Кой откри електромагнитни вълни? Електромагнитни вълни - маса. Видове електромагнитни вълни

Електромагнитните вълни (чиято маса ще бъде дадена по-долу) са смущения на магнитни и електрически полета, които се разпределят в пространството. Има няколко типа. Проучването на тези смущения се занимава с физиката. Електромагнитните вълни се формират поради факта, че електрическото променливо поле генерира магнитно поле и то от своя страна генерира електрическо.

История на изследванията

Първите теории, които могат да се считат за най-старите версии на хипотезите за електромагнитните вълни, са най-малкото време на Хюйген. По това време допусканията достигат забележително количествено развитие. През 1678 г. Хюйгенс издава по някакъв начин "скица" на теорията - "Третисиране на светлината". През 1690 г. той публикува и друга забележителна творба. Той съдържа качествена теория на размисъл, пречупване във формата, в която все още е представена в учебниците ("Електромагнитни вълни", степен 9).

Заедно с това беше формулиран принципът Huygens. С негова помощ стана възможно да се изследва движението на вълновия фронт. Този принцип по-късно намери своето развитие в писанията на Френел. Принципът Huygens-Fresnel е от особено значение в теорията на дифракцията и вълновата теория на светлината.

През 1660-те и 1670-те Хук и Нютон направиха голям експериментален и теоретичен принос за изследванията. Кой откри електромагнитни вълни? Кой ръководи опитите, доказващи тяхното съществуване? Какви са видовете електромагнитни вълни? За това по-нататък.

Обосновка на Максуел

Преди да говорим за това кой откри електромагнитни вълни, трябва да се каже, че първият учен, който обикновено предсказва тяхното съществуване, е Фарадей. Неговата хипотеза той изтъкна през 1832 година. Конструкцията на теорията е последвана от Максуел. До 1865 г. той завършва тази работа. В резултат Максуел строго формализира математически теорията, оправдавайки съществуването на разглежданите феномени. Той също така определя скоростта на разпространение на електромагнитните вълни, съвпадаща с използваната тогава стойност на скоростта на светлината. Това, на свой ред, му позволи да обоснове хипотезата, че светлината е един от видовете радиация, които се разглеждат.

Експериментално откриване

Теорията на Максуел намира своето потвърждение в експериментите на Херц през 1888-та година. Тук трябва да се каже, че германският физик провежда експериментите си, за да опровергае теорията, въпреки математическото й оправдание. Въпреки това, благодарение на експериментите си, Херц стана първият, който открива електромагнитни вълни на практика. В допълнение, по време на експериментите си ученият идентифицира свойствата и характеристиките на радиацията.

Електромагнитни трептения и Hertz вълни се получават чрез възбуждане на поредица от импулси с бързо променящ се поток във вибратор посредством източник на повишено напрежение. Високочестотните потоци могат да бъдат открити посредством схема. Честотата на трептене тогава ще бъде по-висока, толкова по-висок е неговият капацитет и индуктивност. По-високата честота обаче не е гаранция за интензивен поток. За да проведат експериментите си, Херц използва доста просто устройство, което днес се нарича "Херц вибратор". Устройството е осцилираща верига от отворен тип.

Схемата на експеримента "Херц"

Регистрацията на емисиите се извършва с помощта на приемателен вибратор. Това устройство имаше същия дизайн като излъчващото устройство. Под въздействието на електромагнитна вълна на електрическо променливо поле, в приемното устройство се възбужда трептене на тока. Ако в това устройство собствената честота и честотата на потока съвпаднаха, тогава се появи резонанс. В резултат на това смущенията в приемателното устройство са с по-голяма амплитуда. Открити от техния изследовател, наблюдавайки искри между проводниците в малко пространство.

По този начин Херц стана първият, който откри електромагнитни вълни, доказа способността си да отразява добре от проводниците. Образуването на изправена радиация е практически оправдано. В допълнение, Херц определя скоростта на разпространение на електромагнитните вълни във въздуха.

Проучване на характеристиките

Електромагнитните вълни се разпространяват в почти всички медии. В пространство, което е изпълнено с материя, радиацията може в някои случаи да се разпределя сравнително добре. Но те малко променят поведението си.

Електромагнитните вълни във вакуум се определят без отлагане. Те се разпределят на всяко произволно дълги разстояния. Основните характеристики на вълните включват поляризация, честота и дължина. Свойствата са описани по отношение на електродинамиката. По-специфичните сектори на физиката обаче се занимават с характеристиките на лъчението в определени региони от спектъра. На тях например можете да включите оптика.

Изследването на твърдото електромагнитно излъчване на спектралния край с къса дължина на вълната се извършва от високоенергийния дял. Като се вземат предвид съвременните концепции, динамиката престава да бъде независима дисциплина и се комбинира с нея слаби взаимодействия в една теория.

Теории, използвани в проучването на свойствата

Днес съществуват различни методи, които улесняват моделирането и изследването на проявленията и свойствата на трептенията. Най-основната от тестваните и завършени теории е квантовата електродинамика. От нея чрез тези или други опростявания става възможно да се получат следните техники, които се използват широко в различни области.

Описанието на относително нискочестотно излъчване в макроскопична среда се осъществява чрез класическа електродинамика. Тя се основава на уравненията на Максуел. В същото време има опростяване в приложените приложения. Оптичното проучване използва оптика. Теорията на вълните се прилага в случаите, когато някои части на оптичната система са приблизително на размери близки до дължината на вълната. Квантовата оптика се използва, когато процесите на разсейване, абсорбцията на фотоните са от съществено значение.

Геометричната оптична теория е ограничаващият случай, при който дължината на вълната се пренебрегва. Съществуват и няколко приложни и фундаментални секции. Например, те включват астрофизика, биология на зрителното възприятие и фотосинтеза, фотохимия. Как се класифицират електромагнитните вълни? Таблица, която ясно илюстрира разпределението на групите, е представена по-долу.

класификация

Има честотни диапазони на електромагнитните вълни. Няма прецизни преходи между тях, понякога се припокриват. Границите между тях са по-скоро произволни. Поради факта, че потокът се разпределя непрекъснато, честотата е твърдо свързана с дължината. По-долу са диапазоните на електромагнитните вълни.

Ултра късата радиация обикновено се разделя на микрометър (милиметър, милиметър, сантиметър, дециметър, метър). Ако дължина на вълната Електромагнитното излъчване е по-малко от един метър, след което обикновено се нарича ултразвукова честота (SHF).

Видове електромагнитни вълни

Диапазоните на електромагнитните вълни са представени по-горе. Какви са различните видове потоци? Групата йонизиращо лъчение включва гама и рентгенови лъчи. В същото време трябва да се каже, че ултравиолетовата и дори видимата светлина могат да йонизират атоми. Границите, в които се намират гама и рентгенови потоци, се определят много произволно. Като обща ориентация се приемат граници от 20 eV - 0,1 MeV. Гама-потоци в тесен смисъл се излъчват от ядрото, а рентгеновите потоци се излъчват от електронната атомна обвивка в процеса на удари на електрони от ниско разположени орбити. Тази класификация обаче не е приложима за твърди лъчения, генерирани без участието на ядра и атоми.

Рентгеновите потоци се формират, когато заредените бързо частици (протони, електрони и др.) Се забавят и се дължат на процесите, които се случват вътре в атомните електронни черупки. Гама-трептенията възникват в резултат на процесите вътре в атомните ядра и в трансформацията на елементарните частици.

Радио потоци

Поради голямата стойност на дължините, разглеждането на тези вълни може да се направи, без да се вземе предвид атомичната структура на средата. По изключение, само най-късите потоци, които граничат с инфрачервения участък от спектъра. В радио обхвата, квантовите свойства на трептенията са доста слаби. Независимо от това, те трябва да бъдат взети предвид, например, когато се анализират молекулните стандарти за време и честота по време на охлаждането на оборудването до температура от няколко келвина.

Квантовите свойства се вземат предвид и при описанието на генераторите и усилвателите в диапазона на милиметъра и сантиметъра. Радиочестотът се образува по време на движението на променлив ток по продължение на проводниците на съответната честота. И преминаващата електромагнитна вълна в пространството възбужда променлив ток, отговарящи на него. Тази характеристика се използва при проектирането на антени в радиотехниката.

Видими потоци

Ултравиолетовото и инфрачервеното видимо излъчване е в най-широк смисъл така наречената оптична част на спектъра. Изолирането на този район се дължи не само на близостта на съответните зони, но и на сходството на инструментите, използвани в проучването, и се развива главно по време на изследването на видимата светлина. Те включват по-специално огледала и лещи за фокусиране на лъчи, дифракционни решетки, призми и други.

Честотите на оптичните вълни са сравними с тези на молекулите и атомите и техните дължини с междумолекулни разстояния и молекулни размери. Следователно явленията, които се дължат на атомната структура на материята, стават значителни в тази област. По същата причина светлината, заедно с вълната, също притежава квантови свойства.

Произходът на оптичните потоци

Най-известният източник е Слънцето. Повърхността на звездата (фотосферата) има температура от 6000 градуса по Келвин и излъчва ярка бяла светлина. Най-високата стойност на непрекъснатия спектър се намира в "зелената" зона - 550 nm. Има и максимална визуална чувствителност. Колебанията на оптичния диапазон се появяват, когато телата се нагреят. Поради това инфрачервените потоци се наричат ​​термични потоци.

Колкото по-загрято е тялото, толкова по-висока е честотата, където се намира максималният спектър. При известно повишаване на температурата наблюдаваме изгарянето (свети в видимия диапазон). В същото време първо се появява червен цвят, после жълт и след това. Създаването и записването на оптични потоци може да се случи при биологични и химични реакции, едното от които се използва във фотографията. За повечето същества, живеещи на Земята, фотосинтезата действа като източник на енергия. Тази биологична реакция се случва в растенията под влиянието на оптичната слънчева радиация.

Характеристики на електромагнитните вълни

Свойствата на средата и източника влияят върху характеристиките на потоците. По този начин се установява зависимостта от времето на полетата, определящи вида на потока. Например, ако промените разстоянието от вибратора (с нарастване), радиусът на кривината става по-голям. В резултат на това се образува плоска електромагнитна вълна. Взаимодействието със субстанцията също се проявява по различни начини. Процесите на абсорбция и излъчване на потоци, като правило, могат да бъдат описани с помощта на класически електродинамични връзки. За вълните на оптичния регион и за твърдите греди, още повече е необходимо да се вземе предвид тяхната квантова природа.

Източници на темата

Въпреки физическата разлика, навсякъде - в радиоактивно вещество, телевизионен предавател, нажежаема лампа - електромагнитни вълни се вълнуват от електрически заряди, които се придвижват с ускорение. Има два основни типа източници: микроскопични и макроскопични. В първия има рязък преход на заредени частици от едно ниво на друго в молекули или атоми.

Микроскопичните източници излъчват рентгенови лъчи, гама, ултравиолетови, инфрачервени, видими и в някои случаи също дълги вълни. Като пример за последния, можем да цитираме линията на водородния спектър, който съответства на вълна от 21 см. Това явление е от особено значение в радиоастрономията.

Структура и сила на потоците

Електрически заряди, движещи се с ускорение и периодично променящи се токове, се влияят взаимно с определени сили. Посоката и величината зависят от фактори като размера и конфигурацията на зоната, в която се намират токовете и зарядите, тяхната относителна посока и величина. Значително влияние оказват и електрическите характеристики на конкретна среда, както и промените в концентрацията на зарядите и разпределението на източниците на ток.

Във връзка с цялостната сложност на формулирането на проблема е невъзможно да се представи законът на силите под формата на една формула. Структурата, наречена електромагнитно поле и смятана за математически обект, ако е необходимо, се определя от разпределението на таксите и токовете. Тя, от своя страна, се създава от даден източник, когато се вземат предвид граничните условия. Условията се определят от формата на зоната на взаимодействие и характеристиките на материала. Ако речта е за неограничено пространство, тези обстоятелства се допълват. Като специално допълнително условие в такива случаи се появява лъчевото състояние. Поради това е гарантирана "точността" на поведението на полето в безкрайността.

Хронология на изследването

Корпускулярна-кинетична Ломоносов теория в някои от техните позиции очакват някои принципи на електромагнитно поле теория .. "лоб" (въртене) на движението на частици, "zyblyuschayasya" (вълна) теория на светлината и я общение с естеството на електричество и др инфрачервени потоци са открити през 1800 Хершел (английски учен), а през следващата година, 1801 г., Ритър описва ултравиолетовото. Радиацията на по-къса от ултравиолетовата гама е открита от Роентген през 1895 г. на 8 ноември. Впоследствие се нарича рентгеново.

Влиянието на електромагнитните вълни е изследвано от много учени. Въпреки това, Наркевич-Йодко (белоруският учен) стана първият, който проучи възможностите за потоци, обхвата на тяхното прилагане. Той изучава свойствата на потоците във връзка с практическата медицина. Гама радиация е открита от Пол Уилард през 1900 година. През същия период Планк извършва теоретични изследвания за свойствата на черното тяло. В процеса на изучаване, процесът се квантува. Работата му бе началото на развитието квантова физика. Впоследствие бяха публикувани няколко произведения на Планк и Айнщайн. Техните изследвания доведоха до формирането на такава концепция като фотон. Това от своя страна бележи началото на създаването на квантова теория за електромагнитните потоци. Развитието му продължава в работата на водещи научни фигури от ХХ век.

По-нататъшните изследвания и работа по квантова теория на електромагнитно излъчване и взаимодействието му с въпрос е довело в крайна сметка до образуването на квантовата електродинамика във формата, в която съществува и до днес. Сред нерешените учени, които са изследвали този проблем, трябва да споменем, в допълнение към Айнщайн и Планк, Бор, Bose, Дирак, дьо Бройл, Хайзенберг, Tomonaga, Schwinger, Файнман.

заключение

Значението на физиката в съвременния свят е достатъчно голямо. Почти всичко, което се използва днес в човешкия живот, се е появило благодарение на практическото използване на научните изследвания от велики учени. Откриването на електромагнитни вълни и тяхното изследване, по-специално, доведе до създаването на конвенционални и впоследствие мобилни телефони, радиопредаватели. Особено важно е практическото прилагане на такива теоретични познания в областта на медицината, промишлеността и технологиите.

Тази широко разпространена употреба се обяснява с количественото естество на науката. Всички физически експерименти разчитат на измервания, сравнявайки свойствата на изследваните явления с наличните стандарти. За тази цел в дисциплината се разработва набор от измервателни уреди и апарати. Редица закономерности са общи за всички съществуващи материални системи. Например, законите за опазване на енергията се считат за общи физически закони.

Науката като цяло се нарича в много случаи фундаментална. Това се дължи преди всичко на факта, че други дисциплини дават описания, които на свой ред се подчиняват на законите на физиката. По този начин в химията се изследват атоми, вещества, образувани от тях и трансформации. Но химическите свойства на телата се определят от физическите характеристики на молекулите и атомите. Тези свойства описват такива физика на физика като електромагнетизъм, термодинамика и други.