U bë e qartë se ata parashikuan ekzistencën e një fenomeni natyror të panjohur për shkencën - tërthor valët elektromagnetike, të cilat janë lëkundje të fushave elektrike dhe magnetike të ndërlidhura që përhapen në hapësirë ​​me shpejtësinë e dritës. Vetë James Clark Maxwell ishte i pari që vuri në dukje komunitetit shkencor këtë pasojë nga sistemi i ekuacioneve që nxori. Në këtë përthyerje, shpejtësia e përhapjes së valëve elektromagnetike në një vakum doli të ishte një konstante universale kaq e rëndësishme dhe themelore, saqë u caktua me një shkronjë të veçantë. Me ndryshe nga të gjitha shpejtësitë e tjera, të cilat zakonisht shënohen me shkronjë v.

Pasi bëri këtë zbulim, Maxwell menjëherë përcaktoi se drita e dukshme ishte "thjesht" një lloj valë elektromagnetike. Deri në atë kohë, gjatësitë e valëve të dritës në pjesën e dukshme të spektrit ishin të njohura - nga 400 nm (rrezet vjollce) në 800 nm (rrezet e kuqe). (Nanometri është një njësi gjatësie e barabartë me një të miliardën e metrit, e cila përdoret kryesisht në fizikën atomike dhe rrezet; 1 nm = 10 -9 m . ) Të gjitha ngjyrat e ylberit korrespondojnë me gjatësi vale të ndryshme që shtrihen brenda këtyre kufijve shumë të ngushtë. Megjithatë, ekuacionet e Maxwell nuk përmbanin ndonjë kufizim në gamën e mundshme të gjatësive të valëve elektromagnetike. Kur u bë e qartë se valët elektromagnetike me gjatësi shumë të ndryshme duhet të ekzistojnë, në fakt menjëherë u parashtrua një krahasim në lidhje me faktin se syri i njeriut dallon një brez kaq të ngushtë të gjatësive dhe frekuencave të tyre: një person krahasohej me një dëgjues të një koncerti simfonik. , dëgjimi i të cilit është i aftë të kapë vetëm pjesën e violinës, duke mos dalluar të gjithë tingujt e tjerë.

Menjëherë pas parashikimit të Maxwell për ekzistencën e valëve elektromagnetike në vargjet e tjera spektrale, pasuan një seri zbulimesh që konfirmuan korrektësinë e tij. Valët e radios ishin të parat që u zbuluan në 1888 nga fizikani gjerman Heinrich Hertz (1857-1894). Dallimi i vetëm midis valëve të radios dhe dritës është se gjatësia e valëve të radios mund të variojë nga disa decimetra në mijëra kilometra. Sipas teorisë së Maxwell-it, shkaku i valëve elektromagnetike është lëvizja e përshpejtuar e ngarkesave elektrike. Lëkundjet e elektroneve nën ndikimin e tensionit elektrik të alternuar në antenën e një radiotransmetuesi krijojnë valë elektromagnetike që përhapen në atmosferën e tokës. Të gjitha llojet e tjera të valëve elektromagnetike lindin gjithashtu si rezultat i llojeve të ndryshme të lëvizjes së përshpejtuar të ngarkesave elektrike.

Ashtu si valët e dritës, valët e radios mund të përshkojnë distanca të gjata në atmosferën e Tokës praktikisht pa humbje, duke i bërë ato bartës të dobishëm të informacionit të koduar. Tashmë në fillim të vitit 1894 - pak më shumë se pesë vjet pas zbulimit të valëve të radios - inxhinieri-fizikanti italian Guglielmo Marconi (1874-1937) krijoi telegrafin e parë pa tel të punës - prototipin e radios moderne - për të cilin u shpërblye. Çmimin Nobel në vitin 1909.

Pasi ekzistenca e valëve elektromagnetike jashtë spektrit të dukshëm, të parashikuar nga ekuacionet e Maxwell-it, u konfirmua fillimisht eksperimentalisht, nyjet e mbetura të spektrit u mbushën shumë shpejt. Sot janë zbuluar valë elektromagnetike të të gjitha diapazoneve pa përjashtim dhe pothuajse të gjitha gjejnë aplikime të gjera dhe të dobishme në shkencë dhe teknologji. Frekuencat e valëve dhe energjitë e kuanteve përkatëse të rrezatimit elektromagnetik ( cm. Konstanta e Plankut) rritet me zvogëlimin e gjatësisë valore. Tërësia e të gjitha valëve elektromagnetike formon të ashtuquajturën e vazhdueshme spektri i rrezatimit elektromagnetik. Ajo është e ndarë në vijim vargjet(në rend të rritjes së frekuencës dhe zvogëlimit të gjatësisë së valës):

Valët e radios

Siç u përmend tashmë, valët e radios mund të ndryshojnë ndjeshëm në gjatësi - nga disa centimetra në qindra dhe madje mijëra kilometra, e cila është e krahasueshme me rrezen e Tokës (rreth 6400 km). Valët e të gjitha rrezeve të radios përdoren gjerësisht në teknologji - valët metër decimetër dhe ultrashkurtër përdoren për transmetim televiziv dhe radio në rangun e valëve ultrashkurtër me modulim të frekuencës (VHF/FM), duke siguruar marrjen e sinjalit me cilësi të lartë brenda zonës së përhapjes së valëve të drejtpërdrejta. Valët e radios në intervalin metër dhe kilometër përdoren për transmetime radio dhe komunikime radio në distanca të gjata duke përdorur modulimin e amplitudës (AM), i cili, megjithëse në kurriz të cilësisë së sinjalit, siguron transmetimin e tij në distanca arbitrare të mëdha brenda Tokës për shkak të reflektimit. të valëve nga jonosfera e planetit. Megjithatë, sot ky lloj komunikimi po bëhet një gjë e së kaluarës falë zhvillimit të komunikimeve satelitore. Valët në intervalin decimetër nuk mund të përkulen rreth horizontit të tokës si valët metër, gjë që kufizon zonën e marrjes në zonën e përhapjes së drejtpërdrejtë, e cila, në varësi të lartësisë së antenës dhe fuqisë së transmetuesit, varion nga disa deri në disa dhjetëra kilometra. . Dhe këtu në shpëtim vijnë përsëritësit satelitorë, duke marrë rolin e reflektorëve të valëve të radios që luan jonosfera në raport me valët metër.

Mikrovalë

Mikrovalët dhe valët e radios me mikrovalë kanë një gjatësi prej 300 mm deri në 1 mm. Valët centimetra, si valët radio decimetër dhe metër, praktikisht nuk absorbohen nga atmosfera dhe për këtë arsye përdoren gjerësisht në komunikimet satelitore dhe celulare dhe sistemet e tjera të telekomunikacionit. Madhësia e një pjate satelitore tipike është e barabartë me disa gjatësi vale të valëve të tilla.

Valët më të shkurtra me mikrovalë kanë gjithashtu shumë aplikime industriale dhe shtëpiake. Mjafton të përmendim furrat me mikrovalë, të cilat tashmë janë të pajisura si në furrat industriale ashtu edhe në kuzhinat shtëpiake. Funksionimi i një furrë me mikrovalë bazohet në rrotullimin e shpejtë të elektroneve në një pajisje të quajtur klystron. Si rezultat, elektronet lëshojnë valë elektromagnetike mikrovalore të një frekuence të caktuar, në të cilën ato absorbohen lehtësisht nga molekulat e ujit. Kur vendosni ushqimin në një furrë me mikrovalë, molekulat e ujit në ushqim thithin energjinë nga mikrovalët, lëvizin më shpejt dhe kështu ngrohin ushqimin. Me fjalë të tjera, ndryshe nga një furrë ose furrë konvencionale, ku ushqimi nxehet nga jashtë, një furrë me mikrovalë e ngroh atë. nga brenda.

Rrezet infra të kuqe

Kjo pjesë e spektrit elektromagnetik përfshin rrezatim me gjatësi vale nga 1 milimetër deri në tetë mijë diametra atomik (rreth 800 nm). Një person ndjen rrezet e kësaj pjese të spektrit direkt përmes lëkurës - si nxehtësia. Nëse shtrini dorën drejt një zjarri ose një objekti të nxehtë dhe ndjeni nxehtësinë që buron prej tij, ju e perceptoni rrezatimin infra të kuq si nxehtësi. Disa kafshë (për shembull, nepërkat e strofkës) madje kanë organe shqisore që u lejojnë atyre të përcaktojnë vendndodhjen e gjahut me gjak të ngrohtë nga rrezatimi infra i kuq i trupit të tij.

Meqenëse shumica e objekteve në sipërfaqen e Tokës lëshojnë energji në intervalin e gjatësisë së valës infra të kuqe, detektorët infra të kuqe luajnë një rol të rëndësishëm në teknologjitë moderne të zbulimit. Okulat infra të kuqe të pajisjeve të shikimit të natës i lejojnë njerëzit të "shohin në errësirë" dhe me ndihmën e tyre është e mundur të zbulohen jo vetëm njerëzit, por edhe pajisjet dhe strukturat që janë ngrohur gjatë ditës dhe japin nxehtësinë e tyre gjatë natës te mjedisi në formën e rrezeve infra të kuqe. Detektorët e rrezeve infra të kuqe përdoren gjerësisht nga shërbimet e shpëtimit, për shembull, për të zbuluar njerëzit e gjallë nën rrënoja pas tërmeteve ose fatkeqësive të tjera natyrore dhe të shkaktuara nga njeriu.

Dritë e dukshme

Siç është përmendur tashmë, gjatësitë e valëve elektromagnetike në rrezen e dritës së dukshme variojnë nga tetë deri në katër mijë diametra atomikë (800-400 nm). Syri i njeriut është një mjet ideal për regjistrimin dhe analizimin e valëve elektromagnetike në këtë gamë. Kjo është për shkak të dy arsyeve. Së pari, siç u përmend, valët e pjesës së dukshme të spektrit përhapen pothuajse të papenguara në një atmosferë transparente për to. Së dyti, temperatura e sipërfaqes diellore (rreth 5000°C) është e tillë që energjia e pikut të rrezeve diellore bie pikërisht në pjesën e dukshme të spektrit. Kështu, burimi ynë kryesor i energjisë lëshon një sasi të madhe energjie në rrezen e dritës së dukshme, dhe mjedisi rreth nesh është kryesisht transparent ndaj këtij rrezatimi. Prandaj nuk është për t'u habitur që syri i njeriut, në procesin e evolucionit, është formuar në atë mënyrë që të kapë dhe njohë pikërisht këtë pjesë të spektrit të valëve elektromagnetike.

Dua të theksoj edhe një herë se nuk ka asgjë të veçantë nga pikëpamja fizike në diapazonin e rrezeve elektromagnetike të dukshme. Është vetëm një rrip i ngushtë në një spektër të gjerë valësh të emetuara (shih figurën). Për ne, është kaq e rëndësishme vetëm për aq sa truri i njeriut është i pajisur me një mjet për identifikimin dhe analizimin e valëve elektromagnetike në këtë pjesë të veçantë të spektrit.

Rrezet ultraviolet

Rrezet ultravjollcë përfshijnë rrezatim elektromagnetik me një gjatësi vale nga disa mijëra deri në disa diametra atomikë (400-10 nm). Në këtë pjesë të spektrit, rrezatimi fillon të ndikojë në funksionimin e organizmave të gjallë. E butë rrezet ultravjollcë në spektrin diellor (me gjatësi vale që i afrohen pjesës së dukshme të spektrit), për shembull, shkaktojnë nxirje në doza të moderuara dhe djegie të rënda në doza të tepërta. E vështirë Drita ultravjollcë (me valë të shkurtër) është shkatërruese për qelizat biologjike dhe për këtë arsye përdoret, veçanërisht, në mjekësi për të sterilizuar instrumentet kirurgjikale dhe pajisjet mjekësore, duke vrarë të gjithë mikroorganizmat në sipërfaqen e tyre.

E gjithë jeta në Tokë është e mbrojtur nga efektet e dëmshme të rrezatimit të fortë ultravjollcë shtresa e ozonit atmosfera e tokës, thithëse b O shumica e rrezeve të forta ultraviolet në spektrin e rrezatimit diellor ( cm. Vrima e ozonit). Nëse jo për këtë mburojë natyrore, jeta në Tokë vështirë se do të kishte dalë nga ujërat e Oqeanit Botëror. Megjithatë, përkundër shtresës mbrojtëse të ozonit, disa nga rrezet e forta ultravjollcë arrijnë në sipërfaqen e Tokës dhe mund të shkaktojnë kancer të lëkurës, veçanërisht te njerëzit që janë natyralisht të prirur ndaj zbehjes dhe nuk nxihen mirë në diell.

rrezet X

Rrezatimi në diapazonin e gjatësisë valore nga disa diametra atomikë deri në disa qindra diametra të bërthamës atomike quhet rreze X. Rrezet X depërtojnë në indet e buta të trupit dhe për këtë arsye janë të domosdoshme në diagnostikimin mjekësor. Ashtu si në rastin e valëve të radios, hendeku kohor midis zbulimit të tyre në 1895 dhe fillimit të përdorimit praktik, i shënuar nga marrja e radiografisë së parë në një spital të Parisit, ishte çështje vitesh. (Është interesante të theksohet se gazetat pariziane në atë kohë ishin aq të dashuruara me idenë se rrezet X mund të depërtonin në veshje, saqë ato nuk raportuan pothuajse asgjë për aplikimet e tyre unike mjekësore.)

rrezet gama

Rrezet me gjatësi vale më të shkurtër dhe me frekuencë dhe energji më të lartë në spektrin elektromagnetik janë rrezet γ (rrezet gama). Ato përbëhen nga fotone me energji ultra të lartë dhe përdoren sot në onkologji për të trajtuar tumoret e kancerit (ose më mirë, për të vrarë qelizat e kancerit). Megjithatë, efekti i tyre në qelizat e gjalla është aq shkatërrues saqë duhet pasur kujdes ekstrem për të mos shkaktuar dëme në indet dhe organet e shëndetshme përreth.

Si përfundim, është e rëndësishme të theksohet edhe një herë se megjithëse të gjitha llojet e përshkruara të rrezatimit elektromagnetik manifestohen nga jashtë ndryshe, në thelbin e tyre ata janë binjakë. Të gjitha valët elektromagnetike në çdo pjesë të spektrit paraqesin lëkundje tërthore të fushave elektrike dhe magnetike që përhapen në vakum ose mjedis, të gjitha ato përhapen në vakum me shpejtësinë e dritës Me dhe ndryshojnë nga njëri-tjetri vetëm në gjatësinë e valës dhe, si rrjedhojë, në energjinë që transferojnë. Mbetet vetëm të shtojmë se kufijtë e diapazoneve që kam emërtuar janë mjaft arbitrare në natyrë (dhe në libra të tjerë ka shumë të ngjarë të hasni vlera paksa të ndryshme të gjatësive të valëve kufitare). Në veçanti, emetimet e mikrovalëve me gjatësi vale të gjata shpesh dhe me të drejtë klasifikohen si valë radio me frekuencë ultra të lartë. Nuk ka kufij të qartë midis rrezeve të forta ultravjollcë dhe rrezeve X të buta, si dhe midis rrezeve X të forta dhe rrezatimit gama të butë.

Rrezatimi i valëve elektromagnetike, duke pësuar një ndryshim në frekuencën e lëkundjeve të ngarkesës, ndryshon gjatësinë e valës dhe fiton veti të ndryshme. Një person është i rrethuar fjalë për fjalë nga pajisje që lëshojnë dhe marrin valë elektromagnetike. Bëhet fjalë për telefonat celularë, radion, transmetimin televiziv, aparatet me rreze X në institucionet mjekësore, etj. Edhe trupi i njeriut ka një fushë elektromagnetike dhe, shumë interesante, çdo organ ka frekuencën e vet të rrezatimit. Përhapja e grimcave të ngarkuara të emetuara ndikojnë njëra-tjetrën, duke provokuar një ndryshim në frekuencën e dridhjeve dhe prodhimin e energjisë, të cilat mund të përdoren si për qëllime krijuese ashtu edhe për qëllime shkatërruese.

Rrezatimi elektromagnetik. informacion i pergjithshem

Rrezatimi elektromagnetik është një ndryshim në gjendjen dhe intensitetin e përhapjes së lëkundjeve elektromagnetike të shkaktuara nga bashkëveprimi i fushave elektrike dhe magnetike.

Një studim i thelluar i vetive karakteristike të rrezatimit elektromagnetik kryhet nga:

• elektrodinamika;
• optikë;
• radiofizikës.

Emetimi i valëve elektromagnetike krijohet dhe përhapet nga lëkundjet e ngarkesave, në procesin e të cilave çlirohet energji. Ata kanë një model përhapjeje të ngjashëm me valët mekanike. Lëvizja e ngarkesave karakterizohet nga nxitimi - shpejtësia e tyre ndryshon me kalimin e kohës, gjë që është një kusht themelor për emetimin e valëve elektromagnetike. Fuqia e valës lidhet drejtpërdrejt me forcën e nxitimit dhe është drejtpërdrejt proporcionale me të.

Treguesit që përcaktojnë tiparet karakteristike të rrezatimit elektromagnetik:

• frekuenca e dridhjeve të grimcave të ngarkuara;
• gjatësia e valës së fluksit të emetuar;
• polarizimi.

Fusha elektrike që është më afër ngarkesës që i nënshtrohet lëkundjes pëson ndryshime. Periudha kohore e shpenzuar për këto ndryshime do të jetë e barabartë me periudhën kohore të lëkundjeve të ngarkesës. Lëvizja e një ngarkese mund të krahasohet me lëkundjet e një trupi të pezulluar në një sustë, i vetmi ndryshim është frekuenca e lëvizjes.

Koncepti i "rrezatimit" i referohet fushave elektromagnetike që nxitojnë sa më shumë që të jetë e mundur nga burimi i origjinës dhe humbasin intensitetin e tyre me rritjen e distancës, duke formuar një valë.

Përhapja e valëve elektromagnetike

Punimet e Maksuellit dhe ligjet e elektromagnetizmit që ai zbuloi bëjnë të mundur nxjerrjen e shumë më tepër informacionit sesa mund të japin faktet mbi të cilat bazohet kërkimi. Për shembull, një nga përfundimet e bazuara në ligjet e elektromagnetizmit është përfundimi se bashkëveprimi elektromagnetik ka një shpejtësi të kufizuar të përhapjes.

Nëse ndjekim teorinë e veprimit me rreze të gjatë, zbulojmë se forca që ndikon në një ngarkesë elektrike që është në gjendje të palëvizshme ndryshon performancën e saj kur ndryshon vendndodhja e ngarkesës fqinje. Sipas kësaj teorie, ngarkesa fjalë për fjalë "ndjen" përmes vakumit praninë e llojit të vet dhe merr përsipër menjëherë veprimin.

Konceptet e formuara të veprimit me rreze të shkurtër kanë një pamje krejtësisht të ndryshme të asaj që po ndodh. Ngarkesa, kur lëviz, ka një fushë elektrike alternative, e cila, nga ana tjetër, kontribuon në shfaqjen e një fushe magnetike alternative në hapësirën e afërt. Pas së cilës fusha magnetike e alternuar provokon shfaqjen e një elektrike, e kështu me radhë në zinxhir.

Kështu, ndodh një "perturbim" i fushës elektromagnetike, i shkaktuar nga një ndryshim në vendndodhjen e ngarkesës në hapësirë. Ai përhapet dhe, si rezultat, ndikon në fushën ekzistuese, duke e ndryshuar atë. Pasi ka arritur ngarkesën fqinje, "perturbimi" bën ndryshime në treguesit e forcës që vepron mbi të. Kjo ndodh disa kohë pas zhvendosjes së karikimit të parë.

Maxwell ishte i interesuar me pasion për parimin e përhapjes së valëve elektromagnetike. Koha dhe përpjekja e shpenzuar përfundimisht u kurorëzuan me sukses. Ai vërtetoi ekzistencën e një shpejtësie të kufizuar të këtij procesi dhe dha një justifikim matematikor për këtë.

Realiteti i ekzistencës së fushës elektromagnetike konfirmohet nga prania e një shpejtësie të kufizuar të "perturbimit" dhe korrespondon me shpejtësinë e dritës në hapësirën pa atome (vakum).

Shkalla e rrezatimit elektromagnetik

Universi është i mbushur me fusha elektromagnetike me rreze të ndryshme rrezatimi dhe gjatësi vale rrënjësisht të ndryshme, të cilat mund të ndryshojnë nga disa dhjetëra kilometra në një pjesë të parëndësishme të një centimetri. Ato bëjnë të mundur marrjen e informacionit për objektet që ndodhen në distanca të mëdha nga Toka.

Bazuar në deklaratën e James Maxwell për ndryshimin në gjatësinë e valëve elektromagnetike, u zhvillua një shkallë e veçantë që përmban një klasifikim të diapazoneve të frekuencave ekzistuese dhe gjatësive të rrezatimit që formojnë një fushë magnetike alternative në hapësirë.

Në punën e tyre, G. Hertz dhe P. N. Lebedev vërtetuan në mënyrë eksperimentale korrektësinë e deklaratave të Maxwell dhe vërtetuan faktin se rrezatimi i dritës është valë e një fushe elektromagnetike, të karakterizuar nga një gjatësi e shkurtër, të cilat formohen nga dridhja natyrore e atomeve dhe molekulave.

Nuk ka tranzicione të mprehta midis vargjeve, por ato gjithashtu nuk kanë kufij të qartë. Cilado qoftë frekuenca e rrezatimit, të gjitha pikat në shkallë përshkruajnë valët elektromagnetike që shfaqen për shkak të ndryshimeve në pozicionin e grimcave të ngarkuara. Vetitë e ngarkesave ndikohen nga gjatësia e valës. Kur ndryshojnë treguesit e tij, ndryshojnë aftësitë reflektuese, depërtuese, niveli i dukshmërisë etj.

Karakteristikat karakteristike të valëve elektromagnetike u japin atyre mundësinë të përhapen lirshëm si në vakum ashtu edhe në hapësirën e mbushur me materie. Duhet të theksohet se, duke lëvizur në hapësirë, rrezatimi ndryshon sjelljen e tij. Në zbrazëti, shpejtësia e përhapjes së rrezatimit nuk ndryshon, sepse frekuenca e lëkundjeve lidhet rreptësisht me gjatësinë e valës.

Valët elektromagnetike të diapazoneve të ndryshme dhe vetitë e tyre

Valët elektromagnetike përfshijnë:

• Valët me frekuencë të ulët. Karakterizohet nga një frekuencë lëkundjeje jo më shumë se 100 kHz. Ky gamë përdoret për të përdorur pajisje elektrike dhe motorë, për shembull, një mikrofon ose altoparlant, rrjetet telefonike, si dhe në fushën e transmetimeve radiofonike, industrisë së filmit, etj. Valët me frekuencë të ulët ndryshojnë nga ato që kanë një frekuencë më të lartë lëkundjeje , ulja aktuale e shpejtësisë së përhapjes është proporcionale me rrënjën katrore të frekuencave të tyre. Lodge dhe Tesla dhanë një kontribut të rëndësishëm në zbulimin dhe studimin e valëve me frekuencë të ulët.
• Valët e radios. Zbulimi i valëve të radios nga Hertz në 1886 i dha botës aftësinë për të transmetuar informacion pa përdorur tela. Gjatësia e një valë radio ndikon në natyrën e përhapjes së saj. Ata, si frekuencat e valëve të zërit, lindin për shkak të rrymës alternative (në procesin e komunikimit radio, rryma alternative derdhet në marrës - antenë). Valët e radios me frekuencë të lartë kontribuojnë në emetimin e konsiderueshëm të valëve të radios në hapësirën përreth, gjë që ofron një mundësi unike për të transmetuar informacion në distanca të gjata (radio, televizion). Ky lloj rrezatimi mikrovalor përdoret për komunikim në hapësirë, si dhe në jetën e përditshme. Për shembull, një furrë me mikrovalë që lëshon valë radioje është bërë një ndihmës i mirë për amvisat.
• Rrezatimi infra i kuq (i quajtur edhe "termik"). Sipas klasifikimit të shkallës së rrezatimit elektromagnetik, zona e përhapjes së rrezatimit infra të kuqe ndodhet pas valëve të radios dhe para dritës së dukshme. Valët infra të kuqe emetohen nga të gjithë trupat që lëshojnë nxehtësi. Shembuj të burimeve të rrezatimit të tillë janë sobat, bateritë e përdorura për ngrohje bazuar në transferimin e nxehtësisë nga uji dhe llambat inkandeshente. Sot, janë zhvilluar pajisje speciale që ju lejojnë të shihni objekte nga të cilat buron nxehtësia në errësirë ​​të plotë. Gjarpërinjtë kanë sensorë të tillë natyrorë të njohjes së nxehtësisë në zonën e syve. Kjo u lejon atyre të gjurmojnë gjahun dhe të gjuajnë gjatë natës. Një person përdor rrezatimin infra të kuqe, për shembull, për të ngrohur ndërtesat, për të tharë perime dhe dru, në fushën e çështjeve ushtarake (për shembull, pajisjet e shikimit të natës ose imazhet termike), për të kontrolluar me valë një qendër audio ose TV dhe pajisje të tjera duke përdorur një telekomandë.
• Dritë e dukshme. Ka një spektër drite nga e kuqja në vjollcë dhe perceptohet nga syri i njeriut, që është tipari kryesor dallues. Ngjyra e emetuar në gjatësi vale të ndryshme ka një efekt elektrokimik në sistemin e perceptimit vizual të njeriut, por nuk përfshihet në vetitë e valëve elektromagnetike në këtë gamë.
• Rrezatimi ultravjollcë. Nuk zbulohet nga syri i njeriut dhe ka një gjatësi vale më të shkurtër se ajo e dritës vjollce. Në doza të vogla, rrezet ultravjollcë shkaktojnë një efekt shërues, nxisin prodhimin e vitaminës D, kanë një efekt baktericid dhe kanë një efekt pozitiv në sistemin nervor qendror. Ngopja e tepërt e mjedisit me rrezet ultravjollcë çon në dëmtimin e lëkurës dhe shkatërrimin e retinës, prandaj okulistët rekomandojnë përdorimin e syzeve të diellit në muajt e verës. Rrezatimi ultravjollcë përdoret në mjekësi (rrezet ultravjollcë përdoren për llambat kuarci), për të verifikuar vërtetësinë e kartëmonedhave, për qëllime argëtimi në diskotekë (një ndriçim i tillë bën që materialet me ngjyra të çelura të shkëlqejnë), si dhe për të përcaktuar përshtatshmërinë e produkteve ushqimore.
• Rrezatimi me rreze X. Valë të tilla janë të padukshme për syrin e njeriut. Ata kanë vetinë e mahnitshme për të depërtuar nëpër shtresa të materies, duke shmangur thithjen e fortë, e cila është e paarritshme për rrezet e dukshme të dritës. Rrezatimi shkakton shkëlqimin e disa llojeve të kristaleve dhe ndikon në filmin fotografik. Përdoret në fushën e mjekësisë për të diagnostikuar sëmundjet e organeve të brendshme dhe për të trajtuar një listë të caktuar sëmundjesh, për të kontrolluar strukturën e brendshme të produkteve për defekte, si dhe saldimet në pajisje.
• Rrezatimi gama. Rrezatimi elektromagnetik me gjatësi vale më të shkurtër të emetuar nga bërthamat e një atomi. Zvogëlimi i gjatësisë së valës çon në ndryshime në treguesit e cilësisë. Rrezatimi gama ka një fuqi depërtuese shumë herë më të madhe se rrezet X. Mund të kalojë përmes një muri betoni një metër të trashë dhe madje edhe përmes barrierave prej plumbi disa centimetra të trasha. Gjatë zbërthimit ose bashkimit të substancave lirohen elementët përbërës të atomit, i cili quhet rrezatim. Valë të tilla klasifikohen si rrezatim radioaktiv. Kur një kokë bërthamore shpërthen, për një kohë të shkurtër krijohet një fushë elektromagnetike, e cila është produkt i reagimit midis rrezeve gama dhe neutroneve. Ai gjithashtu vepron si elementi kryesor i armëve bërthamore, i cili ka një efekt të dëmshëm, bllokon ose prish plotësisht funksionimin e elektronikës radio, komunikimeve me tela dhe sistemeve që ofrojnë furnizim me energji elektrike. Gjithashtu, kur një armë bërthamore shpërthen, lirohet shumë energji.

konkluzionet

Valët e fushës elektromagnetike, duke pasur një gjatësi të caktuar dhe duke qenë në një gamë të caktuar luhatjesh, mund të kenë një efekt pozitiv në trupin e njeriut dhe në nivelin e tij të përshtatjes me mjedisin, falë zhvillimit të pajisjeve elektrike ndihmëse, dhe një negativ dhe madje edhe efekt shkatërrues në shëndetin dhe habitatin e njeriut.

Rrezatimi elektromagnetik ekziston saktësisht për aq kohë sa jeton Universi ynë. Ai luajti një rol kyç në evolucionin e jetës në Tokë. Në fakt, ky shqetësim është gjendja e një fushe elektromagnetike të shpërndarë në hapësirë.

Karakteristikat e rrezatimit elektromagnetik

Çdo valë elektromagnetike përshkruhet duke përdorur tre karakteristika.

1. Frekuenca.

2. Polarizimi.

Polarizimi– një nga atributet kryesore të valës. Përshkruan anizotropinë tërthore të valëve elektromagnetike. Rrezatimi konsiderohet i polarizuar kur të gjitha lëkundjet e valëve ndodhin në të njëjtin rrafsh.

Ky fenomen përdoret në mënyrë aktive në praktikë. Për shembull, në kinema kur shfaqen filma 3D.

Duke përdorur polarizimin, syzet IMAX ndajnë imazhin që është i destinuar për sy të ndryshëm.

Frekuenca– numri i kreshtave të valëve që kalojnë pranë vëzhguesit (në këtë rast, detektorit) në një sekondë. Ajo matet në herc.

Gjatësia e valës– një distancë specifike ndërmjet pikave më të afërta të rrezatimit elektromagnetik, lëkundjet e të cilave ndodhin në të njëjtën fazë.

Rrezatimi elektromagnetik mund të përhapet pothuajse në çdo mjedis: nga lënda e dendur në vakum.

Shpejtësia e përhapjes në vakum është 300 mijë km në sekondë.

Për një video interesante rreth natyrës dhe vetive të valëve EM, shikoni videon më poshtë:

Llojet e valëve elektromagnetike

I gjithë rrezatimi elektromagnetik ndahet sipas frekuencës.

1. Valët e radios. Ka të shkurtër, ultra të shkurtër, ekstra të gjatë, të gjatë, të mesëm.

Gjatësia e valëve të radios varion nga 10 km në 1 mm dhe nga 30 kHz në 300 GHz.

Burimet e tyre mund të jenë si veprimtaria njerëzore ashtu edhe fenomene të ndryshme natyrore atmosferike.

2. . Gjatësia e valës varion nga 1 mm në 780 nm dhe mund të arrijë deri në 429 THz. Rrezatimi infra i kuq quhet edhe rrezatim termik. Baza e gjithë jetës në planetin tonë.

3. Dritë e dukshme. Gjatësia 400 - 760/780 nm. Prandaj, ai luhatet midis 790-385 THz. Kjo përfshin të gjithë spektrin e rrezatimit që mund të shihet nga syri i njeriut.

4. . Gjatësia e valës është më e shkurtër se ajo e rrezatimit infra të kuqe.

Mund të arrijë deri në 10 nm. valë të tilla janë shumë të mëdha - rreth 3x10^16 Hz.

5. Rrezet X. valët janë 6x10^19 Hz, dhe gjatësia është rreth 10 nm - 5 pasdite.

6. Valët gama. Kjo përfshin çdo rrezatim që është më i madh se rrezet X dhe gjatësia është më e shkurtër. Burimi i valëve të tilla elektromagnetike janë proceset kozmike, bërthamore.

Fusha e zbatimit

Diku që nga fundi i shekullit të 19-të, i gjithë përparimi njerëzor është shoqëruar me përdorimin praktik të valëve elektromagnetike.

Gjëja e parë që vlen të përmendet është komunikimi me radio. Ai u dha njerëzve mundësinë për të komunikuar, edhe nëse ata ishin larg njëri-tjetrit.

Transmetimi satelitor dhe telekomunikacioni janë një zhvillim i mëtejshëm i komunikimeve radio primitive.

Janë këto teknologji që kanë formësuar imazhin e informacionit të shoqërisë moderne.

Burimet e rrezatimit elektromagnetik duhet të konsiderohen si objektet e mëdha industriale ashtu edhe linjat e ndryshme të energjisë.

Valët elektromagnetike përdoren në mënyrë aktive në punët ushtarake (radarë, pajisje elektrike komplekse). Gjithashtu, mjekësia nuk mund të bënte pa përdorimin e tyre. Rrezatimi infra i kuq mund të përdoret për të trajtuar shumë sëmundje.

Rrezet X ndihmojnë në përcaktimin e dëmtimit të indeve të brendshme të një personi.

Lazerët përdoren për të kryer një sërë operacionesh që kërkojnë saktësi të saktë.

Rëndësia e rrezatimit elektromagnetik në jetën praktike të njeriut është e vështirë të mbivlerësohet.

Video sovjetike për fushën elektromagnetike:

Ndikimi i mundshëm negativ tek njerëzit

Megjithëse të dobishme, burimet e forta të rrezatimit elektromagnetik mund të shkaktojnë simptoma të tilla si:

Lodhje;

Dhimbje koke;

Nauze.

Ekspozimi i tepërt ndaj llojeve të caktuara të valëve shkakton dëmtime në organet e brendshme, sistemin nervor qendror dhe trurin. Ndryshimet në psikikën njerëzore janë të mundshme.

Një video interesante në lidhje me efektin e valëve EM tek njerëzit:

Për të shmangur pasoja të tilla, pothuajse të gjitha vendet në botë kanë standarde që rregullojnë sigurinë elektromagnetike. Çdo lloj rrezatimi ka dokumentet e veta rregullatore (standardet higjienike, standardet e sigurisë nga rrezatimi). Efekti i valëve elektromagnetike tek njerëzit nuk është studiuar plotësisht, ndaj OBSH rekomandon minimizimin e ekspozimit të tyre.

Rrezatimi elektromagnetik(valët elektromagnetike) - një shqetësim i fushave elektrike dhe magnetike që përhapen në hapësirë.

Gama e rrezatimit elektromagnetik

1 Valët e radios

2. Rrezatimi infra i kuq (termik)

3. Rrezatimi i dukshëm (optik)

4. Rrezatimi ultraviolet

5. Rrezatimi i fortë

Karakteristikat kryesore të rrezatimit elektromagnetik konsiderohen të jenë frekuenca dhe gjatësia e valës. Gjatësia e valës varet nga shpejtësia e përhapjes së rrezatimit. Shpejtësia e përhapjes së rrezatimit elektromagnetik në vakum është e barabartë me shpejtësinë e dritës në media të tjera, kjo shpejtësi është më e vogël.

Veçoritë e valëve elektromagnetike nga pikëpamja e teorisë së lëkundjeve dhe koncepteve të elektrodinamikës janë prania e tre vektorëve pingul reciprokisht: vektori i valës, vektori i forcës së fushës elektrike E dhe vektori i forcës së fushës magnetike H.

Valët elektromagnetike- këto janë valë tërthore (valë prerëse), në të cilat vektorët e fuqisë së fushës elektrike dhe magnetike lëkunden pingul me drejtimin e përhapjes së valës, por ato ndryshojnë ndjeshëm nga valët në ujë dhe nga zëri në atë që mund të transmetohen nga një burim në një marrës, duke përfshirë edhe vakum.

E zakonshme për të gjitha llojet e rrezatimeve është shpejtësia e përhapjes së tyre në vakum, e barabartë me 300,000,000 metra në sekondë.

Rrezatimi elektromagnetik karakterizohet nga frekuenca e lëkundjeve, që tregon numrin e cikleve të plota të lëkundjeve në sekondë, ose gjatësinë e valës, d.m.th. distanca në të cilën rrezatimi përhapet gjatë një lëkundjeje (për një periudhë lëkundjeje).

Frekuenca e lëkundjes (f), gjatësia e valës (λ) dhe shpejtësia e përhapjes së rrezatimit (c) lidhen me njëra-tjetrën nga relacioni: c = f λ.

Rrezatimi elektromagnetik zakonisht ndahet në intervale frekuence. Nuk ka tranzicion të mprehtë midis diapazoneve, ato ndonjëherë mbivendosen, dhe kufijtë midis tyre janë arbitrar. Meqenëse shpejtësia e përhapjes së rrezatimit është konstante, frekuenca e lëkundjeve të tij lidhet rreptësisht me gjatësinë e valës në vakum.

Valët radio ultra të shkurtraËshtë zakon të ndahet në metër, decimetër, centimetër, milimetër dhe nënmilimetër ose mikrometër. Valët me një gjatësi λ më pak se 1 m të gjatë (frekuencë më shumë se 300 MHz) zakonisht quhen gjithashtu mikrovalë ose mikrovalë.

Rrezatimi infra të kuqe- rrezatimi elektromagnetik, që zë rajonin spektral midis skajit të kuq të dritës së dukshme (me një gjatësi vale prej 0,74 mikron) dhe rrezatimit mikrovalor (1-2 mm).

Rrezatimi infra të kuqe zë pjesën më të madhe të spektrit optik. Rrezatimi infra i kuq quhet gjithashtu rrezatim "termik", pasi të gjithë trupat, të ngurtë dhe të lëngshëm, të ngrohur në një temperaturë të caktuar, lëshojnë energji në spektrin infra të kuq. Në këtë rast, gjatësitë e valëve të emetuara nga trupi varen nga temperatura e ngrohjes: sa më e lartë të jetë temperatura, aq më e shkurtër është gjatësia e valës dhe aq më i lartë është intensiteti i rrezatimit. Spektri i rrezatimit të një trupi absolutisht të zi në temperatura relativisht të ulëta (deri në disa mijëra Kelvin) qëndron kryesisht në këtë interval.

Drita e dukshme është një kombinim i shtatë ngjyrave kryesore: e kuqe, portokalli, e verdhë, jeshile, cian, vjollcë dhe vjollcë Përpara zonave të kuqe të spektrit në diapazonin optik, dhe pas vjollcës janë ultravjollcë. Por as infra e kuqe dhe as ultravjollcë nuk janë të dukshme për syrin e njeriut.

Rrezatimi i dukshëm, infra i kuq dhe ultravjollcë përbëjnë të ashtuquajturat rajoni i spektrit optik në kuptimin e gjerë të fjalës. Burimi më i famshëm i rrezatimit optik është Dielli. Sipërfaqja e saj (fotosfera) nxehet në një temperaturë prej 6000 gradë dhe shkëlqen me dritë të verdhë të ndritshme. Kjo pjesë e spektrit të rrezatimit elektromagnetik perceptohet drejtpërdrejt nga shqisat tona.

Rrezatimi optik ndodh kur trupat nxehen (rrezatimi infra i kuq quhet edhe rrezatim termik) për shkak të lëvizjes termike të atomeve dhe molekulave. Sa më i nxehtë të jetë një trup, aq më e lartë është frekuenca e rrezatimit të tij. Kur nxehet në një nivel të caktuar, trupi fillon të shkëlqejë në diapazonin e dukshëm (inkandeshencë), fillimisht i kuq, më pas i verdhë, e kështu me radhë. Në të kundërt, rrezatimi nga spektri optik ka një efekt termik mbi trupat.

Në natyrë, më së shpeshti hasim trupa që lëshojnë dritë të një përbërje komplekse spektrale, e përbërë nga vullnet me gjatësi të ndryshme. Prandaj, energjia e rrezatimit të dukshëm ndikon në elementët e syrit të ndjeshëm ndaj dritës dhe prodhon një ndjesi të ndryshme. Kjo shpjegohet me ndjeshmërinë e ndryshme të syrit ndaj rrezatimit me gjatësi vale të ndryshme.

Përveç rrezatimit termik, reaksionet kimike dhe biologjike mund të shërbejnë si burim dhe marrës i rrezatimit optik. Një nga reaksionet kimike më të famshme, i cili është marrës i rrezatimit optik, përdoret në fotografi.

Rrezet e forta. Kufijtë e rajoneve të rrezatimit me rreze X dhe gama mund të përcaktohen vetëm shumë me kusht. Për udhëzim të përgjithshëm, mund të supozojmë se energjia e kuanteve të rrezeve X qëndron në intervalin 20 eV - 0,1 MeV, dhe energjia e kuanteve gama është më shumë se 0,1 MeV.

Rrezatimi ultravjollcë(ultraviolet, ultravjollcë, UV) - rrezatimi elektromagnetik, që zë diapazonin midis rrezatimit të dukshëm dhe rrezatimit me rreze x (380 - 10 nm, 7.9 × 1014 - 3 × 1016 Hz). Gama ndahet në mënyrë konvencionale në ultravjollcë afër (380-200 nm) dhe larg, ose vakum (200-10 nm), kjo e fundit quhet kështu sepse absorbohet intensivisht nga atmosfera dhe studiohet vetëm nga pajisjet vakum.

Rrezatimi ultravjollcë me valë të gjatë ka relativisht pak aktivitet fotobiologjik, por mund të shkaktojë pigmentim të lëkurës së njeriut dhe ka një efekt pozitiv në trup. Rrezatimi në këtë nënvarg mund të shkaktojë shkëlqimin e disa substancave, kështu që përdoret për analizat lumineshente të përbërjes kimike të produkteve.

Rrezatimi ultravjollcë i valës së mesme ka një efekt tonik dhe terapeutik në organizmat e gjallë. Mund të shkaktojë eritemë dhe nxirje, të shndërrojë vitaminën D, e cila është e nevojshme për rritjen dhe zhvillimin, në një formë të absorbueshme tek kafshët dhe ka një efekt të fuqishëm kundër rakitit. Rrezatimi në këtë nënrang është i dëmshëm për shumicën e bimëve.

Trajtimi ultravjollcë me valë të shkurtër Ka një efekt baktericid, prandaj përdoret gjerësisht për dezinfektimin e ujit dhe ajrit, dezinfektimin dhe sterilizimin e pajisjeve dhe enëve të ndryshme.

Burimi kryesor natyror i rrezatimit ultravjollcë në Tokë është Dielli. Raporti i intensitetit të rrezatimit UV-A ndaj UV-B, sasia totale e rrezeve ultravjollcë që arrijnë në sipërfaqen e Tokës, varet nga faktorë të ndryshëm.

Burimet artificiale rrezatimi ultravjollcë të ndryshme. Sot burime artificiale rrezatimi ultravjollcë përdoret gjerësisht në mjekësi, institucione parandaluese, sanitare dhe higjienike, bujqësi etj. ofrohen mundësi dukshëm më të mëdha sesa kur përdoret natyral rrezatimi ultravjollcë rrezatimi.

Vladimir rajonale
industriale - tregtare
liceu

abstrakte

Valët elektromagnetike

E përfunduar:
nxënësi 11 klasa “B”.
Lvov Mikhail
Kontrolluar:

Vladimir 2001

1. Hyrje ………………………………………………………………… 3

2. Koncepti i valës dhe karakteristikat e saj……………………………… 4

3. Valët elektromagnetike…………………………………………… 5

4. Prova eksperimentale e ekzistencës
valët elektromagnetike…………………………… 6

5. Dendësia e fluksit të rrezatimit elektromagnetik……………. 7

6. Shpikja e radios…………………………………………………….… 9

7. Vetitë e valëve elektromagnetike………………………………10

8. Modulimi dhe zbulimi…………………………………… 10

9. Llojet e radiovalëve dhe shpërndarja e tyre…………………………… 13

Prezantimi

Proceset valore janë jashtëzakonisht të përhapura në natyrë. Ekzistojnë dy lloje të valëve në natyrë: mekanike dhe elektromagnetike. Valët mekanike përhapen në lëndë: gaz, të lëngët ose të ngurtë. Valët elektromagnetike nuk kërkojnë asnjë substancë për t'u përhapur, e cila përfshin valët e radios dhe dritën. Një fushë elektromagnetike mund të ekzistojë në një vakum, domethënë në një hapësirë ​​që nuk përmban atome. Pavarësisht ndryshimit të rëndësishëm midis valëve elektromagnetike dhe valëve mekanike, valët elektromagnetike sillen në mënyrë të ngjashme me valët mekanike gjatë përhapjes së tyre. Por si lëkundjet, të gjitha llojet e valëve përshkruhen në mënyrë sasiore nga të njëjtat ligje ose pothuajse identike. Në punën time do të përpiqem të shqyrtoj arsyet e shfaqjes së valëve elektromagnetike, vetitë e tyre dhe aplikimin në jetën tonë.

Koncepti i një valë dhe karakteristikat e saj

Valë quhen vibracione që përhapen në hapësirë ​​me kalimin e kohës.

Karakteristika më e rëndësishme e një valë është shpejtësia e saj. Valët e çdo natyre nuk përhapen në hapësirë ​​menjëherë. Shpejtësia e tyre është e kufizuar.

Kur një valë mekanike përhapet, lëvizja transmetohet nga një pjesë e trupit në tjetrën. Me transferimin e lëvizjes është transferimi i energjisë. Vetia kryesore e të gjitha valëve, pavarësisht nga natyra e tyre, është se ato transferojnë anergji pa transferuar lëndë. Energjia vjen nga një burim që ngacmon dridhjet në fillim të një kordoni, teli, etj., dhe përhapet së bashku me valën. Energjia rrjedh vazhdimisht nëpër çdo seksion kryq. Kjo energji përbëhet nga energjia kinetike e lëvizjes së pjesëve të kordonit dhe energjia potenciale e deformimit elastik të saj. Ulja graduale e amplitudës së lëkundjeve gjatë përhapjes së valës shoqërohet me shndërrimin e një pjese të energjisë mekanike në energji të brendshme.

Nëse bëni që fundi i një kordoni të shtrirë gome të vibrojë në mënyrë harmonike me një frekuencë të caktuar v, atëherë këto dridhje do të fillojnë të përhapen përgjatë kordonit. Dridhjet e çdo seksioni të kordonit ndodhin me të njëjtën frekuencë dhe amplitudë si dridhjet e fundit të kordonit. Por vetëm këto lëkundje janë zhvendosur në fazë në lidhje me njëra-tjetrën. Valë të tilla quhen monokromatike .

Nëse zhvendosja e fazës midis lëkundjeve të dy pikave të kordonit është e barabartë me 2n, atëherë këto pika lëkunden saktësisht njësoj: në fund të fundit, cos(2lvt+2l) = =сos2п vt . Lëkundje të tilla quhen në fazë(ndodhin në të njëjtat faza).

Distanca midis pikave më të afërta me njëra-tjetrën që lëkunden në të njëjtat faza quhet gjatësi vale.

Lidhja ndërmjet gjatësisë valore λ, frekuencës v dhe shpejtësisë së valës c. Gjatë një periudhe lëkundjeje, vala përhapet në një distancë λ. Prandaj, shpejtësia e tij përcaktohet nga formula

Që nga periudha T dhe frekuenca v lidhen me relacionin T = 1 / v

Shpejtësia e valës është e barabartë me produktin e gjatësisë së valës dhe frekuencës së lëkundjes.

Valët elektromagnetike

Tani le të kalojmë në shqyrtimin e drejtpërdrejtë të valëve elektromagnetike.

Ligjet themelore të natyrës mund të zbulojnë shumë më tepër nga sa përmbahen në faktet nga të cilat ato rrjedhin. Një nga këto janë ligjet e elektromagnetizmit të zbuluar nga Maxwell.

Ndër pasojat e panumërta, shumë interesante dhe të rëndësishme që dalin nga ligjet e Maxwell-it të fushës elektromagnetike, dikush meriton vëmendje të veçantë. Ky është përfundimi se bashkëveprimi elektromagnetik përhapet me një shpejtësi të kufizuar.

Sipas teorisë së veprimit me rreze të shkurtër, lëvizja e një ngarkese ndryshon fushën elektrike pranë saj. Kjo fushë elektrike alternative gjeneron një fushë magnetike alternative në rajonet fqinje të hapësirës. Një fushë magnetike e alternuar, nga ana tjetër, gjeneron një fushë elektrike alternative, etj.

Lëvizja e ngarkesës shkakton kështu një "shpërthim" të fushës elektromagnetike, e cila, duke u përhapur, mbulon zona gjithnjë e më të mëdha të hapësirës përreth.

Maxwell vërtetoi matematikisht se shpejtësia e përhapjes së këtij procesi është e barabartë me shpejtësinë e dritës në vakum.

Imagjinoni që një ngarkesë elektrike nuk është zhvendosur thjesht nga një pikë në tjetrën, por është vendosur në lëkundje të shpejta përgjatë një vije të caktuar të drejtë. Atëherë fusha elektrike në afërsi të ngarkesës do të fillojë të ndryshojë periodikisht. Periudha e këtyre ndryshimeve do të jetë padyshim e barabartë me periudhën e lëkundjeve të ngarkesës. Një fushë elektrike alternative do të gjenerojë një fushë magnetike që ndryshon periodikisht, dhe kjo e fundit nga ana tjetër do të shkaktojë shfaqjen e një fushe elektrike alternative në një distancë më të madhe nga ngarkesa, etj.

Në çdo pikë të hapësirës, ​​fushat elektrike dhe magnetike ndryshojnë periodikisht në kohë. Sa më larg të jetë një pikë nga ngarkesa, aq më vonë luhatjet e fushës e arrijnë atë. Rrjedhimisht, në distanca të ndryshme nga ngarkesa ndodhin lëkundje me faza të ndryshme.

Drejtimet e vektorëve oscilues të forcës së fushës elektrike dhe induksionit të fushës magnetike janë pingul me drejtimin e përhapjes së valës.

Një valë elektromagnetike është e tërthortë.

Valët elektromagnetike emetohen nga ngarkesat oshiluese. Është e rëndësishme që shpejtësia e lëvizjes së ngarkesave të tilla të ndryshojë me kalimin e kohës, d.m.th., që ato të lëvizin me nxitim. Prania e nxitimit është kushti kryesor për emetimin e valëve elektromagnetike. Fusha elektromagnetike emetohet në mënyrë të dukshme jo vetëm kur ngarkesa lëkundet, por edhe gjatë çdo ndryshimi të shpejtë të shpejtësisë së saj. Sa më i madh të jetë nxitimi me të cilin lëviz ngarkesa, aq më i madh është intensiteti i valës së emetuar.

Maxwell ishte thellësisht i bindur për realitetin e valëve elektromagnetike. Por ai nuk jetoi për të parë zbulimin e tyre eksperimental. Vetëm 10 vjet pas vdekjes së tij, valët elektromagnetike u morën eksperimentalisht nga Hertz.

Dëshmi eksperimentale e ekzistencës

valët elektromagnetike

Valët elektromagnetike nuk janë të dukshme, ndryshe nga valët mekanike, por atëherë si u zbuluan ato? Për t'iu përgjigjur kësaj pyetjeje, merrni parasysh eksperimentet e Hertz.

Një valë elektromagnetike formohet për shkak të lidhjes së ndërsjellë të fushave elektrike dhe magnetike alternative. Ndryshimi i një fushe bën që të shfaqet një tjetër. Siç dihet, sa më shpejt të ndryshojë induksioni magnetik me kalimin e kohës, aq më i madh është intensiteti i fushës elektrike që rezulton. Dhe nga ana tjetër, sa më shpejt të ndryshojë forca e fushës elektrike, aq më i madh është induksioni magnetik.

Për të gjeneruar valë elektromagnetike intensive, është e nevojshme të krijohen lëkundje elektromagnetike me një frekuencë mjaft të lartë.

Lëkundjet me frekuencë të lartë mund të merren duke përdorur një qark oscilues. Frekuenca e lëkundjes është 1/ √ LC. Nga këtu mund të shihet se sa më i vogël të jetë induktiviteti dhe kapaciteti i qarkut, aq më i madh do të jetë.

Për të prodhuar valë elektromagnetike, G. Hertz përdori një pajisje të thjeshtë, që tani quhet vibrator Hertz.

Kjo pajisje është një qark i hapur oscilues.

Ju mund të kaloni në një qark të hapur nga një qark i mbyllur nëse gradualisht lëvizni pllakat e kondensatorit larg, duke zvogëluar zonën e tyre dhe në të njëjtën kohë duke zvogëluar numrin e rrotullimeve në spirale. Në fund do të jetë vetëm një tel i drejtë. Ky është një qark i hapur oscilues. Kapaciteti dhe induktiviteti i vibratorit Hertz janë të vogla. Prandaj, frekuenca e lëkundjeve është shumë e lartë.

Në një qark të hapur, ngarkesat nuk janë të përqendruara në skajet, por shpërndahen në të gjithë përcjellësin. Rryma në një moment të caktuar kohor në të gjitha seksionet e përcjellësit drejtohet në të njëjtin drejtim, por forca e rrymës nuk është e njëjtë në seksione të ndryshme të përcjellësit. Në skajet është zero, dhe në mes arrin një maksimum (në qarqet e zakonshme të rrymës alternative, forca e rrymës në të gjitha seksionet në një moment të caktuar kohor është e njëjtë.) Fusha elektromagnetike mbulon gjithashtu të gjithë hapësirën afër qarkut .

Hertz mori valë elektromagnetike duke ngacmuar një seri impulsesh me rrymë alternative të shpejtë në një vibrator duke përdorur një burim të tensionit të lartë. Lëkundjet e ngarkesave elektrike në një vibrator krijojnë një valë elektromagnetike. Vetëm lëkundjet në vibrator kryhen jo nga një grimcë e ngarkuar, por nga një numër i madh elektronesh që lëvizin së bashku. Në një valë elektromagnetike, vektorët E dhe B janë pingul me njëri-tjetrin. Vektori E shtrihet në rrafshin që kalon nëpër vibrator dhe vektori B është pingul me këtë plan. Valët emetohen me intensitet maksimal në drejtim pingul me boshtin e vibratorit. Asnjë rrezatim nuk ndodh përgjatë boshtit.

Valët elektromagnetike u regjistruan nga Hertz duke përdorur një vibrator marrës (rezonator), i cili është e njëjta pajisje me vibratorin që lëshon. Nën ndikimin e një fushe elektrike alternative të një valë elektromagnetike, lëkundjet e rrymës ngacmohen në vibratorin marrës. Nëse frekuenca natyrore e vibratorit marrës përkon me frekuencën e valës elektromagnetike, vërehet rezonancë. Lëkundjet në rezonator ndodhin me një amplitudë të madhe kur ai ndodhet paralel me vibratorin rrezatues. Hertz i zbuloi këto dridhje duke vëzhguar shkëndija në një hendek shumë të vogël midis përçuesve të vibratorit marrës. Hertz jo vetëm që mori valë elektromagnetike, por gjithashtu zbuloi se ato sillen si llojet e tjera të valëve.