Kdo objevil elektromagnetické vlny? Elektromagnetické vlny - stůl. Druhy elektromagnetických vln

Elektromagnetické vlny (jejichž tabulka bude uvedena níže) jsou poruchy magnetických a elektrických polí, které jsou distribuovány v prostoru. Existuje několik typů. Studium těchto poruch se zabývá fyzikou. Elektromagnetické vlny se vytvářejí kvůli tomu, že elektrické střídavé pole vytváří magnetické pole, které zase generuje elektrický.

Historie výzkumu

První teorie, které lze považovat za nejstarší verze hypotéz o elektromagnetických vlnách, jsou přinejmenším doby Huygensovy. V té době předpoklady dosáhly výrazného kvantitativního vývoje. Huygens v roce 1678 vydal nějakým způsobem "nákres" teorie - "Pojednání na světlo". V roce 1690 vydal další pozoruhodnou práci. Obsahovala kvalitativní teorii reflexe, refrakce v podobě, ve které je stále prezentována ve školních učebnicích ("Elektromagnetické vlny", stupeň 9).

Spolu s tím byl formulován Huygensův princip. S jeho pomocí bylo možné studovat pohyb vlnové fronty. Tato zásada později našla svůj vývoj ve spisech Fresnel. Princip Huygens-Fresnel měl zvláštní význam v teorii difrakce a vlnové teorii světla.

V šedesátých a šedesátých letech minulého století Hooke a Newton uskutečnili velký experimentální a teoretický přínos pro výzkum. Kdo objevil elektromagnetické vlny? Kdo provedl experimenty prokazující jejich existenci? Jaké jsou typy elektromagnetických vln? O tom dál.

Odůvodnění Maxwella

Předtím, než jsme mluvili o tom, kdo objevil elektromagnetické vlny, mělo by se říci, že první vědec, který obecně předpověděl jejich existenci, byl Faraday. Jeho hypotéza předložila v roce 1832. Konstrukci teorie následně zpracoval Maxwell. Do roku 1865 dokončil tuto práci. Jako výsledek, Maxwell důsledně formalizoval teorii matematicky, ospravedlňující existenci zvažovaných jevů. Stanovil také rychlost šíření elektromagnetických vln, která se shodovala s použitou hodnotou rychlosti světla. To zase umožnilo dokázat hypotézu, že světlo je jedním z typů radiace, které je zvažováno.

Experimentální detekce

Teorie Maxwella nalezla jeho potvrzení v pokusech Hertze v roce 1888. Zde je třeba říci, že německý fyzik provedl experimenty, aby vyvrátil teorii, a to navzdory matematickému zdůvodnění. Díky experimentům se však Hertz stal prvním, kdo otevřel elektromagnetické vlny v praxi. Navíc, během experimentů, vědec identifikoval vlastnosti a vlastnosti záření.

Elektromagnetické oscilace a hertzové vlny byly získány vyvoláním řady pulsů s rychle se měnícím průtokem ve vibrátoru pomocí zdroje zvýšeného napětí. Vysokofrekvenční toky lze detekovat pomocí obvodu. Frekvence oscilace pak bude vyšší, čím vyšší je její kapacita a indukčnost. Vyšší frekvence však není zárukou intenzivního toku. Pro své experimenty použil Hertz poměrně jednoduché zařízení, které se dnes nazývá - "Hertz vibrátor". Přístroj je oscilační obvod otevřeného typu.

Schéma experimentu Hertz

Registrace emisí byla provedena pomocí přijímacího vibrátoru. Toto zařízení mělo stejný vzhled jako vyzařovací zařízení. Pod vlivem elektromagnetické vlny elektrického střídavého pole bylo v přijímacím zařízení excitováno proudové oscilace. Pokud se v tomto zařízení shodovalo vlastní kmitočet a frekvence průtoku, objevila se rezonance. V důsledku toho došlo k narušení v přijímacím zařízení s větší amplitudou. Objevili je vědci, pozorovali jiskry mezi vodiči v malém prostoru.

Tak se Hertz stal prvním, kdo objevil elektromagnetické vlny, dokázal svou schopnost dobře odrážet od dirigentů. Tvorba stojatého záření byla prakticky oprávněná. Navíc Hertz určil rychlost šíření elektromagnetických vln ve vzduchu.

Studium charakteristik

Elektromagnetické vlny se šíří téměř ve všech médiích. V prostoru, který je naplněn hmotou, může být radiace v některých případech poměrně dobře rozložena. Ovšem něco změní.

Elektromagnetické vlny ve vakuu se určují bez tlumení. Jsou přiděleny libovolným, libovolně dlouhé vzdálenosti. Hlavní charakteristiky vln zahrnují polarizaci, frekvenci a délku. Vlastnosti jsou popsány z hlediska elektrodynamiky. Nicméně, specifické části fyziky se zabývají charakteristikami záření v určitých oblastech spektra. K nim například můžete zahrnout optiku.

Zkoumání tvrdého elektromagnetického záření spektrálního konce krátké vlnové délky se provádí přepážkou s vysokou energií. Při zohlednění moderních konceptů přestává dynamika být nezávislou disciplínou a je kombinována slabé interakce v jedné teorii.

Teorie používané při studiu vlastností

Dnes existují různé metody, které usnadňují modelování a zkoumání projevů a vlastností oscilací. Nejdůležitější z testovaných a dokončených teorií je kvantová elektrodynamika. Z tohoto, prostřednictvím těchto nebo jiných zjednodušení, je možné získat následující techniky, které jsou široce používány v různých oblastech.

Popis relativně nízkofrekvenčního záření v makroskopickém prostředí je realizován pomocí klasické elektrodynamiky. Je založen na Maxwellových rovnicích. Současně dochází k zjednodušení aplikací. Optická studie využívá optiku. Teorie vln je aplikována v případech, kdy některé části optického systému mají přibližně velikost v blízkosti vlnových délek. Kvantová optika se používá, když procesy rozptylu, absorpce fotonů jsou nezbytné.

Geometrická optická teorie je omezující případ, ve kterém je vlnová délka zanedbána. Existuje také několik aplikovaných a základních částí. Například zahrnují astrofyziky, biologii vizuálního vnímání a fotosyntézy, fotochemii. Jak jsou klasifikovány elektromagnetické vlny? Tabulka, která jasně ilustruje rozdělení skupin, je uvedena níže.

Klasifikace

Existují frekvenční rozsahy elektromagnetických vln. Mezi nimi nejsou žádné ostré přechody, někdy se navzájem překrývají. Hranice mezi nimi jsou spíše libovolné. Vzhledem k tomu, že tok je distribuován nepřetržitě, je frekvence pevně spojena s délkou. Níže jsou rozsahy elektromagnetických vln.

Ultra krátké záření je obvykle rozděleno na mikrometr (submilimetr), milimetr, centimetr, decimetr, metr. Pokud vlnové délky Elektromagnetické záření je menší než jeden metr, pak se obvykle nazývá ultrafrekvenční oscilace (SHF).

Druhy elektromagnetických vln

Rozsahy elektromagnetických vln jsou uvedeny výše. Jaké jsou různé typy toků? Skupina ionizujícího záření zahrnuje gama a rentgenové záření. Zároveň je třeba říci, že ultrafialové a dokonce i viditelné světlo mohou ionizovat atomy. Hranice, ve kterých jsou umístěny gama a rentgenové toky, jsou určeny velmi libovolně. Jako obecnou orientaci jsou akceptovány limity 20 eV - 0,1 MeV. Gama toky v úzkém smyslu jsou vysílány jádrem a rentgenové toky jsou emitovány elektronovým atomovým pláštěm v procesu klepání elektronů z nízko položených drah. Tato klasifikace však není použitelná pro tvrdé záření vytvořené bez účasti jader a atomů.

Rentgenové toky se vytvářejí, když se nabité rychlé částice (protony, elektrony atd.) Zpomalí a způsobují procesy, které se vyskytují uvnitř atomových elektronových skořepin. Gama-kmity vznikají v důsledku procesů uvnitř atomového jádra a při transformaci elementárních částic.

Rozhlasové proudy

Vzhledem k velké hodnotě délek může být zvážení těchto vln provedeno bez zohlednění atomové struktury média. Výjimkou jsou pouze nejkratší proudy, které sousedí s infračervenou oblastí spektra. V rádiovém dosahu jsou kvantové vlastnosti oscilací poměrně slabé. Nicméně je třeba je vzít v úvahu například při analýze molekulárních standardů času a frekvence během chlazení zařízení na teplotu několika kelvinů.

Kvantitativní vlastnosti jsou také vzaty v úvahu při popisu generátorů a zesilovačů v milimetrových a centimetrových rozmezích. Rádiový proud se vytváří během pohybu střídavého proudu podél vodičů odpovídající frekvence. A procházející elektromagnetická vlna ve vesmíru vzrušuje střídavý proud, odpovídajícím. Tato vlastnost se používá při návrhu antén v radiotechnika.

Viditelné toky

Ultrafialové a infračervené viditelné záření je v nejširším smyslu tzv. Optickou částí spektra. Izolace této oblasti je způsobena nejen blízkostí příslušných zón, ale také podobností nástrojů použitých ve studii a vyvinutá především při studiu viditelného světla. Patří mezi ně zejména zrcadla a čočky zaměřující záření, difrakční mřížky, hranoly a další.

Frekvence optických vln jsou srovnatelné s frekvencemi molekul a atomů a jejich délky s intermolekulárními vzdáleností a molekulárními rozměry. Proto jsou v této oblasti významné jevy, které jsou způsobeny atomistickou strukturou hmoty. Ze stejného důvodu má světlo spolu s vlnou také kvantové vlastnosti.

Původ optických toků

Nejznámějším zdrojem je Slunce. Povrch hvězdy (fotosféra) má teplotu 6000 ° Kelvin a vydává jasné bílé světlo. Nejvyšší hodnota kontinuálního spektra se nachází v "zelené" zóně - 550 nm. Existuje také maximální citlivost zraku. Oscilace optického rozsahu se vyskytují při ohřátí těles. Infračervené proudy se proto také označují jako tepelné toky.

Čím více se ohřívá tělo, tím vyšší je frekvence, kde je umístěno maximum spektra. Při určitém zvýšení teploty pozorujeme spálení (záře ve viditelném rozsahu). Současně se nejprve zobrazí červená barva, poté žlutá a poté zapnutá. Tvorba a zaznamenávání optických toků se může objevit v biologických a chemických reakcích, z nichž jeden se používá ve fotografování. Pro většinu bytostí žijících na Zemi funguje fotosyntéza jako zdroj energie. Tato biologická reakce se vyskytuje u rostlin pod vlivem optického slunečního záření.

Vlastnosti elektromagnetických vln

Vlastnosti média a zdroje ovlivňují charakteristiky proudů. Zejména je stanovena časová závislost polí, která určuje typ toku. Například pokud změníte vzdálenost od vibrátoru (se zvyšujícím se), poloměr zakřivení se zvětší. Výsledkem je vytvoření ploché elektromagnetické vlny. Interakce s látkou probíhá také různými způsoby. Postupy absorpce a emise tavidel lze zpravidla popisovat pomocí klasických elektrodynamických vztahů. Pro vlny optické oblasti a pro tvrdé paprsky je ještě více nutné vzít v úvahu jejich kvantovou povahu.

Zdroje vláken

Navzdory fyzické rozdíly, všude - radioaktivní látky, televizního vysílače, explodovat - elektromagnetické vlny jsou excitované elektrických nábojů, které se pohybují se zrychlením. Existují dva hlavní typy zdrojů: mikroskopické a makroskopické. První nastane náhlý přechod z nabitých částic z jedné na druhou úroveň uvnitř molekul nebo atomů.

Mikroskopické zdroje vyzařují rentgenové, gama, ultrafialové, infračervené, viditelné a v některých případech také dlouhotrvající záření. Jako příklad toho lze uvést řadu vodíkového spektra, které odpovídá vlně 21 cm. Tento fenomén je zvláště důležitý v radiastronomii.

Struktura a síla toků

Elektrické náboje pohybující se při akceleraci a periodicky se měnící proudy se navzájem ovlivňují určitými silami. Směr a velikost závisí na faktorech, jako je velikost a konfigurace oblasti, ve které jsou proudy a náboje obsaženy, jejich relativní směr a velikost. Významný vliv má také elektrická charakteristika určitého média, stejně jako změny koncentrace nábojů a distribuce zdrojových proudů.

V souvislosti s celkovou složitostí formulace problému nelze představit silový zákon ve formě jediného vzorce. Struktura, nazvaná elektromagnetickým polem a v případě potřeby považovaná za matematický objekt, je určena rozdělením nábojů a proudů. To je zase vytvořeno daným zdrojem při zohlednění hraničních podmínek. Podmínky jsou určeny tvarem interakční zóny a vlastnostmi materiálu. Pokud je řeč o neomezeném prostoru, jsou tyto okolnosti doplněny. Jako zvláštní dodatečný stav v takových případech se objeví stav radiace. Díky tomu je zaručena "správnost" chování pole v nekonečnu.

Chronologie studie

Korpuskulární-kinetická teorie Lomonosov v některé ze svých pozic předvídání některé principy teorie elektromagnetického pole .. „laloku“ (rotační) pohybu částic, „zyblyuschayasya“ (vlna) teorie světla, její společenství s povahou elektrické energie, atd. Infračervené toky byly zjištěny v roce 1800 Herschel (britský vědec), a v dalším, 1801 m, Ritter byl popsán ultrafialové. Záření kratší než ultrafialové záření, rozsah byl otevřen Röntgen v roce 1895 rok, dne 8. listopadu. Následně byl nazván rentgenem.

Vliv elektromagnetických vln byl studován mnoha vědci. Narkevich-Iodko (běloruský vědec) se však stal prvním, kdo zkoumal možnosti toků, rozsah jejich aplikace. Studoval vlastnosti toků ve vztahu k praktické medicíně. Gama záření objevil Paul Willard v roce 1900. Ve stejném období uskutečnil Planck teoretické studie vlastností černého těla. V procesu studování byl proces kvantován. Jeho práce byla začátkem vývoje kvantová fyzika. Následně byly publikovány několik děl Planckových a Einsteinových. Jejich výzkum vedl k vytvoření takového konceptu jako fotonu. To zase znamenalo začátek vzniku kvantové teorie elektromagnetických toků. Jeho vývoj pokračoval v díle předních vědeckých osobností dvacátého století.

Další výzkum a práce na kvantové teorie elektromagnetického záření a jeho interakce s látkou vede nakonec k vytvoření kvantové elektrodynamiky ve formě, ve které existuje dnes. Mezi vynikajících vědců, kteří studovali tento problém vyřešit, je třeba zmínit, kromě Einstein a Planck, Bohr, Bose, Dirac, de Broglie, Heisenberg, Tomonaga, Schwinger, Feynman.

Závěr

Význam fyziky v moderním světě je dost velký. Prakticky vše, co se dnes používá v lidském životě, se objevilo díky praktickému využití výzkumu velkých vědců. Objev elektromagnetických vln a jejich studie zejména vedly k vytvoření konvenčních a následně mobilních telefonů a rádiových vysílačů. Zvláštní význam má praktické uplatnění těchto teoretických znalostí v oblasti medicíny, průmyslu a technologie.

Toto rozšířené použití je vysvětleno kvantitativní povahou vědy. Všechny fyzikální experimenty se opírají o měření, které porovnávají vlastnosti studovaných jevů s dostupnými standardy. Právě pro tento účel je v rámci disciplíny vytvořena sada měřicích přístrojů a jednotek. Řada zákonitostí je společná všem existujícím materiálovým systémům. Například zákony zachování energie jsou považovány za obecné fyzikální zákony.

Věda obecně se v mnoha případech nazývá zásadní. To je dáno především skutečností, že jiné disciplíny poskytují popisy, které podle pořadí dodržují zákony fyziky. Tak v chemii jsou studovány atomy, látky tvořené z nich a transformace. Ale chemické vlastnosti těles jsou určovány fyzikálními vlastnostmi molekul a atomů. Tyto vlastnosti popisují takové odvětví fyziky jako elektromagnetismus, termodynamika a další.