в формуле сложения интенсивностей должно стоять среднее значение cos δ . Но это среднее значение за один период колебаний равно нулю. Следовательно, мы получим I = I 1 + I 2 , то есть интенсивность волны при сложении двух лучей равна сумме интенсивностей этих лучей, и интерференция отсутствует.
Отметим, что способность к интерференции является важнейшим признаком волнового процесса и составляет волновую природу света.
ШКАЛА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН Электромагнитные волны представляют собой непрерывный ряд излу-
чений, простирающихся от радиоволн до γ – лучей. На рисунке ниже изображена шкала электромагнитных волн.
1010 |
10 12 10 14 10 16 10 18 |
Цифрами обозначены диапазоны частот электромагнитных волн:
1 – радиоволны; 2 – инфракрасные лучи; 3 – видимый свет; 4 – ультрафиолетовые лучи; 5 – рентгеновские и γ – лучи.
Видимый свет занимает диапазон примерно от 4·1014 до 8·1014 Гц. Видимый белый свет является суммой электромагнитных волн разных частот, каждая из которых вызывает ощущение от красного до фиолетового цвета по мере роста частоты (так называемых спектральных цветов : красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый).
Интерференция белого света приводит к появлению цветных максимумов, поскольку для каждой частоты имеется свое условие максимума интерференции. Примером может служить игра цветов на тонких пленках и на компактдисках.
Распространение белого света во многих случаях можно рассматривать, отвлекаясь от его волновой природы и полагая, что свет распространяется вдоль прямых линий, называемых лучами. Именно благодаря лучу света у человечества сформировалось понятие прямой линии. Волновой своей природой свет обязан длине волны. Предположив, что в пределе длина волны λ → ∞, можно вполне строго объяснить отражение и преломление света, образование тени и другие явления, которые изучает геометрическая оптика. Таким образом, условие λ → ∞ является приближением геометрической оптики .
В приближении геометрической оптики свет за преградой не должен проникать в область геометрической тени. В действительности же световая волна распространяется во всем пространстве, проникая и в область геометрической тени. Это проникновение тем больше, чем меньше размер преграды или отверстия. При размерах преграды или отверстия, сравнимых с длиной волны, приближение геометрической оптики недопустимо. В силу вступает волновая оптика. Условие λ ≥ R , где R – размер преграды или отверстия, является приближением волновой оптики . Отклонения от закона прямолинейного распространения света и связанные с этим явления называют дифракцией .
При достаточно малых длинах волн свет способен проявлять свои
квантовые, корпускулярные, свойства. Условие λ ≤ hc , h – постоянная
E пор
Планка, а Епор – пороговая энергия, является приближением квантовой оптики . О квантовых свойствах света будет рассказано в следующей части лекций.
Урок по физике в 11 классе
«Путешествие по шкале электромагнитных волн»
с использованием проектной технологии и ИКТ»
Учитель физики МОУ «Гатчинская СОШ №9 с углубленным изучением предметов»
Титова Татьяна Викторовна
Данный урок проводится в 11-м классе и является завершающим в разделах “Электромагнитные волны”, “Оптика”. Время проведения урока – 2 часа. Учащиеся уже знают основные свойства электромагнитных волн, причины их возникновения, способы их получения и регистрации, основные характеристики электромагнитных излучений, знают формулы, описывающие волновые процессы, могут приводить примеры практического применения электромагнитных излучений.
Цели урока:
Показать значимость темы “Спектр электромагнитных волн” в формировании представлений учащихся о физической картине мира; уточнить представление о строении вещества;
Показать возможности компьютера в организации учебного процесса.
Задачи урока:
обобщить, систематизировать изученный ранее материал обо всем диапазоне электромагнитных излучений;
углубить знания по данной теме;
совершенствовать интеллектуальные способности и развитие речи учащихся, формировать умения выделять главное, сравнивать, обобщать, делать выводы;
стимулировать интерес к предмету путем привлечения дополнительного материала;
формировать потребность к углублению и расширению знаний.
развивать познавательный интерес.
Образовательные:
Развивающие:
Воспитательные:
Тип урока – повторение и закрепление ранее полученных знаний, контроль знаний и умений учащихся.
Общий план урока:
Электромагнитные волны;
История открытия электромагнитных волн;
Свойства электромагнитных волн;
Характеристика и основные свойства электромагнитных волн (общий обзор шкалы электромагнитных волн).
Организационный момент.
Мотивация.
Сообщение плана урока:
Заключение. Выводы.
Домашнее задание.
Повторение формул по теме «Квантовая теория»;
Самостоятельная работа.
Подведение итогов урока.
План урока
Этап урока
Деятельность учителя
Деятельность учащихся
организационный
Приветствие. Сообщение цели, задач, плана урока
Принять цели познавательной деятельности, подготовка к работе на уроке
Организация восприятия информации. Проверка ранее изученного материала
Фронтальный опрос, показ слайдов
Отвечают с места, работают в тетради
Повторение материала
Просмотр слайдов, комментарии к презентациям учеников
Оформление в тетради таблицы
Закрепление темы. Тестовое задание.
Просмотр слайдов, фронтальный опрос
Решение задач у доски, повторение формул
Подведение итогов урока. Самостоятельная работа. Рекомендации по домашнему заданию
Выполнение тестовых заданий, комментарии учителя при оформлении работы.
Выполнение задания.
Ответы на вопросы рефлексии. Запись домашнего задания.
Организационный момент. Сообщение темы и цели урока (слайд №1,2)
Мотивация.
Учитель.
В 1862 году Максвелл* на основе своей теории электромагнетизма предсказал существование электромагнитных волн. Из его расчетов следовало, что скорость их распространения равна ранее измеренной скорости света в воздухе. Этот факт однозначно свидетельствовал об электромагнитной природе света.
Полный электромагнитный спектр занимает бесконечно большой диапазон длин волн. Он начинается от самых длинных: с длиной волны 1,5· 10 13 см и заканчивается на самых коротких гамма-лучей радия с длиной волны 4,7·10 -11 см.
Самые длинные волны длиннее самых коротких в 3·10 23 раз (слайд №3).
В нашей повседневной жизни мы имеем дело с разными видами электромагнитных излучений, которые используются в науке, медицине, т.е. роль электромагнитных излучений велика, и информации об электромагнитных волнах очень много.
* Обратить внимание учащихся на портрет ученого на стенде.
Сообщение плана урока (слайд №4)
Фронтальный опрос (актуализация знаний).
Учитель :
Какую волну называют электромагнитной? (слайд №5,6)
Какова история электромагнитных волн? (слайд №7,8)
Перечислите общие характеристики и свойства, позволяющие объединить все виды электромагнитных излучений в шкалу электромагнитных волн (слайд №9).
Учащиеся.
Скорость электромагнитной волны является конечной и в вакууме равна скорости света.
Любой движущийся с ускорением или колеблющийся заряд излучает электромагнитные волны.
Вокруг источника электромагнитных волн происходит периодическое изменение характеристик электрического и магнитного полей (векторов напряженности и магнитной индукции).
Направления колебаний векторов напряженности магнитной индукции взаимно перпендикулярны, а также перпендикулярно направлению распространения волны, это значит, что электромагнитные волны поперечны.
Электромагнитные волны имеют свойства: интерференции, дифракции, поляризации.
Обзор шкалы электромагнитных излучений (слайд №10)
Учитель :
Различные диапазоны электромагнитных волн получили разные названия, но не следует забывать об общих свойствах таких волн: все виды излучения имеют одинаковую природу и отличаются друг от друга только своими частотами. Если эти частоты отложить в определенном масштабе на оси, то получим диаграмму или шкалу волн*.
Путешествуя по шкале электромагнитных волн, вы будете вести записи в специальном дневнике – таблице (слайд №11). (Приложение №1).
ПРИЛОЖЕНИЕ №1.
ТАБЛИЦА.
Шкала электромагнитных волн.
Название спектра
Длина волны
Физические характеристики
Источники
Свойства
Применение
* Обратить внимание учащихся на шкалу электромагнитных волн на стенде.
Учащиеся представляют подготовленные презентации и мини – спектакли по диапазонам волн.
(низкочастотные колебания)
Ведущий №1.
Электромагнитные волны распространяются на огромные расстояния, поэтому с их помощью передают информацию, в том числе звук и изображение.
Показ презентации учащимися (слайды № 12-19)*
* После каждого слайда дать по учащимся 1 мин. на запись в таблицу.
Решение задачи на применение соотношения волнового движения (слайд №20)
В 1897 г. русский физик П.Н. Лебедев получил электромагнитное излучение с длиной волны 6 мм. Вычислить частоту и период таких волн (решение задачи для самопроверки дано на слайде №21).
(Инфракрасное излучение)
Ведущий №2.
Однажды в тридевятом царстве случилась страшная беда. Проливные дожди залили урожай. Грозил людям страшный голод. Подумал царь и поручил трем богатырям спасти людей от несчастья, да и себе славу приумножить. Собрались богатыри в путь. Ехали они, ехали, а вокруг леса да болота, рвы да обрывы. Чего только не видели на своем пути. И вот выехали они в чистое поле на распутье трех дорог, где камень лежал. А на камне том надпись была: «направо пойдешь – в инфракрасное королевство попадешь; прямо пойдешь – в ультрафиолетовое княжество попадешь; налево пойдешь – в царство видимого света попадешь». И разошлись добры молодцы по трем дорожкам: Алеша Попович – в царство видимого света, Добрыня Никитич – в ультрафиолетовое княжество, а Илья Муромец – в инфракрасное королевство.
Учитель:
За кем мы с вами проследуем? Нам надо попасть в ИК – королевство.
Учащиеся:
За Ильей Муромцем в инфракрасное королевство!
Ведущий №2:
Идет Илья Муромец по дорожке и не видит ничего примечательного, но чувствует, что жара стоит невыносимая в этой части спектра, а явных и видимых причин этому нет!
Илья Муромец:
Наверное, я попал в зону невидимого излучения!
Ведущий №2:
Вдруг налетел сильный ветер, завертел богатыря и раздался голос.
Зачем ты пришел в мое королевство? Живым не уйдешь и костей не соберешь, пока не отгадаешь три мои загадки. Первый вопрос: «Кто я? Откуда мои родственники?»
Илья Муромец:
Большинство источников видимого света излучает, кроме видимых лучей, еще и невидимые нашему глазу лучи. Это инфракрасные лучи. Они имеют ту же природу, что и видимые. Они представляют собой электромагнитные волны, длина которых 3·10 -5 м. их источником может быть любое тело, даже человеческое. Излучателями являются атомы и молекулы, а точнее, электроны и ионы (слайд №22).
Хорошо! Второй вопрос: «Каковы свойства моего поведения?»
Илья Муромец: (одновременно с ответом появляются слайды со свойствами)
Инфракрасное излучение обладает многими свойствами: отражаются от предметов; тела, прозрачные для видимых лучей могут быть непрозрачными для невидимого света и наоборот; слабо рассеиваются средой, так как имеют большие чем у видимого света длины волн; химически неактивны и используются для проявки фотопленок; оказывают сильное тепловое действие (слайд №23).
Где находят применение мои свойства?
Илья Муромец: (одновременно с ответом появляются слайды областями применения)
Инфракрасное излучение находит применение в медицине для прогревания тканей живого организма; сушки различных изделий; при пастеризации продукции; для охраны помещений от пожаров; в приборах ночного видения (слайд №24).
Хорошо! Отпускаю тебя!
(видимое излучение)
Ведущий №2.
А что же произошло с Алешей Поповичем? Какие приключения попались на его пути? А пришел богатырь в царство видимого света. Идет богатырь и видит свет неземной красоты (гирлянда).
Алеша Попович:
Вот это да! Красный! Оранжевый! Желтый! Зеленый! Голубой! Синий! Фиолетовый! О, святой спектр! О, магическая цифра семь! (слайд № 25) (встречает девушку).
Девушка:
Добрый день тебе, богатырь! Куда путь держишь?
Алеша Попович:
Пришел я туда, куда дорога меня привела. В царство видимого света. Путь был не близкий, не дай мне погибнуть от жажды, напои меня водицей чистой да прохладной.
Девушка:
Попробуйте соки, выпускаемые нашим предприятием. Витаминизированные соки - верный путь к здоровью! (выносят 7 стаканов с водой, подкрашенной в цвета спектра*)
* Соки поставить в порядке спектра.
Алеша Попович:
Ох, хозяйка, вкусен сок! Расскажи, хозяйка, как дела у вас в царстве?
Девушка: (одновременно с ответом появляются слайды с законами света) (слайды №26-28). А где же применение находит свет этот волшебный, ты знаешь?
Алеша Попович:
Окрашивание различных материалов и предметов; светомузыка, телевидение; фотосинтез в природе; фотография (слайд №29).
Можно провести несложный и очень красивый опыт – опыт с кристаллами турмалина.
Возьмем прямоугольную пластину турмалина и направим нормально на неё пучок света от электрической лампы. Вращение пластины вокруг пучка никого изменения интенсивности света не вызовет, свет лишь приобрел зеленоватую окраску. Но световая волна прибрела новые свойства.
Эти свойства обнаруживаются, если пучок света заставить пройти через второй такой же кристалл турмалина, расположенный параллельно первому.
При одинаково направленных осях кристаллов световой пучок еще более ослабевает. Но если второй кристалл вращать, оставляя первый неподвижным, то свет будет гаситься.
Это можно объяснить тем, что свет – поперечная волна и в падающем от обычного источника пучке волн присутствуют колебания всевозможных направлений, перпендикулярных направлению распространения волн. Кристалл турмалина обладает способностью пропускать световые волны с колебаниями, лежащими в одной определенной плоскости. Кристалл турмалина преобразует естественный свет в плоскополяризованный.
(ультрафиолетовое излучение)
Ведущий №2.
А тем временем Добрыня Никитич попал в ультрафиолетовое княжество. Долго шел он, искал княжество это волшебное, чтобы просить князя великого, правителя главного о помощи в беде страшной, что на его земле приключилась. Чтобы помог ему правитель ультрафиолетового княжества вернуть солнышко на небо ясное, да высушить все поля и луга на земле русской, чтоб народ беды – горя не знал, да жил в сытости. И встречает он солнышко ясное на своем пути (встречает солнце).
Солнце.
Зачем пришел ты в мое княжество? Что за беда привела тебя сюда?
Добрыня Никитич.
Беда в государстве моем приключилась, страшные проливные дожди залили весь урожай! Голод нам грозит небывалый. Великий правитель, помоги вернуть солнышко ясное, да обсушить и обогреть землю русскую.
Солнце.
Хорошо! Только должен ты мне поведать, что ты знаешь об ультрафиолетом излучении.
Добрыня Никитич (слайды №30-36).
Солнце.
Доволен я! Возвращайся на родину и не печалься! В скором времени вновь засияет солнце на небе!
(рентгеновское излучение)
Ведущий №2.
Начинаем передачу «Новости». C водка происшествий. В связи с гололедицей увеличилось число травм, связанных с костным аппаратом человека. Попавшим в такое положение советуем обратиться в наш центр, где вас ждут опытные врачи – рентгенологи. У меня есть некоторые характеристики излучения, используемого в новом центре (показ слайдов №37-42).
(Гамма – излучение)
Ведущий №2.
Созданный центр никоим образом не влияет на общий радиационный фон в городе, который сегодня составляет 15 мкР/ч. Обратимся за комментарием к нашим специалистам (показ слайдов №43-48).
Учитель.
Вот и закончилось наше путешествие по шкале электромагнитных волн. Надеюсь, вам понравилась наша небольшая прогулка. Таблицу, которую вы заполняли в течение нашего путешествия, закрываем. Проверим, как вы поняли и запомнили спектры электромагнитных волн.
Заключение. Выводы.
Учитель.
Раньше всю информацию о Вселенной получали в видимом диапазоне с помощью оптических телескопов (слайд №49). В XX веке появилась возможность анализировать данные, поступающие в радиодиапазоне, для этого используют радиотелескопы. В настоящее время исследование галактик и других объектов Вселенной проводят в инфракрасном, ультрафиолетовом, рентгеновском диапазонах с помощью детекторов, установленных на космических кораблях и спутниках.
Космические аппараты позволили проводить исследования космических объектов во всех диапазонах длин волн электромагнитных излучений. На слайде (слайд№50) представлена фотография растущей луны, сделанная в гамма-лучах; солнце в рентгеновских лучах; млечный путь в различных диапазонах.
Выводы: (слайд №51)
Исследования электромагнитного излучения имеют огромное значение для уточнения наших представлений о строении вещества. Исследования инфракрасного, видимого и ультрафиолетового излучений помогли выяснить строение молекул и внешних электронных оболочек атомов; изучение рентгеновского излучения позволило установить строение внутренних электронных оболочек атомов и структуру кристаллов, а излучение гамма-лучей дает много ценных сведений о строении атомных ядер.
Анализ информации, полученной во всем спектре электромагнитных волн позволяет составить более полную картину структуры объектов во Вселенной, тем самым расширить границы познания природы.
Тест (слайд №52) (приложение №2).
1 вариант.
1. В каких случаях происходит излучение электромагнитных волн?
1. Электрон движется равномерно и прямолинейно.
2. Электрон движется равноускоренно и прямолинейно.
3. Электрон движется равномерно по окружности.
Ответы: А. только 1
Б. только 2
В. только 3
Г. 1, 2, 3
Д. 2 и 3
2. Возникает ли электромагнитное излучение при торможении электронов?
Ответы: А. нет
Б. да
3. Какие из перечисленных ниже излучений обладают способностью к дифракции на краю препятствия?
Ответы: А. Радиоволны
Б. Видимое излучение В. Рентгеновское
4. Какие свойства будут обнаруживать электромагнитные волны следующих диапазонов, падая на тело человека? Проведите соответствие.
1. Радиоволны
2. Рентгеновского диапазона
3. Инфракрасного диапазона
4.Ультрафиолетого диапазона.
Б. Нагревают ткани.
5. Какой вид электромагнитных волн имеет наименьшую частоту?
Ответы: А. Рентгеновское
Б. Ультрафиолетовое
В. Видимый свет
Г. Инфракрасные
Д. Радиоволны
2 вариант.
1. Какой вид электромагнитных волн имеет наибольшую длину волны?
Ответы: А. Рентгеновское
Б. Ультрафиолетовое
В. Видимый свет
Г. Инфракрасные
Д. Радиоволны
2. С какой скоростью распространяется электромагнитная волна в вакууме?
Ответы: А. 300 км/с
Б. 300 000 км/с
В. 30 000 км/с
Г. 3 000 км/с
3. Какие свойства будут обнаруживать электромагнитные волны следующих диапазонов, падая на тело человека? Проведите соответствие.
1. Рентгеновского диапазона
2. Радиоволны
3. Ультрафиолетового диапазона
4. Инфракрасного диапазона.
Ответы: А. Вызывают покраснение кожи.
Б. Нагревают ткани.
В. Почти полностью отражаются
Г. Проходят через мягкие ткани
4. Какие из перечисленных ниже излучений обладают способностью к интерференции?
Ответы: А. Радиоволны
Б. Видимое излучение
В. Рентгеновское
Г. Все кроме рентгеновского излучения
Д. Все выше перечисленные излучения
5. Возникает ли электромагнитное излучение при движении заряда с ускорением?
Ответы: А. Да
Б. Нет
Домашнее задание (слайд №53).
§23, Рымкевич –1137,1139.
Повторение формул по теме «Квантовая теория» (вызвать ученика к доске).
Как связаны между собой длина волны и частота излучения?
Записать уравнение Эйнштейна.
Самостоятельная работа (по задачнику Г. Степановой 10-11 кл.) (приложение №3).
1 вариант.
Чему равна энергия фотона красного света, имеющего длину волны 0,72 мкм.
Определить максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов, вылетающих из калия при его освещении лучами с длиной волны 345 нм. Работа выхода электронов из калия 2,26 эВ.
2 вариант.
Излучение состоит из фотонов с энергией 6,4 ·10 -19 Дж. Определить частоту и длину волны этого излучения.
Работа выхода электронов из золота равна 4,76 эВ. Найти красную границу фотоэффекта для золота.
Подведение итогов (вопросы к учащимся).
Интересен ли был урок? Чем?
Узнали ли вы что-то новое?
Хотели бы вы проводить уроки в такой форме?
«Электромагнитные волны и их свойства» - Гамма-излучение - самое коротковолновое излучение. Длинные волны хорошо дифрагируют вокруг сферической поверхности Земли. Ультрокороткие волны. Средние волны. В 1901 году Рентген первым из физиков получил Нобелевскую премию. Излучается атомами и молекулами вещества. Самое высокоэнергетическое излучение.
«Электромагнитные волны урок» - http://elementy.ru/posters/spectrum. Ультрафиолетовое излучение. Гамма-излучение. К какому виду излучений принадлежат электромагнитные волны с длиной 0,1 мм? Укажите интервал длин волн видимого света в вакууме. Электромагнитная природа. Длина волны. Развитие естественно - научного миропонимания. 1. Ультрафиолетовое 2.Рентгеновское 3.Инфракрасное 4.?–Излучение.
«Трансформатор» - 17. 8. I1, I2 – сила тока в первичной и вторичной обмотках. Вспомните от чего и как зависит ЭДС индукции в катушке. Когда трансформатор повышает электрическое напряжение? 1. P2 =. Закон электромагнитной индукции. 15.
«Электромагнитное излучение» - Яйцо под излучением. Рекомендации: Снизить время общения по мобильному телефону. Исследование электромагнитного излучения сотового телефона. Влияние электромагнитных волн на живой организм. Мотыль, находившийся дво суток под излучением мобильного телефона. «Исследование электромагнитного излучения сотового телефона».
«Электромагнитное поле» - Представим себе проводник, по которому течет электрический ток. Что такое электромагнитная волна? Скорость электромагнитных волн в веществе v всегда меньше, чем в вакууме: v ‹ с. Но ведь заряд покоится лишь относительно определенной системы отсчета. Возникнет возмущение электромагнитного поля. Какова природа электромагнитной волны?
«Физика электромагнитные волны» - Что такое магнитное поле? ЭМ волна – поперечная! Распространение линейно поляризованной электромагнитной волны. Скорость ЭМ волны: Существование электромагнитных волн было предсказано М. Фарадеем в 1832. Что такое электромагнитное поле? Свойства ЭМ волн: Джеймс Клерк Максвелл. Повторение: Наличие ускорения – главное условие излучения ЭМ волн.
Всего в теме 17 презентаций
Впервые гипотезу о существовании электромагнитных волн высказал в 1864 г. шотландский физик Джеймс Максвелл. В своих работах он показал, что источниками электрического поля могут быть как электрические заряды, так и магнитные поля, изменяющиеся со временем. Изменение индукции магнитного поля с течением времени вызывает появление в окружающем пространстве вихревого электрического поля. Максвелл предположил, что любое изменение напряженности вихревого электрического поля сопровождается возникновением переменного магнитного поля. Это опять приводит к появлению вихревого электрического поля, и т.д. Этот процесс может повторяться «до бесконечности», поскольку поля смогут попеременно воспроизводить друг друга даже в вакууме.
- Совокупность связанных друг с другом периодически изменяющихся электрического и магнитного полей называют электромагнитным полем .
Согласно теории Максвелла переменное электромагнитное поле распространяется в пространстве с конечной скоростью.
- Электромагнитное поле, распространяющееся в вакууме или в какой-либо среде с течением времени с конечной скоростью, называется электромагнитной волной .
Экспериментально электромагнитные волны были открыты в 1887 г. немецким физиком Генрихом Рудольфом Герцем. Герц считал, что такие волны невозможно использовать для передачи информации. Однако 7 мая 1905 г. русский ученый Александр Степанович Попов осуществил первую в мире передачу информации электромагнитными волнами - радиопередачу и положил начало эры радиовещания.
Свойства электромагнитных волн
- Электромагнитные волны являются поперечными , поскольку скорость \(\vec{\upsilon}\) распространения волны, напряженность \(\vec{E}\) электрического поля и индукция \(\vec{B}\) магнитного поля волны взаимно перпендикулярны.
- Скорость электромагнитной волны в вакууме (воздухе):
\(c = \dfrac{1}{\sqrt{\varepsilon_{0} \cdot \mu_{0}}},\)
где ε 0 - электрическая постоянная, μ 0 - магнитная постоянная.
Скорость распространения электромагнитных волн в вакууме c = 3⋅10 8 м/с является максимально (предельно) достижимой величиной. В любом веществе их скорость распространения меньше c и зависит от его электрических и магнитных свойств:
\(\upsilon = \dfrac{c}{\sqrt{\varepsilon \cdot \mu}},\)
Где ε - диэлектрическая проницаемость среды, табличная величина, μ - магнитная проницаемость среды, табличная величина.
- Распространение электромагнитных волн связано с переносом в пространстве энергии электромагнитного поля. Объемная плотность переносимой энергии равна
\(\omega = \dfrac{\varepsilon \cdot \varepsilon_{0} \cdot E^{2}}{2} + \dfrac{B^{2}}{2 \mu \cdot \mu_{0}},\)
Где E - модуль вектора напряженности, B - модуль вектора магнитной индукции.
- Как и другие волны, электромагнитные волны могут поглощаться, отражаться, преломляться , испытывать интерференцию и дифракцию .
- Электромагнитная волна существует без источников полей в том смысле, что после ее испускания электромагнитное поле волны становится не связанным с источником. Излучение электромагнитных волн происходит при ускоренном движении электрических зарядов.
Шкала электромагнитных волн
Свойства электромагнитных волн очень сильно зависят от их частоты. Спектр электромагнитного излучения удобно изображать с помощью шкалы электромагнитных волн, приведенной на рисунке 2.
Классификация электромагнитных волн в зависимости от частот (длин волн) дается в таблице 1.
Таблица 1.
Классификация электромагнитных волн
| Виды излучения | Интервал частот, Гц | Интервал длин волн, м | Источники излучения |
|---|---|---|---|
| Низкочастотные волны | < 3·10 3 | > 1⋅10 5 | Генераторы переменного тока, электрические машины |
| Радиоволны | 3·10 3 – 3·10 9 | 1·10 5 – 1·10 –1 | Колебательные контуры, вибраторы Герца |
| Микроволны | 3·10 9 – 1·10 12 | 1·10 –1 – 1·10 –4 | Лазеры, полупроводниковые приборы |
| Инфракрасное излучение | 1·10 12 – 4·10 14 | 1·10 –4 – 7·10 –7 | Солнце, электролампы, лазеры, космическое излучение |
| Видимое излучение | 4·10 14 – 8·10 14 | 7·10 –7 – 4·10 –7 | Солнце, электролампы, люминесцентные лампы, лазеры |
| Ультрафиолетовое излучение | 8·10 14 – 1·10 16 | 4·10 –7 – 3·10 –8 | Солнце, космическое излучение, лазеры, электрические лампы |
| Рентгеновское излучение | 1·10 16 – 3·10 20 | 3·10 –8 – 1·10 –12 | Бетатроны, солнечная корона, небесные тела, рентгеновские трубки |
| Гамма-излучение | 3·10 20 – 3·10 29 | 1·10 –12 – 1·10 –21 | Космическое излучение, радиоактивные распады, бетатроны |
В настоящее время электромагнитные волны находят широкое применение в науке и технике:
- плавка и закалка металлов в электротехнической промышленности, изготовление постоянных магнитов (низкочастотные волны );
- телевидение, радиосвязь, радиолокация (радиоволны );
- мобильная связь, радиолокация (микроволны );
- сварка, резка, плавка металлов лазерами, приборы ночного видения (инфракрасное излучение );
- освещение, голография, лазеры (видимое излучение );
- люминесценция в газоразрядных лампах, закаливание живых организмов, лазеры (ультрафиолетовое излучение );
- рентгенотерапия, рентгеноструктурный анализ, лазеры (рентгеновское излучение );
- дефектоскопия, диагностика и терапия в медицине, исследование внутренней структуры атомов, лазеры, военное дело (гамма-излучение ).
Литература
Жилко, В.В. Физика: учеб. пособие для 11 класса общеобразоват. шк. с рус. яз. обучения / В.В. Жилко, Л.Г. Маркович. - Минск: Нар. Асвета, 2009. - С. 57-58.
