Спектры шкалы электромагнитных излучений

Обоснование Максвелла

Прежде чем говорить о том, кто открыл электромагнитные волны, следует сказать, что первым ученым, который вообще предсказал их существование, стал Фарадей. Свою гипотезу он выдвинул в 1832-м году. Построением теории впоследствии занимался Максвелл. К 1865-му году он завершил эту работу. В результате Максвелл строго оформил теорию математически, обосновав существование рассматриваемых явлений. Им же была определена скорость распространения электромагнитных волн, совпадавшая с применявшимся тогда значением световой скорости. Это, в свою очередь, позволило ему обосновать гипотезу о том, что свет является одним из типов рассматриваемых излучений.

Сент-Китс и Невис — 261 км²

По площади это государство, состоящее из пары островов, сопоставимо с Тагилом, но вот население Сент-Китс и Невис в семь раз меньше «города заводов» — без малого 50 000 человек. Как-то раз был проведен референдум по вопросу выхода младшего острова Невис из состава страны и образовании на нем независимого государства. «За» проголосовало 62% избирателей — всего на 4% меньше, чем требовалось для выхода. Для стимулирования экономики государства власти активно торгуют гражданством, чем в 2014 году воспользовался Павел Дуров. Основатель «ВКонтакте» инвестировал в промышленность страны 250 000 долларов США. Еще гражданство можно получить за покупку недвижимости, но не спешите доставать заначку. В Сент-Китс и Невис высокий уровень преступности как по сравнению с Карибским регионом, так и на фоне всей Латинской Америкой в целом.

Республика Маршалловы острова — 181 км²

На одном из атоллов цепи Ралик, входящем в архипелаг Маршалловых островов, в 1946 году Штаты провели первые ядерные испытания. Спустя четыре дня после этого модельер Луи Реар представил публике модель купальника, которую назвал в честь этого атолла — бикини. Всего же за 12 лет на атоллах Бикини и Эниветок американцы произвели 67 ядерных взрывов. Это сильно повлияло на здоровье жителей Маршалловых островов: многие граждане республики страдают от раковых заболеваний, заболеваний щитовидной железы и различных опухолей, вызванных радиацией. Всего в стране насчитывается две больницы (одна имеет 97 коек, вторая — 43) и полтора десятка аэропортов, правда только у четырех из них взлетно-посадочная полоса имеет твердое покрытие.

Электромагнитная природа света

Свет представляет собой видимый участок спектра электромагнитных волн, длины волн которых занимают интервал от 0.4мкм до 0.76мкм. Каждой спектральной составляющей оптического излучения может быть поставлен в соответствие определённый цвет. Окраска спектральных составляющих оптического излучения определяется их длиной волны. Цвет излучения изменяется по мере уменьшения его длины волны следующим образом: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый.

Красный свет, соответствующий наибольшей длине волны, определяет красную границу спектра. Фиолетовый свет – соответствует фиолетовой границе.

Естественный (дневной, солнечный) свет не окрашен и представляет суперпозицию электромагнитных волн из всего видимого человеком спектра. Естественный свет появляется в результате испускания электромагнитных волн возбужденными атомами. Характер возбуждения может быть различным: тепловой, химический, электромагнитный и др. В результате возбуждения атомы излучают хаотическим образом электромагнитные волны примерно в течении 10 -8 сек. Поскольку энергетический спектр возбуждения атомов достаточно широкий, то излучаются электромагнитные волны из всего видимого спектра, начальная фаза, направление и поляризация которых имеет случайный характер . По этой причине естественный свет не поляризован. Это означает, что «плотность» спектральных составляющих электромагнитные волны естественного света, имеющих взаимно перпендикулярные поляризации одинаково.

,(1.42)
,(1.43)

Вариационный подход определения траектории лучей может быть применен и к неоднородным средам, т.е. таким средам, у которых показатель преломления является функция координат точек среды. Если описать функцией форму поверхности волнового фронта в неоднородной среде, то её можно найти исходя из решения уравнения в частных производных, известного как уравнение эйконала, а в аналитической механике как уравнение Гамильтона – Якоби:

Таким образом, математическую основу геометрооптического приближения электромагнитной теории составляют различные методы определения полей электромагнитных волн на лучах, исходя из уравнения эйконала или каким – либо другим способом. Геометрооптическое приближение широко используется на практике в радиоэлектронике для расчета т.н. квазиоптических систем.

На самом деле никакого дуализма в природе электромагнитных волн нет. Как показал Макс Планк в 1900 году в своей классической работе «О нормальном спектре излучения», электромагнитные волны представляют собой отдельные квантованные колебания частотой v и энергией E=hv, где h =const, в эфире. Последний есть сверхтекучая среда, имеющая стабильное свойство разрывности мерой h – постоянная Планка. При воздействии на эфир энергией, превышающей hv во время излучения происходит образование квантованного «вихря». Точно такое же явление наблюдается во всех сверхтекучих средах и образование в них фононов – квантов звукового излучения.

За «copy-and-paste» совмещение открытия Макса Планка 1900 года с открытым еще в 1887 году Генрихом Герцем фотоэффектом, в 1921 году Нобелевский комитет присудил премию Альберту Эйнштейну

Когда тот или иной физик использует понятие «физический вакуум», он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование «моря» двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме – положительной и отрицательной, а также «моря» компенсирующих друг друга частиц – виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом – присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

Низкочастотные волны

Низкочастотные волны представляют собой электромагнитные волны, частота колебаний которых не превышает 100 КГц). Именно этот диапазон частот традиционно используется в электротехнике. В промышленной электроэнергетике используется частота 50 Гц, на которой осуществляется передача электрической энергии по линиям и преобразование напряжений трансформаторными устройствами. В авиации и наземном транспорте часто используется частота 400 Гц, которая дает преимущества по весу электрических машин и трансформаторов в 8 раз по сравнению с частотой 50 Гц. В импульсных источниках питания последних поколений используются частоты трансформирования переменного тока единицы и десятки кГц, что делает их компактными, энергонасышенными. Коренным отличием низкочастотного диапазона от более высоких частот является падение скорости электромагнитных волн пропорционально корню квадратному их частоты от 300 тыс. км/с при 100 кГц до примерно 7 тыс км/с при 50 Гц.

Княжество Лихтенштейн — 157км²

В отличие от дотационных стран микрогосударств Океании, Лихтенштейн в состоянии сам о себе позаботиться. Это процветающая индустриальная страна с высоким уровнем жизни: в 2009 году ВВП на душу населения составил рекордные 139 000 долларов США — 1-е место в мире. В Лихтенштейне есть полиция, которая насчитывает 120 сотрудников — немногим больше, чем в одной из дежурных частей города Люберцы. А больше и не требуется: уровень преступности в княжестве стремится к нулю. И учтите, если вы вдруг загремите в Лихтенштейне в тюрьму, то еду вам принесут из ближайшего ресторана — руководство тюрьмы не считает целесообразным содержать пищеблок. Это очень маленькая, но гордая страна: княжество не входит ни в Евросоюз, ни в НАТО, а во время Второй мировой войны сохраняло нейтралитет.

Источники излучения

Вокруг нас находится множество источников ЭМИ, которые излучают в пространство электромагнитные волны, не безопасные для организма человека. Все их перечислить нереально.

Хотелось бы заострить внимание на более глобальных, таких, как:

  • высоковольтные линии электропередач, имеющие высокое напряжение, и мощный уровень излучения. И если жилые дома расположены ближе 1000 метров к этим линиям, то возрастает риск заболевания онкологией у жителей таких домов;
  • электротранспорт — электрички и поезда метрополитена, трамваи и троллейбусы, а также обычные лифты;
  • радиотелевизионные вышки, излучение которых также особо опасно для человеческого здоровья, особенно тех, что установлены с нарушением санитарных норм;
  • функциональные передатчики — радары, локаторы, создающие ЭМИ на расстоянии до 1000 метров, поэтому, аэропорты и метеорологические станции стараются размещать как можно дальше от жилого сектора.

И на простых:

  • бытовых приборах, таких, как СВЧ-печь, компьютер, телевизор, фен, зарядные устройства, энергосберегающие лампы и др., которые имеются в каждом доме и являются неотъемлемой частью нашего быта;
  • мобильных телефонах, вокруг которых образуется электромагнитное поле, воздействующее на голову человека;
  • электропроводке и розетках;
  • медицинских аппаратах — рентген, компьютерный томограф и др., с которыми мы сталкиваемся при посещении медучреждений, имеющих самое сильное излучение.

Какие-то из этих источников имеют мощное воздействие на человека, какие-то — не очень. Всё равно, мы как пользовались, так и будем пользоваться этими приборами

Важно быть предельно осторожными при их использовании и уметь защитить себя от негативного воздействия, чтобы снизить до минимума причиняемый ими вред

Примеры источников электромагнитного излучения приведены на рисунке.

Биологическое действие радиоволнового излучения

Страшный жертвенный опыт применения мощного радиоволнового излучения в радиолокационной технике показал специфичное действие радиоволн в зависимости от длины волны (частоты).

На человеческий организм разрушительное действие оказывает не столько средняя, сколько пиковая мощность излучения, при которой происходят необратимые явления в белковых структурах. К примеру, мощность непрерывного излучения магнетрона СВЧ-печи (микроволновки), составляющая 1 КВатт, воздействует лишь на пищу в малом замкнутом (экранированном) объеме печи, и почти безопасна для человека, находящегося рядом

Мощность радиолокационной станции (РЛС, радара) в 1 КВатт средней мощности, излучаемой короткими импульсами скважностью 1000:1 (отношение периода повторения к длительности импульса) и, соответственно, импульсной мощностью в 1 МВатт, очень опасна для здоровья и жизни человека на расстоянии до сотен метров от излучателя. В последнем, конечно, играет роль и направленность излучения РЛС, которая подчеркивает разрушительное действие именно импульсной, а не средней мощности

Воздействие метровых волн

Метровые волны большой интенсивности, излучаемые импульсными генераторами метровых радиолокационных станций (РЛС), имеющих импульсную мощность более мегаватта (таких, например, как станция дальнего обнаружения П-16) и соизмеримые с протяженностью спинного мозга человека и животных, а таже длиной аксонов, нарушают проводимость этих структур, вызывая диэнцефальный синдром (СВЧ-болезнь). Последняя приводит к быстрому развитию (в течение от нескольких месяцев до нескольких лет) полному или частичному (в зависимости от полученной импульсной дозы излучения) необратимому параличу конечностей человека, а также нарушению иннервации кишечника и других внутренних органов.

Воздействие дециметровых волн

Дециметровые волны соизмеримы по длине волны с кровеносными сосудами, охватывающими такие органы человека и животных, как легкие, печень и почки. Это одна из причин, почему они вызывают развитие “доброкачественных” опухолей (кист) в этих органах. Развиваясь на поверхности кровеносных сосудов, эти опухоли приводят к остановке нормального кровообращения и нарушению работы органов. Если вовремя не удалить такие опухоли оперативным путем, то наступает гибель организма. Дециметровые волны опасных уровней интенсивности излучают магнетроны таких РЛС, как мобильная РЛС ПВО П-15, а также РЛС некоторых воздушных судов.

Воздействие сантиметровых волн

Мощные сантиметровые волны вызывают такое заболевание, как лейкемию – “белокровие”, а также другие формы злокачественных опухолей человека и животных. Волны достаточной для возникновения этих заболеваний интенсивности генерируют РЛС сантиметрового диапазона П-35, П-37 и практически все РЛС воздушных судов.

ДВ в России и на постсоветском пространстве

С апреля 2014 года ДВ диапазон для государственного и коммерческого радиовещания в Российской Федерации не используется (решением ГКРЧ от 16 марта 2012 года ДВ диапазон был переведён на цифровой формат DRM, однако ни одна радиостанция в DRM формате в нём так и не заработала). До апреля 2014-го года длинноволновые АМ аналоговые радиостанции вещали в 26 российских регионах: Амурской, Архангельской, Иркутской, Калининградской, Магаданской, Московской, Мурманской, Новосибирской, Оренбургской, Самарской, Сахалинской, Свердловской, Читинской областях; республиках Алтай, Башкортостан, Бурятия, Коми, Татарстан, Якутия; а также в Камчатском, Краснодарском, Красноярском, Приморском, Хабаровском краях; Санкт-Петербурге, Ханты-Мансийском АО.

В частности, с 15 мая 2000 года было прекращено вещание старейшей радиостанции страны Радио-1 (171 кГц). В мае 2010 года прекратило вещание Радио Юность, вещавшее на частоте 153 кГц. 14 марта 2013 года свёрнуто ДВ вещание мощнейшей радиостанции страны «Маяка» (198 кГц, до этого 12 июля 2004 года радиостанция прекратила вещание с передатчика в Ашхабаде на частоте 153 кГЦ). В 2014 году диапазон покинули радиостанция «Чечня свободная», с 2008 года переименованная в «Радио Кавказ», созданная при поддержке Голоса России и Министерства культуры и массовых коммуникаций Российской Федерации (вещала с начала ноября 2000 года на частоте 171 кГц, Краснодарский край) и Радио России, вещавшее на частотах 171 кГц (передатчики в Калининграде и Томске), 261 кГц (передатчик в Талдоме Московской области).

Кроме России, также прекратили своё вещание длинноволновые радиостанции в следующих государствах[источник не указан 259 дней]:

  • Азербайджана (Radio Respublica 216 КГЦ азербайджанского телевидения и радиовещания);
  • Армении (Общественное радио Армении 234 и 252 КГЦ);
  • Белоруссии (Первый национальный канал белорусского радио, вещание прекращено с 1 апреля 2016 года, частоты 171 и 279 кГЦ национальной телерадиокомпании республики Беларусь);
  • Грузии (Первый канал грузинского радио 189 КГЦ телерадиокомпанииSSM);
  • Казахстана (Казахское радио 180 КГЦ и «Радио Шалкар 243 КГЦ республиканской телерадиокорпорации «Казахстан»);
  • Киргизии (Киргизское радио 198 КГЦ Общественная телерадиовещательная корпорация Кыргызской Республики);
  • Молдавии («Radio Moldova Actualităţi» 234 КГЦ телерадиокомпании Телерадио-Молдова);
  • Таджикистана (Радио Таджикистан 252 КГЦ гостелерадио Таджикистана);
  • Узбекистана (Радио Узбекистан 162 КГЦ гостелерадио Узбекистана);
  • Украины («Первый канал украинского радио» 171 и 207 КГЦ Национальной радиокомпании Украины);
  • Туркменистана (радиостанция «Radio Watan», частота 279 кГЦ).

Диапазоны электромагнитного излучения [ править | править код ]

Электромагнитное излучение принято делить по частотным диапазонам (см. таблицу). Между диапазонами нет резких переходов, они иногда перекрываются, а границы между ними условны. Поскольку скорость распространения излучения (в вакууме) постоянна, то частота его колебаний жёстко связана с длиной волны в вакууме.

Название диапазонаДлины волн, λЧастоты, fИсточники
РадиоволныСверхдлинныеболее 10 кмменее 30 кГцАтмосферные и магнитосферные явления. Радиосвязь.
Длинные10 км — 1 км30 кГц — 300 кГц
Средние1 км — 100 м300 кГц — 3 МГц
Короткие100 м — 10 м3 МГц — 30 МГц
Ультракороткие10 м — 0,1 мм30 МГц — 3000 ГГц
Инфракрасное излучение1 мм — 780 нм300 ГГц — 429 ТГцИзлучение молекул и атомов при тепловых и электрических воздействиях.
Видимое излучение780—380 нм429 ТГц — 750 ТГц
Ультрафиолетовое380нм — 10нм7,5⋅10 14 Гц — 3⋅10 16 ГцИзлучение атомов под воздействием ускоренных электронов.
Рентгеновские10 нм — 5 пм3⋅10 16 Гц — 6⋅10 19 ГцАтомные процессы при воздействии ускоренных заряженных частиц.
Гаммаменее 5 пмболее 6⋅10 19 ГцЯдерные и космические процессы, радиоактивный распад.

Ультракороткие радиоволны принято разделять на метровые, дециметровые, сантиметровые, миллиметровые и децимиллиметровые волны (гипервысокие частоты, ГВЧ, 300—3000 ГГц) — стандартные диапазоны радиоволн по общепринятой классификации . По другой классификации указанные стандартные диапазоны радиоволн, исключая метровые волны, называют микроволнами или волнами сверхвысоких частот (СВЧ) .

Ионизирующее электромагнитное излучение. К этой группе традиционно относят рентгеновское и гамма-излучение, хотя, строго говоря, ионизировать атомы может и ультрафиолетовое излучение, и даже видимый свет. Границы областей рентгеновского и гамма-излучения могут быть определены лишь весьма условно. Для общей ориентировки можно принять, что энергия рентгеновских квантов лежит в пределах 20 эВ — 0,1 МэВ , а энергия гамма-квантов — больше 0,1 МэВ . В узком смысле гамма-излучение испускается ядром, а рентгеновское — атомной электронной оболочкой при выбивании электрона с низколежащих орбит, хотя эта классификация неприменима к жёсткому излучению, генерируемому без участия атомов и ядер (например, синхротронному или тормозному излучению).

Радиоволны

Из-за больших значений λ распространение радиоволн можно рассматривать без учёта атомистического строения среды. Исключение составляют только самые короткие радиоволны, примыкающие к инфракрасному участку спектра. В радиодиапазоне слабо сказываются и квантовые свойства излучения, хотя их всё же приходится учитывать, в частности, при описании квантовых генераторов и усилителей сантиметрового и миллиметрового диапазонов, а также молекулярных стандартов частоты и времени, при охлаждении аппаратуры до температур в несколько кельвинов.

Радиоволны возникают при протекании по проводникам переменного тока соответствующей частоты. И наоборот, проходящая в пространстве электромагнитная волна возбуждает в проводнике соответствующий ей переменный ток. Это свойство используется в радиотехнике при конструировании антенн.

Естественным источником волн этого диапазона являются грозы. Считается, что они же являются источником стоячих электромагнитных волн Шумана.

Электромагнитные волны (таблица которых будет приведена ниже) представляют собой возмущения магнитных и электрических полей, распределяющиеся в пространстве. Их существует несколько типов. Изучением этих возмущений занимается физика. Электромагнитные волны образуются из-за того, что электрическое переменное поле порождает магнитное, а оно, в свою очередь, порождает электрическое.

Оцените статью:
Оставить комментарий
Adblock
detector