Cine a descoperit undele electromagnetice? Undele electromagnetice - tabel. Tipuri de unde electromagnetice

Undele electromagnetice (tabelul care vor fi prezentate mai jos) reprezintă perturbarea câmpurilor magnetice și electrice sunt distribuite în spațiu. Ele există mai multe tipuri. Studiul acestor tulburări este implicat în fizica. Undele electromagnetice sunt generate datorită faptului că câmpul magnetic alternativ electric genereaza, iar aceasta, la rândul său generează electrice.

istoricul cercetării

Prima teorie, care pot fi considerate cele mai vechi variante ale undelor electromagnetice de ipoteze, sunt cel puțin în perioadele de Huygens. La acea vreme, speculațiile a ajuns la dezvoltare cuantificată. Huygens în 1678, anul produs un fel de „schiță“ teorie - „Treatise asupra lumii“. În 1690 a publicat, de asemenea, o altă lucrare excelentă. S-a arătat teoria calitativă a reflecție, refracție în forma în care este reprezentată astăzi în manualele școlare ( „Undele electromagnetice“, clasa 9).

Odata cu aceasta a fost formulat principiul Huygens. Cu a devenit posibil pentru a studia mișcarea frontului de undă. Acest principiu a găsit mai târziu, dezvoltarea sa în lucrările lui Fresnel. Principiul Huygens-Fresnel a avut o semnificație specială în teoria difracției și teoria ondulatorie a luminii.

În 1660-1670 ani de cantitatea mare de contribuții experimentale și teoretice au fost făcute în studiul Hooke și Newton. Cine a descoperit undele electromagnetice? Pe care experimentele au fost efectuate pentru a dovedi existența lor? Care sunt diferitele tipuri de unde electromagnetice? Pe aceasta mai târziu.

Justificare Maxwell

Înainte de a vorbi despre care a descoperit undele electromagnetice, trebuie spus că primul om de știință care a prezis existența lor, în general, a devenit Faraday. Ipoteza lui el a prezentat în 1832, anul. Teoria constructii, ulterior, angajat în Maxwell. Până la 1865, anul al nouălea a finalizat lucrarea. Ca rezultat, Maxwell formalizate strict teoria matematică, care să justifice existența fenomenelor avute în vedere. El a fost, de asemenea, determinat viteza de propagare a undelor electromagnetice, coincide cu valoarea, apoi se aplică viteza luminii. Aceasta, la rândul său, ia permis să susțină ipoteza că lumina este un tip de radiații luate în considerare.

detectare experimentală

Teoria lui Maxwell a fost confirmată în experimentele lui Hertz în 1888. Trebuie spus că fizicianul german a efectuat experimentele sale de a respinge teoria, în ciuda bazei sale matematice. Cu toate acestea, datorită experimentele lui Hertz a fost primul care a descoperit undele electromagnetice în practică. În plus, în cursul experimentelor lor, oamenii de știință au identificat proprietățile și caracteristicile radiațiilor.

Undele electromagnetice Hertz primit datorită seriei de impulsuri de excitație de flux rapid în vibrator prin intermediul sursei de înaltă tensiune. Curenții de frecvență înaltă pot fi detectate de circuit. Frecvența de oscilație la fel va fi cu atât mai mare, cu atât mai mare capacitate și inductanță. Dar această frecvență înaltă este nici un flux de mare garanție. Pentru a efectua experimente lor, Hertz a folosit un dispozitiv destul de simplu, care este acum numit - „antena dipol“. Dispozitivul este un circuit de oscilație de tip deschis.

Experiența de conducere Hertz

radiatii Register a fost realizată prin intermediul vibrator primit. Acest dispozitiv a avut aceeași structură ca și cea a dispozitivului care emite. Sub influența undelor electromagnetice alternante câmpului electric de excitație fluctuații de curent a avut loc în dispozitivul de recepție. Dacă în acest aparat frecvența naturală și frecvența fluxului coincid, rezonanta care apare. Ca urmare, tulburări de produs într-un aparat de recepție cu o amplitudine mai mare. Cercetător le descoperă, vizionarea scânteile dintre conductori într-un mic decalaj.

Astfel, Hertz a fost primul care a descoperit undele electromagnetice, au dovedit capacitatea lor de a reflecta bine pe conductorii. Ei aproape au fost justificate formarea unei lumini permanente. In plus, Hertz a determinat viteza de propagare a undelor electromagnetice în aer.

Studiul caracteristicilor

Undele electromagnetice se propagă în aproape toate mediile. In spatiul, care este umplut cu o substanță de radiații poate, în anumite cazuri, să fie distribuite destul de bine. Dar ei schimba ușor comportamentul lor.

Undele electromagnetice în vid determinate fără atenuare. Acestea sunt distribuite la orice distanță mare în mod arbitrar. Caracteristicile principale includ valuri de polarizare, frecvența și durata. Descrierea proprietăților este realizată în cadrul electrodinamicii. Cu toate acestea, caracteristicile de radiație ale unor regiuni ale spectrului sunt angajate în mai specifice domenii ale fizicii. Acestea includ, de exemplu, pot include optica.

Studiu radiații electromagnetice greu de unde scurte la sfârșitul spectrală a despărțitură cu energie ridicată. Având în vedere dinamica ideilor moderne încetează de a fi auto-disciplina și combinate cu interacțiunile slabe într-o singură teorie.

Teoria aplicată în studierea proprietăților

Astăzi, există diferite metode pentru a facilita modelarea și studierea proprietăților de display-uri si vibratii. Cea mai fundamentala a teoriei dovedită și completă a electrodinamicii cuantice este considerată. Aceasta prin una sau celelalte simplificări devine posibilă obținerea următoarelor metode, care sunt utilizate pe scară largă în diverse domenii.

Descriere cu privire la radiații de frecvență joasă în mediul macroscopic se realizează prin intermediul electrodinamicii clasice. Ea se bazează pe ecuațiile lui Maxwell. În aplicația, există aplicații pentru a simplifica. Cand au studiat optica optice utilizate. Teoria val se aplică în cazul în care unele părți ale sistemului optic al dimensiunii aproape de lungimea de undă. optică cuantică este utilizat atunci când procesele de împrăștiere substanțiale, absorbția de fotoni.

Teoria optică geometrică - cazul limită în care lungimea de undă de neglijare permisă. Există, de asemenea, mai multe secțiuni aplicate și fundamentale. Acestea includ, de exemplu, includ astrofizica, biologia vederii și fotosintezei, fotochimie. Cum sunt clasificate undele electromagnetice? Tabelul arată clar distribuția pentru grupul este prezentată mai jos.

clasificare

Există intervale de frecvență ale undelor electromagnetice. Intre ele, nu există nici tranziții bruște, uneori se suprapun. Limitele dintre ele sunt destul de relativă. Datorită faptului că debitul este distribuit în mod continuu, frecventa este asociat rigid cu lungimea. Mai jos sunt intervalele de unde electromagnetice.

Ultrascurt lumina poate fi împărțită în micrometri (sub-milimetri), milimetru, centimetru, decimetru, metru. În cazul în care lungimea de undă a radiațiilor electromagnetice de mai puțin de un metru, apoi numit oscilație sale de frecvență foarte mare (SHF).

Tipuri de unde electromagnetice

Mai sus, variază de unde electromagnetice. Care sunt diferitele tipuri de fluxuri? Grupul de radiații ionizante includ gamma si raze X. Trebuie spus că este capabil de a ioniza atomii și lumina ultravioletă, și chiar și lumina vizibilă. Marginile care sunt gamma și fluxul de raze X, definit foarte condiționată. Ca orientare generală acceptată limite 20 eV - 0,1 MeV. Gamma-curge în sens restrâns emise de nucleu, X - shell e-atomic în timpul ejecție din orbite joase ale electronilor. Cu toate acestea, această clasificare nu se aplică la radiații greu generată fără nuclee și atomi.

flux de raze X generat când decelerării particule încărcate rapid (protoni, electroni și altele) și, prin urmare, procesele care au loc în interiorul cochilii de electroni atomici. oscilațiile gamma apar ca rezultat al proceselor din cadrul nucleelor atomice și conversia particulelor elementare.

fluxuri de radio

Datorită valorilor mari ale lungimilor luarea în considerare a acestor valuri pot fi efectuate fără a lua în considerare structura atomistă a mediului. Ca o excepție de a servi numai fluxurile scurte care sunt adiacente regiunii infraroșu. În proprietățile cuantice oscilații de radio apar destul de slab. Cu toate acestea, ei trebuie să ia în considerare, de exemplu, atunci când se analizează standardul molecular de timp și frecvență pe parcursul a aparatului de răcire la o temperatură de câteva grade Kelvin.

Proprietățile cuantice sunt luate în considerare în descrierea oscilatoare și amplificatoare în milimetri și centimetru gamele. Slot radio este format în timpul deplasării conductoarelor de curent alternativ de frecvență corespunzătoare. O trecere undelor electromagnetice în spațiu excită un curent alternativ, care îi corespunde. Această proprietate este utilizat în proiectarea de antene de radio.

fluxuri vizibile

Radiații ultraviolete și infraroșii este vizibil în sensul larg al cuvântului așa-numita regiune a spectrului optic. Evidențiați această zonă este cauzată nu numai proximitatea zonelor respective, dar sunt similare cu dispozitivele utilizate în studiu și dezvoltate în principal în studiul luminii vizibile. Acestea includ, în special, oglinzi și lentile pentru focalizarea radiației, a rețelelor de difracție, prisme, și altele.

undele optice de frecvență sunt comparabile cu cele ale moleculelor și atomilor, iar lungimea lor - cu distantele intermoleculare si dimensiuni moleculare. Prin urmare, esențială în acest domeniu sunt fenomene care sunt cauzate de structura atomica a substanței. Din același motiv, lumina cu val și are un proprietăți cuantice.

Apariția fluxurilor optice

Cel mai faimos sursa este soarele. Suprafața de stele (fotosfera) are o temperatură de 6000 ° Kelvin, și emit lumină albă strălucitoare. Cea mai mare valoare a spectrului continuu este situat în zona „verde“ - 550 nm. Există, de asemenea, o sensibilitate vizuală maximă. Fluctuațiile în domeniul optic apar corpuri atunci când sunt încălzite. Fluxurile în infraroșu sunt, prin urmare, de asemenea, denumite de căldură.

Cu cât mai puternică a corpului de încălzire are loc, mai mare frecventa in care spectrul este maxim. incandescenta observată la o anumită temperatură este ridicată (strălucire în spectrul vizibil). Când apare mai întâi roșu, apoi galben și apoi. Stabilirea și înregistrarea fluxului optic poate apărea în reacții biologice și chimice, dintre care unul este utilizat în fotografie. Pentru cele mai multe creaturi care trăiesc pe pământ ca sursă de energie efectuează fotosinteza. Această reacție biologică are loc în plante sub influența radiației solare optice.

Caracteristici ale undelor electromagnetice

Proprietățile mediului și sursa afectează caracteristicile de curgere. Deci montat, în special dependența de timp a câmpului, care specifică tipul de curgere. De exemplu, atunci când distanța de la vibratorul (în creștere), raza de curbură devine mai mare. Rezultatul este un val electromagnetic plan. Interacțiunea cu materialul apare ca in mod diferit. Procesele de absorbție și emisie fluxurilor pot fi în general descrise folosind rapoarte electrodinamice clasice. Pentru valuri de gamă optice și mai greu de raze trebuie să fie luate în considerare natura lor cuantică.

fluxuri de surse

În ciuda diferențelor fizice, peste tot - într-o substanță radioactivă, un emițător de televiziune, becul - undele electromagnetice sunt excitate de sarcini electrice care se deplasează cu accelerație. Există două tipuri principale de surse: microscopice și macroscopice. Prima are loc tranziția bruscă a particulelor încărcate de la unul la altul nivel în molecule sau atomi.

Surse microscopici emit raze X, gamma, raze ultraviolete, infraroșii, vizibile, iar în unele cazuri, unde lungi radiație. Ca un exemplu al acesteia din urmă este linia spectrală de hidrogen, care corespunde unui val de 21 cm. Acest fenomen este deosebit de important în astronomie radio.

Surse de tip macroscopic reprezintă emițători în care electroni liberi conductori sunt realizate oscilație periodică sincron. În sistemele din această categorie sunt generate fluxuri de milimetri la cele mai lungi (linii electrice in).

Structura și rezistența fluxurilor

O sarcină electrică se deplasează cu accelerație și schimbă periodic curenții se influențează reciproc cu anumite forțe. magnitudinea și direcția lor sunt dependente de factori cum ar fi mărimea și configurația câmpului, care conține curenții și taxele, amploarea lor și direcția relativă. Substanțial influențată de caracteristicile electrice și mediul particular precum și modificările concentrației de încărcare și distribuția curenților sursă.

Datorită complexității din situația generală problema de a introduce legea vigoare în forma unei singure formule nu se poate. O structură numită un câmp electromagnetic și a considerat ca este necesar ca un obiect matematic, determinată de distribuția sarcinilor și a curenților. Acesta, la rândul său, creează o anumită sursă, luând în considerare condițiile la limită. Termenii definiți zone sub formă de interacțiune și caracteristicile materialului. În cazul în care se efectuează pe un spațiu nemărginit, aceste circumstanțe sunt completate. Ca o condiție suplimentară specială în astfel de cazuri este starea de radiații. Datorită este garantată printr-un comportament „corect“, a câmpului la infinit.

Cronologia studiului

Teoria corpuscular-cinetică Lomonosov în unele dintre pozițiile lor anticipând anumite principii ale teoriei câmpului electromagnetic .. „Lobe“ (de rotație), mișcarea particulelor, „zyblyuschayasya“ (val) teoria luminii, comuniunea ei cu natura electricității etc. Fluxurile în infraroșu au fost detectate în 1800 de Herschel (om de știință britanic), iar în următorul, 1801 m, Ritter a fost descris în ultraviolet. Radiații mai scurt decât cu raze ultraviolete, gama a fost deschis Roentgen în 1895, anul, la 8 noiembrie. Ulterior, a devenit cunoscut ca X-ray.

Influenta undelor electromagnetice a fost studiat de către mulți oameni de știință. Cu toate acestea, primul de a explora posibilitățile de fluxuri, domeniul de aplicare a acestora a devenit Narkevitch-Iodko (figura științifică din Belarus). A studiat proprietățile fluxurilor în raport cu practica medicina. radiații gamma a fost descoperit de Paul Villard în 1900. În aceeași perioadă Planck efectuate studii teoretice ale proprietăților unui corp negru. În timpul studiului au fost deschise proces cuantic. Munca lui a fost începutul dezvoltării fizicii cuantice. Ulterior, mai multe Planck și Einstein a fost publicat. Lor de cercetare a condus la formarea unui astfel de lucru ca un foton. Aceasta, la rândul său, a marcat începutul creării teoriei cuantice a fluxului electromagnetic. Dezvoltarea sa a continuat în lucrările cele mai importante figuri științifice ale secolului XX.

Cercetările ulterioare și să lucreze pe teoria cuantică a radiațiilor electromagnetice și interacțiunea acestuia cu materia a dus în cele din urmă la formarea electrodinamicii cuantice în forma în care există astăzi. Printre oamenii de stiinta restante care au studiat această problemă, ar trebui să menționăm, în plus față de Einstein si Planck, Bohr, Bose, Dirac, de Broglie, Heisenberg, Tomonaga, Schwinger, Feynman.

concluzie

Valoarea în lumea modernă a fizicii este suficient de mare. Aproape tot ceea ce este utilizat în prezent în viața umană, a apărut datorită utilizării practice a cercetării marilor oameni de știință. Descoperirea undelor electromagnetice și studiul lor, în special, a condus la dezvoltarea de telefoane, emițătoare radio convenționale și mai târziu mobile. Deosebit de aplicarea practică importanța unei astfel de cunoștințe teoretice în domeniul medicinii, industriei și tehnologiei.

Acest lucru se datorează utilizării pe scară largă a științei cantitative. Toate experimentele fizice bazate pe măsurarea, compararea proprietăților fenomenelor studiate cu standardele existente. Este în acest scop, în cadrul instrumentelor de măsurare complexe disciplină dezvoltate și unități. Mai multe modele este comună tuturor sistemelor materiale existente. De exemplu, legile de conservare a energiei sunt considerate legi comune fizice.

Știința ca un întreg este numit în multe cazuri fundamentale. Acest lucru se datorează în primul rând faptului că alte discipline dau descrieri care, la rândul său, respectați legile fizicii. Astfel, in chimie studiat atomi, o substanță derivată din acestea și de transformare. Dar proprietățile chimice ale corpului determinate de caracteristicile fizice ale moleculelor și atomilor. Aceste proprietăți descriu astfel de secțiuni ale fizicii, cum ar fi electromagnetism, termodinamica, și altele.