слоев — дисков из меди и картона, пропитанного солевым раствором, открыв таким образом принцип действия аккумулятора. Вторичная батарея могла заряжаться электричеством и отдавать ток при разрядке. Считается, что именно столб Риттера и есть первая аккумуляторная батарея. Первый предложил (1801) химическую теорию электричества. В 1801 выдвинул идею о дискретной структуре электричества. Демонстрировал притяжение и отталкивание электрических зарядов. Исследовал электрические потенциалы, электрическую проводимость металлов, установил зависимость проводимости от размеров проводника. В 1801 наблюдал сильные искры от электрическою тока, термоток , независимо от У. Волластона открыл ультрафиолетовые лучи. Проводил опыты по возбуждению мышц и др. органов электрическим током, используя свое собственное тело.

В 1801 году он обнаружил, что хлорид серебра, разлагающийся под действием света, быстрее разлагается под действием невидимого излучения за пределами фиолетовой области спектра. Тогда, многие ученые, включая Риттера, пришли к соглашению, что свет состоит из трех отдельных компонентов: окислительного или теплового (инфракрасного) компонента, осветительного компонента (видимого света), и восстановительного (ультрафиолетового) компонента. В то время ультрафиолетовое излучение называли также «актиническим (фотохимическим) излучением» . Ультрафиолетовое излучение— электромагнитное излучение, занимающее диапазон между видимым и рентгеновским излучением. Диапазон условно делят на ближний (380— 200 нм) и дальний, или вакуумный (200— 10 нм) ультрафиолет, последний так назван, поскольку интенсивно поглощается атмосферой и исследуется только вакуумными приборами

Источники УФ излучения: излучается всеми твердыми телами, у которых t>1000 о С, а также светящимися парами ртути. - звезды (в т. ч. Солнце). - лазерные установки; - газоразрядные лампы с трубками из кварца (кварцевые лампы), ртутные; - ртутные выпрямители. - Ртутный выпрямитель в работе

Свойства УФ излучения. n n n Высокая химическая активность, невидимо, большая проникающая способность, убивает микроорганизмы, в небольших дозах благотворно влияет на организм человека (загар), но в больших дозах оказывает отрицательное биологическое воздействие: изменения в развитии клеток и обмене веществ, действие на глаза.

В современном мире УФ излучение находит самое широкое применение в различных областях: 1) Применение ультрафиолетового излучения в медицине связано с тем, что оно обладает бактерицидным, мутагенным, терапевтическим (лечебным), профилактическим действиями, дезинфекция; лазерная биомедицина. 2)В косметологии ультрафиолетовое облучение широко применяется в соляриях для получения ровного красивого загара. Дефицит ультрафиолетовых лучей ведет к авитаминозу, снижению иммунитета, слабой работе нервной системы, появлению психической неустойчивости. УФ излучение оказывает существенное воздействие на фосфорно-кальциевый обмен, стимулирует образование витамина D и улучшает все метаболические процессы в организме. 3)Обеззараживания воды, воздуха, помещений, тары и упаковки УФ излучением. Использование УФИ, как физического фактора воздействия на микроорганизмы, может обеспечить обеззараживание среды обитания в очень высокой степени, например до 99, 9%. 4) Сельское хозяйство и животноводство. 5) Полиграфия. Технология формования полимерных изделий под действием ультрафиолетового излучения (фотохимическое формование) находит применение во многих областях техники. В частности, эта технология широко применяется в полиграфии и в производстве печатей и штампов. 6) Криминалистика. Ученые разработали технологию, позволяющую обнаруживать малейшие дозы взрывчатых веществ. В приборе для обнаружения следов взрывчатых веществ используется тончайшая нить (она в две тысячи раз тоньше человеческого волоса), которая светится под воздействием ультрафиолетового излучения, но всякий контакт со взрывчаткой: тринитротолуолом или иными используемыми в бомбах взрывчатыми веществами, прекращает ее свечение. Прибор определяет наличие взрывчатых веществ в воздухе, в воде, на ткани и на коже подозреваемых в преступлении 7) Шоу-бизнес. Освещение, световые эффекты. Стерилизаторы питьевой воды ультрафиолетовым излучением

Рентгеновское излучение — электромагнитные волны, которое лежит на энергетической шкале между ультрафиолетовым излучением и гаммаизлучением. Открытие рентгеновского излучения приписывается Вильгельму Конраду Рёнтгену. Он был первым, кто опубликовал статью о рентгеновских лучах, которые он назвал икс-лучами (x-ray). Статья Рентгена под названием «О новом типе лучей» была опубликована 28 -го декабря 1895 года в журнале Вюрцбургского физико-медицинского общества. Считается, однако, доказанным, что рентгеновские лучи были уже получены до этого. Катодолучевая трубка, которую Рентген использовал в своих экспериментах, была разработана Й. Хитторфом и В. Круксом. При работе этой трубки возникают рентгеновские лучи. Это было показано в экспериментах Крукса и с 1892 года в экспериментах Генриха Герца и его ученика Филиппа Ленарда через почернение фотопластинок. Однако никто из них не осознал значения сделанного ими открытия и не опубликовал своих результатов. Также Никола Тесла, начиная с 1897 года, экспериментировал с катодолучевыми трубками, получил рентгеновские лучи, но не опубликовал своих результатов.

По этой причине Рентген не знал о сделанных до него наблюдении флюоресценции, возникающей при работе катодолучевой трубки. Рентген занимался Х-лучами немногим более года (с 8 ноября 1895 года по март 1897 г) и опубликовал о них три статьи, в которых было исчерпывающее описание новых лучей, впоследствии сотни работ его последователей, опубликованных затем на протяжении 12 лет, не могли ни прибавить, ни изменить ничего существенного. Рентген, потерявший интерес к Х-лучам, говорил своим коллегам: «Я уже всё написал, не тратьте зря время» . Свой вклад в известность Рентгена внесла также знаменитая фотография руки его жены, которую он опубликовал в своей статье За открытие рентгеновских лучей Рентгену в 1901 году была присуждена первая Нобелевская премия по физике, причём нобелевский комитет подчёркивал практическую важность его открытия. В 1896 году впервые было употреблено название «рентгеновские лучи» . В некоторых странах осталось старое название — X-лучи. В России лучи стали называть «рентгеновскими» с подачи ученика В. К. Рентгена — Абрама Фёдоровича Иоффе. Рентгеновская фотография (рентгенограмма) руки своей жены, сделанная В. К. Рентгеном

Схематическое изображение рентгеновской трубки. X — рентгеновские лучи, K — катод, А — анод (иногда называемый антикатодом), С — теплоотвод, Uh — напряжение накала катода, Ua — ускоряющее напряжение, Win — впуск водяного охлаждения, Wout— выпуск водяного охлаждения.

Получение Рентгеновские лучи возникают при сильном ускорении заряженных частиц, либо при высокоэнергетичных переходах в Электронных оболочках атомов или молекул. Оба эффекта используются в рентгеновских трубках, в которых электроны, испущенные катодом, ускоряются под действием разности электрических потенциалов между анодом и катодом (при этом рентгеновские лучи не испускаются, т. к. ускорение слишком мало) и ударяются об анод, где они резко тормозятся (при этом испускаются рентгеновские лучи: т. н. тормозное излучение) и в то же время выбивают электроны из внутренних электронных оболочек атомов анода. Пустые места в оболочках занимаются другими электронами атома. При этом испускается рентгеновское излучение с характерным для материала анода спектром энергий.

n elementy. ru /posters/ spectrum/visible