מי גילה גלים אלקטרומגנטיים? גלים אלקטרומגנטיים - שולחן. סוגי גלים אלקטרומגנטיים

גלים אלקטרומגנטיים (לוח שבו תינתן בהמשך) מייצגים את ההפרעה של שדות מגנטיים וחשמליים מופצים בחלל. אותם יש כמה סוגים. המחקר של הפרעות אלה עוסק פיסיקה. גלים אלקטרומגנטיים נוצרים בשל העובדה שהשדה המגנטי חילופין חשמלי המייצר, וזה בתורו מייצר חשמל.

מחקר ההיסטוריה

התאוריה הראשונה, אשר יכול להיחשב הגירסות הוותיקות של גלים אלקטרומגנטיים של שערות, הם לפחות בזמנים של הויגנס. בזמנו, ספקולציות הגיעו פיתוח הניתן לכימות. הויגנס ב 1678, שנת פיק סוג של התאוריה "מתווה" - "מסה על העולם". בשנת 1690 הוא גם פרסם עוד עבודה מעולה. זה כבר נאמר התאוריה האיכותית של השתקפות, שבירה בצורה שבה היא נמצאת היום מיוצגת ספרי לימוד ( "גלים אלקטרומגנטיים", כיתה 9).

יחד עם זה כבר גיבש עיקרון הויגנס. עם זאת, ניתן היה ללמוד את ההצעה של חזית הגל. עיקרון זה מאוחר מצא הפיתוח שלה ביצירות של פרנל. עקרון הויגנס היתה משמעות מיוחדת בתורת עקיפה ואת התיאוריה של גל אור.

בשנת 1660-1670 שנים של הכמות הגדולה של תרומות ניסיוניות ותיאורטיות נעשו במחקר הוק וניוטון. מי גילה גלים אלקטרומגנטיים? מי ניסויים שנערכו כדי להוכיח את קיומם? מהם הסוגים השונים של גלים אלקטרומגנטיים? על כך בהמשך.

הצדקה מקסוול

לפני שנדבר על שגילה גלים אלקטרומגנטיים, ייאמר כי המדען הראשון שחזה קיומם בכלל, הפך פאראדיי. ההשערה שלו היא לשים קדימה 1832, השנה. תאורית הבנייה ובהמשך עוסקת מקסוול. עד 1865, השנה התשיעית בה השלימה את העבודה. כתוצאה מכך, מקסוול בהחלט רשמית תאוריה מתמטית, המצדיקות קיומו של התופעות תחת שיקול. הוא גם נקבע מהירות של התפשטות של גלים אלקטרומגנטיים, יעלה בקנה אחד עם הערך ואז חל מהירות האור. זה, בתורו, מותר לו מאשש את ההשערה כי האור הוא סוג של קרינה הנחשבת.

איתור ניסיוני

התאוריה של מקסוול אושרה בניסויים של הרץ ב 1888. ייאמר כי הפיזיקאי הגרמני ערך הניסויים שלו להפריך את התאוריה, למרות הבסיס שלה המתמטי. עם זאת, בזכות הניסויים שלו הרץ היה הראשון שגילו גלים אלקטרומגנטיים בפועל. בנוסף, במהלך הניסויים שלהם, מדענים זיהו את התכונות והמאפיינים של קרינה.

גלים אלקטרומגנטיים רץ קבלו בשל סדרת דופק העירור של לזרום במהירות ויברטור באמצעות מקור מתח גבוה. זרמים בתדירות גבוהה ניתן לאתר על ידי המעגל. תדירות תנודה באותו תהיה גבוהה יותר, כך עולה קיבול והשראות. אבל בתדירות גבוהה זו אין זרימה גבוהה ערובה. לבצע ניסויים שלהם, הרץ, באמצעות מכשיר פשוט למדי, אשר נקרא כעת - "אנטנת דיפול". המכשיר הוא מעגל תנודה מסוג פתוח.

חוויית נהיגה רצה

קרינה הירשם בוצעה באמצעות ויברטור מקבל. מכשיר זה היה מבנה זהה לזה של מכשיר הפולט. בהשפעת עירור שדה חילופין חשמלי אלקטרומגנטית גל תנודות נוכחיות התרחשו להתקן המקבל. אם במכשיר זה תדר טבעי ותדיר חופפי שטף, התהודה המופיעים. כתוצאה מכך, הפרעה התרחשה מכשירים קליטים עם משרעת גדולה יותר. חוקר מגלה אותם, צופה ניצוצות בין מוליכים בפער קטן.

לפיכך, הרץ היה הראשון שגילה גלים אלקטרומגנטיים, הוכיח את יכולתם לשקף היטב על המנצחים. הם כמעט היו מוצדקים ההיווצרות של אור מעמדו. בנוסף, רץ נקבע מהירות של התפשטות של גלים אלקטרומגנטיים באוויר.

המחקר של המאפיינים

גלים אלקטרומגנטיים מתפשטים כמעט בכל סביבות. בחלל, אשר מלא עם חומר של קרינה ועלול במקרים מסוימים להיות מופץ מספיק טוב. אבל הם משנים את התנהגותם מעט.

גלים אלקטרומגנטיים בריק נקבעו ללא הנחתה. הם מופצים לכל מרחק שרירותי גדול. המאפיינים העיקריים כוללים גלי קיטוב, תדירות ואורך. תיאור של הנכסים מתבצע במסגרת האלקטרודינמיקה. עם זאת, מאפייני הקרינה של אזורים מסוימים של הספקטרום עוסקים ספציפית יותר בתחומי פיסיקה. אלה כוללים, למשל, עשויים לכלול אופטיקה.

למד קרינה אלקטרומגנטית קשה של סוף ספקטרלי קצר גל של המדור מטפל אנרגיה גבוהה. בהתחשב בדינמיקה של רעיונות מודרניים חדל להיות משמעת עצמית בשילוב עם אינטראקציות חלשות תיאוריה אחת.

תורה להחיל ללמוד את המאפיינים

כיום קיימות שיטות שונות על מנת להקל מודלים לומדים את המאפיינים של תצוגות ותנודות. הבסיסי ביותר של תאוריה מוכחת ושלמה של האלקטרודינמיקה הקוונטית נחשבת. מהן על ידי אחד או ההפשטות האחרות הופכת להסיג לך את השיטות הבאות, אשר נמצא בשימוש נרחב בתחומים שונים.

תיאור ביחס קרינה בתדר נמוך בסביבת מקרוסקופית מתבצע באמצעות האלקטרודינמיקה קלסית. היא מבוססת על משוואות מקסוול. ביישום, ישנם יישומים לפשט. כאשר לומדים את אופטיקה אופטי המשמש. תאורית הגל מוחלת במקרים בם חלקים מסוימים של המערכת האופטית של הגודל הקרוב הגל. אופטיקה קוונטית משמשת כאשר תהליכי פיזור משמעותיים הן, קליטה של פוטונים.

תאוריה אופטית גיאומטרית - במקרה ההגבלה שבה אורך הגל של הזנחה מותרת. יש גם כמה קטעים היישומי יסוד. אלה כוללים, למשל, כוללים אסטרופיזיקה, ביולוגיה של חזון פוטוסינתזה, פוטוכימיה. איך מסווגים גלים אלקטרומגנטיים? הטבלה מראה בבירור את החלוקה עבור הקבוצה מוצג למטה.

סיווג

ישנם תדרים של גלים אלקטרומגנטיים. בין אותם, אין מעברים פתאומיים, לפעמים הם חופפים. הגבולות ביניהם הם דווקא יחסית. בשל העובדה כי התזרים מופץ ללא הרף, התדירות קשורה נוקשה עם האורך. להלן טווחים של גלים אלקטרומגנטיים.

אור Ultrashort ניתן לחלק מיקרומטר (תת מילימטר), מילימטר, סנטימטר, decimeter, מטר. אם אורך הגל של הקרינה האלקטרומגנטית של פחות ממטר, אז נקרא שלה תנודה של תדירות סופר גבוהה (SHF).

סוגי גלים אלקטרומגנטיים

מעל, נע של גלים אלקטרומגנטיים. מהם הסוגים של תזרים השונים? קבוצה של קרינה מייננת כוללות גמא וקרני רנטגן. ייאמר כי הוא מסוגל ליינן אטומים אולטרה סגול אור, ואפילו האור הנראה. השולים שהם גמא שטף רנטגן, מוגדרים מאוד מותנים. כתוצאה התמצאות כללית קיבלו את מגבלות 20 eV - 0.1 MeV. גמא-זורם במובן הצר נפלט הגרעין, X - e-אטומי הפגז במהלך פליטה מן המסלולים הנמוכים של אלקטרונים. עם זאת, סיווג זה אינו חל על קרינה קשה שנוצרה בלי גרעינים אטומים.

רנטגן שטף שנוצר כאשר שהאטת חלקיקים טעונים מהיר (פרוטונים, אלקטרונים, ועוד) ולכן התהליכים המתרחשים בתוך קליפת אלקטרונים האטומית. תנודות גמא להתרחש כתוצאה של תהליכים בתוך גרעין האטום ואת ההמרה של חלקיקים יסודיים.

זרמי רדיו

בשל הערכים הגדולים של אורכי התמורה של גלים אלה עשויים להתבצע מבלי לקחת בחשבון את המבנה האטומיסטית של המדיום. כחריג לשרת את זרמי קצר בלבד הסמוכים לאזור אינפרא אדום. בשנת מאפייני קוונטי רדיו תנודות להתרחש די חלשות. אף על פי כן, הם צריכים לשקול, למשל, כאשר בניתוח הסטנדרטי המולקולרי של זמן ותדיר במהלך מנגנון הקירור לטמפרטורה של כמה מעלות קלווין.

תכונות הקוונטיות נלקחות בחשבון בתיאור מתנדים ומגברים בטווחי מילימטר סנטימטר. חריץ רדיו נוצר במהלך התנועה של מוליכי AC התדר מתאים. חולף גלים אלקטרומגנטיים בחלל שמרגש זרם חשמלי משתנה, מקביל לזה. מאפיין זה משמש בעיצוב של אנטנות הרדיו.

תזרימי לעין

אולטרה סגולה קרינת אינפרא אדומה גלויה במובן הרחב של המילה שנקראת אזור רפאים אופטי. הדגש בתחום זה נגרם לא רק הקרבה של אזורים בהתאמה, אך דומות המכשירים ששימשו במחקר ופיתח בעיקר במחקר של האור הנראה. אלה כוללים, בפרט, מראות ועדשות למיקוד קרינה, gratings עקיפה, מנסרות, ואחרים.

גלי אופטי תדיר הם דומה לאלה של מולקולות ואת האטומים, והאורך שלהם - עם מרחקים מולקולאריים וממדים מולקולריים. לכן חיוני בתחום זה הן תופעות נגרמות על ידי המבנה האטומי של החומר. מאותה הסיבה, להדליק עם גל ויש לו תכונות קוונטיות.

הופעתם של תזרים אופטי

המקור המפורסם ביותר הוא השמש. משטח מגן (photosphere) יש טמפרטורה של 6000 מעלות קלווין, ופולטים אור לבן בוהק. הערך הגבוה ביותר של הספקטרום הרציף ממוקם באזור "הירוק" - 550 ננומטר. יש גם רגישות חזותית מקסימלית. תנודות בטווח האופטי להתרחש כאשר גופים חמים. תזרים אינפרא אדום ולכן המכונה גם חום.

חזק את גוף החימום מתרחש, ככל שהתדר גבוה שבו הספקטרום הוא מקסימום. נורת להט ציין בטמפרטורה מסוימת מועלה (זוהר בטווח הנראה לעין). הופעתה לראשונה אדומה, אז צהובה ולאחר מכן. הקמה ורישום של זרימה אופטית יכולים להתרחש תגובות ביולוגיות וכימיות, שאחד מהם משמשת התמונה. עבור מרבית היצורים החיים על פני כדור הארץ כמקור אנרגיה מבצעת פוטוסינתזה. תגובה ביולוגית זה מתרחשת הצמחים תחת השפעת קרינת השמש האופטית.

תכונות של גלים אלקטרומגנטיים

המאפיינים של המדיום לבין המקור להשפיע על מאפייני הזרימה. אז רכוב, בפרט, את התלות בזמן של השדה, אשר מציין את סוג הזרימה. לדוגמא, כאשר המרחק בין ויברטור (הגדלה) רדיוס העקמומיות הופך גדול יותר. התוצאה היא גל מטוס אלקטרומגנטית. אינטראקציה עם החומר מתרחשת באופן שונה. ונתיבי תהליכי הקליטה ופליטה ניתן לתאר כלל באמצעות יחסי אלקטרודינמיים קלסיים. עבור גלי טווח אופטי ואת הקרנית הקשה יותר צריך להילקח בחשבון טבע הקוונטים שלהם.

נחלים ומקורות

למרות ההבדלים הפיזיים, בכל מקום - חומר רדיואקטיבי, משדר טלוויזיה, הנורה - גלים אלקטרומגנטיים הם נרגשים מטענים חשמליים הנעים עם האצה. ישנם שני סוגים עיקריים של מקורות: מיקרוסקופיים מאקרוסקופיים. הראשונה מתרחשת המעבר הפתאומי של חלקיקים טעונים מאחד לרמה אחרת בתוך מולקולות או אטומים.

מקורות מיקרוסקופים פולטים רנטגן, גמא, אולטרה סגול, אינפרא אדום, גלוי, ובמקרים מסוימים, קרינה-גל ארוך. כדוגמא של האחרון היא הקו הספקטרלי המימן אשר תואם גל של 21 סנטימטר. תופעה זו חשובה במיוחד באסטרונומית רדיו.

מקורות סוג מקרוסקופית מייצגים קרינה שב מנצח אלקטרונים חופשיים עשויים תנודה תקופתית סינכרוני. במערכות של קטגוריה זו נוצרים תזרימים מ מילימטר אל (הקווים בשלטון) הארוכים.

המבנה ואת הכוח של תזרימי

מטען חשמלי נע עם האצה ושינוי מעת לעת זרמים משפיעים האחד על השני עם כוחות מסוימים. הגודל והכיוון שלהם תלויים בגורמים כגון הגודל ותצורה של השדה, אשר מכיל את הזרמים ואת האשמות, הגודל והכיוון היחסי שלהם. באופן משמעותי בהשפעת המאפיינים החשמליים ואת המדיום בפרט וכן השינויים בריכוז תשלום והפצה של זרמי המקור.

בשל המורכבות של הצהרת הבעיה הכוללת להציג את החוק בכוח בצורה של משוואה אחת לא יכול. מבנה שנקרא שדה אלקטרומגנטים ו כנחוץ כמו אובייקט מתמטי, נקבע על ידי חלוקת מטענים וזרמים. זה, בתורו, יוצר מקור מסוים, תוך לקיחה בחשבון תנאי שפה. תנאים מוגדרים אזורי אינטראקצית טופס ואת המאפיינים של החומר. אם זה מבוצע על מרחב בלתי מוגבל, בנסיבות אלה משלימות. כתנאי נוסף מיוחד במקרים כאלה הוא תנאי הקרינה. בשל אותו מובטח על ידי התנהגות "נכונה" של השדה באינסוף.

כרונולוגיה של המחקר

Corpuscular-קינטי התיאוריה לומונוסוב ב חלק מעמדותיהם מצפים עקרונות מסוימים של תורת השדה האלקטרומגנטי .. "לובה" (הסיבוב) תנועה של חלקיקים, "zyblyuschayasya" (גל) התיאוריה של האור, שתוף שלה עם אופי חשמל, וכו 'תזרימי אינפרא אדום התגלו 1800 על ידי הרשל (מדען בריטי), וב-מ 1801 הבא,, ריטר תואר אולטרה סגול. קרינה אולטרה סגולה קצרה יותר, מגוון נפתח רנטגן ב 1895 שנה, ב -8 בנובמבר. לאחר מכן, נודע בתור הרנטגן.

השפעת גלים אלקטרומגנטיים נחקרה על ידי מדענים רבים. עם זאת, הראשון לחקור את האפשרויות של זרמים, היקפן הפך Narkevitch-Iodko (איור מדעי בלארוסית). הוא חקר את תכונותיהם של תזרים ביחס לפרקטיקה רפואית. קרינת גמא התגלתה על ידי פול ויאר ב 1900. באותה התקופה פלאנק ערך מחקרים תיאורטיים של התכונות של גוף שחור. במהלך המחקר הם היו בתהליך קוונטיות פתוח. עבודתו היתה תחילתה של התפתחות הפיזיקה הקוונטית. כתוצאה מכך, מספר פלאנק ואיינשטיין פורסם. מחקרם הוביל להיווצרות של דבר כמו פוטון. זה, בתורו, סימנה את תחילת הבריאה של תורת הקוואנטים של זרימה אלקטרומגנטיים. פיתוחה המשיך בעבודות של הדמויות המדעיות המובילות של המאה עשרים.

מחקר עבודה נוסף על תורת הקוואנטים של קרינת אלקטרומגנטית והאינטראקציה שלו עם חומר הוביל בסופו של דבר להיווצרות של האלקטרודינמיקה הקוונטית בצורה שבה הוא קיים היום. בין מדענים מצטיינים שלמדו בנושא זה, כדאי להזכיר, בנוסף איינשטיין פלאנק, בוהר, בוס, דיראק, דה ברולי, הייזנברג, וטומונאגה, שווינגר, פיינמן.

מסקנה

הערך בעולם המודרני של הפיזיקה הוא גדול מספיק. כמעט כל מה משמש היום בחיי אדם, הופיע בזכות השימוש המעשי של מחקר של מדענים גדולים. הגילוי של גלים אלקטרומגנטיים והלימוד שלהם, בפרט, הוביל לפיתוח של טלפונים רגילים ובהמשך הנייד, משדרי רדיו. יישום מעשי חשיבות מיוחדת של ידע תיאורטי שכזה בתחום רפואה, תעשייה, טכנולוגיה.

זאת בשל השימוש הנרחב של מדע כמוני. כל הניסויים הפיסיים על בסיס מדידה, השוואה של מאפייני התופעות נלמדות עם הסטנדרטים הקיימים. זה למטרה זו בתוך מכשירי מדידה מורכבים שפותחו משמעת יחידות. דפוסים כמה הוא משותף לכל מערכות החומר הקיימים. לדוגמא, חוקי שימור האנרגיה נחשבים חוקים פיסיים נפוצים.

מדע בכללותו נקרא ברבים ממקרי יסוד. זהו בעיקר בשל העובדה כי דיסציפלינות אחרות לתת תיאורים אשר, בתורו, לציית לחוקי הפיזיקה. לכן, בכימיה למד אטום, חומר המופק מהם, וטרנספורמציה. אבל התכונות הכימיות של הגוף נקבעת על ידי המאפיינים הפיזיים של מולקולות ואטומים. מאפיינים אלה מתארים חלקים של הפיזיקה כאלה, כמו אלקטרומגנטיות, תרמודינמיקה, ואחרים.