전자기장을 설명하는 )는 이론적으로 진공 상태의 전자기장이 전하 및 전류와 같은 소스가 없을 때 존재할 수 있음을 보여주었습니다. 소스가 없는 필드는 진공에서 빛의 속도와 동일한 유한 속도로 전파되는 파동의 형태를 갖습니다. ~와 함께= 299792458 ± 1.2m / 초. 맥스웰은 진공에서 전자기파의 전파 속도와 이전에 측정한 빛의 속도가 일치하여 빛이 전자기파라는 결론을 내릴 수 있었습니다. 이 결론은 나중에 빛의 전자기 이론의 기초를 형성했습니다.
1888년 전자파 이론은 G. Hertz의 실험에서 실험적으로 확인되었습니다. 고전압 소스와 진동기(Hertz 진동기 참조)를 사용하여 Hertz는 전자기파의 전파 속도와 길이를 결정하기 위한 미묘한 실험을 수행할 수 있었습니다. 전자기파의 전파 속도가 빛의 속도와 같다는 것이 실험적으로 확인되어 빛의 전자기적 성질을 증명합니다.
전자파의 발견 - 좋은 예실험과 이론의 상호작용. 그것은 물리학이 전기와 자기와 같이 완전히 다른 것처럼 보이는 속성을 결합하여 동일한 물리적 현상의 다른 측면을 드러내는 전자기 상호 작용을 보여줍니다. 오늘날 그것은 강하고 약한 핵 상호 작용과 중력을 포함하는 알려진 네 가지 기본적인 물리적 상호 작용 중 하나입니다. 통합된 관점에서 전자기 및 약한 핵력... 또한 다음과 같은 통합 이론인 양자 색역학(quantum chromodynamics)이 있습니다. 이 이론은 약전기와 강한 상호 작용을 다루지만 정확도는 다소 낮습니다. 설명하다 모두 기본적인 상호작용끈 이론, 양자 중력과 같은 물리학 영역의 틀 내에서 이 방향으로 집중적인 연구가 수행되고 있지만 통일된 입장에서는 아직 불가능합니다.
전자기파는 영국의 위대한 물리학자 제임스 클라크 맥스웰(James Clark Maxwell)에 의해 이론적으로 예측되었지만(아마도 1862년 "물리적 힘의 선에 대하여"라는 저서에서) 상세 설명이론은 1867년에 나왔다). 그는 부지런하고 큰 존경심을 가지고 전기 및 자기 현상과 다른 과학자들의 결과를 설명하는 Michael Faraday의 약간 순진한 그림을 엄격한 수학 언어로 번역하려고 노력했습니다. 모든 전기 및 자기 현상을 같은 방식으로 정렬한 Maxwell은 많은 모순과 대칭의 부족을 발견했습니다. 패러데이의 법칙에 따르면 교류 자기장은 전기장을 생성합니다. 그러나 교류 전기장이 자기장인지 여부는 알려지지 않았습니다. Maxwell은 전기장이 변경될 때 자기장의 발생을 설명하는 추가 항을 방정식에 추가하여 모순을 제거하고 전기장과 자기장의 대칭성을 복원했습니다. 그 당시 외르스테드의 실험 덕분에 이미 DC도체 주위에 일정한 자기장을 생성합니다. 새로운 용어는 자기장의 다른 소스를 설명하지만 일종의 가상으로 상상할 수 있습니다. 전기맥스웰이 불렀던 바이어스 전류, 도체 및 전해질의 일반적인 전류와 구별하기 위해 - 전도 전류. 결과적으로 교류 자기장은 전기장을 생성하고 전기 자기장은 자기를 생성한다는 것이 밝혀졌습니다. 그리고 Maxwell은 그러한 묶음에서 진동하는 전기장과 자기장을 생성하는 도체에서 분리되어 진공을 통해 일정하지만 매우 빠른 속도로 이동할 수 있음을 깨달았습니다. 그는이 속도를 계산했고 초당 약 30 만 킬로미터로 밝혀졌습니다.
이 결과에 충격을 받은 Maxwell은 William Thomson(특히 절대 온도 척도를 도입한 Kelvin 경)에게 다음과 같이 썼습니다. Fizeau의 광학 실험에서 계산된 빛의 속도와 일치한다는 결론을 거의 거부할 수 없습니다. 빛은 전기 및 자기 현상을 일으키는 동일한 매질의 가로 진동으로 구성됩니다.". 그리고 편지에서 더 나아가: “나는 지방에 살면서 내가 발견한 자기 효과의 전파 속도가 빛의 속도로 근접하는 것에 대해 알지 못하면서 내 방정식을 얻었습니다. 하나의 동일한 매체로서의 자기 및 발광 매체 ... "
Maxwell의 방정식은 학교 물리학 과정의 범위를 훨씬 뛰어 넘지만 너무 아름답고 간결하여 물리학 사무실의 눈에 띄는 위치에 배치되어야합니다. 왜냐하면 인간에게 중요한 자연 현상의 대부분은 다음과 같이 설명 될 수 있기 때문입니다. 이 방정식의 몇 줄에 불과합니다. 이것은 이전에 서로 다른 사실이 결합될 때 정보가 압축되는 방식입니다. 다음은 미분 표현에서 Maxwell의 방정식 유형 중 하나입니다. 존경하다.
Maxwell의 계산에서 실망스러운 결과가 얻어졌다는 점을 강조하고 싶습니다. 전기장과 자기장의 진동은 가로 방향입니다(그 자신이 항상 강조했음). 그리고 측면 진동은 다음에서만 전파됩니다. 고체그러나 액체와 기체에는 없습니다. 그 때까지 고체의 횡방향 진동 속도(단순히 음속)가 높을수록, 대략적으로 말하자면, 매체가 더 단단하고(영률이 클수록 밀도가 낮음) 수 킬로미터에 도달할 수 있다는 것이 확실하게 측정되었습니다. 초당. 횡방향 전자기파의 속도는 고체의 음속보다 거의 십만 배 더 빨랐습니다. 그리고 강성의 특성은 근원에서 고체의 음속 방정식에 포함된다는 점에 유의해야 합니다. 전자기파(및 빛)가 통과하는 매질은 엄청난 탄성 특성을 가지고 있음이 밝혀졌습니다. 매우 어려운 질문이 생겼습니다. "다른 신체가 어떻게 그런 단단한 매체를 통과하고 느끼지 못합니까?" 가상의 매체는 에테르라고 불리며 동시에 이상하고 일반적으로 말하면 상호 배타적인 속성, 즉 엄청난 탄성과 놀라운 가벼움을 나타냅니다.
Maxwell의 작업은 현대 학자들에게 충격을 주었습니다. 패러데이 자신은 놀라움으로 이렇게 적었습니다. "처음에는 그런 수학적 힘이 문제에 적용되는 것을 보고 겁이 났지만, 그 다음에는 그 질문이 그것을 잘 처리하는 것을 보고 놀랐습니다." Maxwell의 견해는 그 당시 일반적으로 알려진 전단파와 파동의 전파에 대한 모든 생각을 뒤집었다는 사실에도 불구하고 현명한 과학자들은 빛의 속도와 전자파의 일치가 근본적인 결과라는 것을 이해했습니다. 그 물리학은 중대한 돌파구를 마련할 것입니다.
불행히도 Maxwell은 일찍 사망했고 그의 계산에 대한 신뢰할 수 있는 실험적 확인을 보지 못했습니다. 20년 후(1886-89) 일련의 실험을 통해 전자기파의 생성과 수신을 입증한 하인리히 헤르츠의 실험 결과로 국제 과학적 견해가 바뀌었습니다. Hertz는 조용한 실험실에서 정확한 결과를 얻었을 뿐만 아니라 Maxwell의 견해를 열정적으로 타협하지 않고 옹호했습니다. 또한 그는 전자파의 존재에 대한 실험적 증명에 그치지 않고 전자파의 기본 특성(거울의 반사, 프리즘의 굴절, 회절, 간섭 등)을 조사하여 빛과 전자파의 완전한 동일성을 보여주었습니다.
Hertz가 있기 7년 전인 1879년에 영국의 물리학자 David Edward Hughes(Hughes - DE Hughes)도 다른 저명한 과학자들(그들 중에는 뛰어난 물리학자이자 수학자인 Georg-Gabriel Stokes도 있음)이 전파의 효과를 시연한 것이 궁금합니다. 공기 중의 전자파의. 토론의 결과 과학자들은 패러데이의 전자기 유도 현상을 본다는 결론에 이르렀다. Hughes는 화가 났고 자신을 믿지 않았고 Maxwell-Hertz 이론이 일반적으로 받아들여진 1899년에만 결과를 발표했습니다. 이 예는 과학에서 얻은 결과의 지속적인 보급과 홍보가 종종 과학적 결과 자체보다 덜 중요하다고 말합니다.
하인리히 헤르츠는 자신의 실험 결과를 다음과 같이 요약했습니다. 열복사및 전기역학적 파동".
전자파교류 전자기장의 공간에서 전파 과정을 호출합니다. 이론적으로 전자기파의 존재는 1865년 영국 과학자 맥스웰에 의해 예측되었고, 1888년 독일 과학자 헤르츠가 실험적으로 처음 발견했습니다.
Maxwell의 이론은 벡터의 진동을 설명하는 공식을 의미합니다. 축을 따라 전파하는 평면 단색 전자기파 NS, 는 방정식으로 설명됩니다.
여기 이자형그리고 시간- 순간 값, 및 이자형 m 및 시간 m - 전기장 및 자기장 강도의 진폭 값, ω - 원형 주파수, 케이파수입니다. 벡터와 진동은 동일한 주파수와 위상으로 서로 수직이며 또한 벡터에 수직 - 파동 전파 속도 (그림 3.7). 즉, 전자파는 횡방향입니다.
진공 상태에서 전자기파는 빠른 속도로 이동합니다. 유전율이 있는 환경에서 ε 투자율 µ 전자기파의 전파 속도는 다음과 같습니다.
전자기 진동의 주파수와 파장은 원칙적으로 무엇이든 될 수 있습니다. 주파수(또는 파장)에 따른 파동의 분류를 전자파 스케일이라고 합니다. 전자파는 여러 유형으로 나뉩니다.
전파파장은 10 3 ~ 10 -4 m입니다.
광파포함하다:
엑스레이 방사선 - 
.
광파는 스펙트럼의 적외선, 가시광선 및 자외선 부분을 포함하는 전자기파입니다. 가시 스펙트럼의 기본 색상에 해당하는 진공에서의 광파의 파장은 아래 표와 같습니다. 파장은 나노미터로 표시됩니다.
테이블
광파는 전자기파와 같은 성질을 가지고 있습니다.
1. 광파는 가로입니다.
2. 광파에서 벡터와 진동.
경험에 따르면 모든 유형의 영향(생리학적, 광화학, 광전 등)은 전기 벡터의 진동에 의해 발생합니다. 그는 불려 빛 벡터 .
빛 벡터의 진폭 이자형 m은 종종 문자로 표시됩니다. NS방정식 (3.30) 대신 방정식 (3.24)를 사용하십시오.
3. 진공에서 빛의 속도.
매질에서 광파의 속도는 공식 (3.29)에 의해 결정됩니다. 그러나 일반적으로 투명한 매체(유리, 물)의 경우.
광파의 경우 절대 굴절률이라는 개념이 도입되었습니다.
절대 굴절률주어진 환경에서 빛의 속도에 대한 진공에서의 빛의 속도의 비율
(3.29)에서 투명한 미디어의 경우 평등을 쓸 수 있다는 사실을 고려합니다.
진공용 ε = 1 및 N= 1. 모든 물리적 환경 N> 1. 예를 들어 물의 경우 N= 1.33, 유리용. 굴절률이 더 높은 매질을 광학 밀도라고 합니다. 절대굴절률의 비율을 상대 굴절률:
4. 광파의 주파수가 매우 높습니다. 예를 들어, 파장이 있는 적색광의 경우.
빛이 한 매질에서 다른 매질로 이동할 때 빛의 주파수는 변하지 않지만 속도와 파장은 변합니다.
진공용 -; 수요일 - 그럼
.
따라서 매질에서 빛의 파장은 진공에서 빛의 파장과 굴절률의 비율과 같습니다.
5. 광파의 주파수가 매우 높기 때문에 
, 관찰자의 눈은 개별 진동을 구별하지 않고 평균 에너지 플럭스를 인식합니다. 따라서 강도의 개념이 도입됩니다.
강함시간 간격 및 파동 전파 방향에 수직인 사이트 면적에 대한 파동이 운반하는 평균 에너지의 비율입니다.
파동 에너지는 진폭의 제곱에 비례하므로(공식 (3.25) 참조) 강도는 진폭의 제곱의 평균값에 비례합니다.
시각적 감각을 유도하는 능력을 고려한 빛의 강도 특성은 다음과 같습니다. 광속 - Ф .
6. 빛의 파동성은 간섭이나 회절과 같은 현상으로 나타난다.
전하의 진동 주파수가 변화하는 전자기파의 복사는 파장을 변화시키고 다른 특성을 얻습니다. 사람은 말 그대로 전자기파를 방출하고 수신하는 장치에 둘러싸여 있습니다. 휴대전화, 라디오, 텔레비전 방송, 의료기관의 엑스레이 기기 등입니다. 인체에도 전자기장이 있으며 매우 흥미로운 점은 각 기관마다 고유한 방사 주파수가 있다는 것입니다. 전파되는 방출된 하전 입자는 서로 상호 작용하여 진동 주파수의 변화와 에너지 생성을 유발하며, 이는 건설적 및 파괴적 목적 모두에 사용될 수 있습니다.
전자기 방사선. 일반 정보
전자기 복사는 전기장과 자기장의 상호 작용에 의해 발생하는 전자기파의 전파 상태와 강도의 변화입니다.
전자기 복사의 특성 특성에 대한 심층 연구는 다음과 같습니다.
- 전기역학;
- 광학;
- 방사선 물리학.
전자기파의 복사는 에너지가 방출되는 동안 전하의 진동으로 인해 생성되고 확산됩니다. 기계적 파동과 유사한 전파 특성을 가지고 있습니다. 가속은 전하의 이동에 내재되어 있습니다. 시간이 지남에 따라 속도가 변하며 이는 전자기파 방출의 기본 조건입니다. 파동의 힘은 가속도의 힘과 직접적으로 관련되며 그것에 정비례합니다.
정의하는 지표 형질전자기 방사선:
- 하전 입자의 진동 주파수;
- 방출된 스트림의 파장;
- 양극화.
변동하는 전하에 가장 가까운 전기장은 변화를 겪습니다. 이러한 변화에 소요된 시간 범위는 전하 진동의 시간 범위와 같습니다. 전하의 움직임은 용수철에 매달린 물체의 진동과 비교할 수 있으며 그 차이는 움직임의 빈도뿐입니다.
"복사"의 개념에는 근원지에서 가능한 한 멀리 돌진하고 거리가 증가함에 따라 강도를 잃어 파동을 형성하는 전자기장이 포함됩니다.
전자파의 전파
Maxwell의 연구와 그에 의해 발견된 전자기 법칙은 연구의 기반이 되는 사실이 제공할 수 있는 것보다 훨씬 더 많은 정보를 추출하는 것을 가능하게 합니다. 예를 들어, 전자기 법칙에 근거한 결론 중 하나는 전자기 상호 작용이 유한한 전파 속도를 갖는다는 결론입니다.
우리가 멀리서 작용 이론을 따르면, 우리는 영향을 미치는 힘을 얻습니다 전하, 정지 상태에 있는 은 인접 전하의 위치가 변경되면 표시기를 변경합니다. 이 이론에 따르면 전하는 진공을 통해 문자 그대로 "감지"하고 해당 종류의 존재를 즉시 인수합니다.
단거리 행동의 형성된 개념은 일어나고 있는 일에 대해 완전히 다른 관점을 가지고 있습니다. 움직이는 전하에는 교류 전기장이 있으며, 이는 차례로 주변 공간에서 교류 자기장의 출현에 기여합니다. 그 후, 교류 자기장은 전기 자기장의 출현을 유발하는 등 체인에서 계속됩니다.
따라서 공간에서 전하의 위치 변화로 인한 전자기장의 "교란"이 있습니다. 확산되어 결과적으로 영향을 미칩니다. 기존 필드변경하여. 이웃 요금에 도달하면 "분노"가 작용하는 힘의 지표를 변경합니다. 이것은 첫 번째 전하가 변위된 후 얼마 후에 발생합니다.
Maxwell은 전자기파의 전파 원리에 열광했습니다. 투자한 시간과 노력은 결국 성공의 왕관을 씌웠습니다. 그는 이 과정의 유한한 속도의 존재를 증명하고 이에 대한 수학적 정당성을 제시했습니다.
전자기장의 존재의 현실은 "교란"의 유한한 속도의 존재에 의해 확인되며 원자(진공)가 없는 공간에서 빛의 속도 지표에 해당합니다.
전자기 복사의 규모
우주는 수십 킬로미터에서 센티미터의 아주 작은 부분까지 다양할 수 있는 서로 다른 복사 범위와 근본적으로 다른 파장을 가진 전자기장으로 가득 차 있습니다. 그들은 지구에서 먼 거리에 위치한 물체에 대한 정보를 얻을 수 있습니다.
전자기파 길이의 차이에 대한 James Maxwell의 진술에 따라 공간에서 교류 자기장을 형성하는 기존 주파수 범위와 복사 길이의 분류를 포함하는 특수 척도가 개발되었습니다.
그들의 개발에서 G. Hertz와 PN Lebedev는 Maxwell의 진술의 정확성을 실험적으로 증명하고 빛의 복사가 원자와 분자의 자연 진동에 의해 형성되는 짧은 길이를 특징으로 하는 전자기장의 파동이라는 사실을 입증했습니다 .
범위 사이에 급격한 전환은 없지만 명확한 경계도 없습니다. 방사 주파수가 무엇이든, 눈금의 모든 점은 하전 입자의 위치 변화로 인해 나타나는 전자파를 나타냅니다. 전하의 성질은 파장의 영향을 받습니다. 지표가 변경되면 반사성, 관통력, 가시성 등이 변경됩니다.
전자기파의 특성은 진공과 물질로 가득 찬 공간 모두에서 자유롭게 전파됩니다. 우주에서 이동하는 동안 방사선은 행동을 변화시킨다는 점에 유의해야 합니다. 공허한 상태에서 방사선의 전파 속도는 변하지 않으므로 진동 주파수는 파장과 단단히 연결됩니다.
다양한 범위의 전자기파와 그 특성
전자기파에는 다음이 포함됩니다.
- 저주파. 그것들은 100KHz 이하의 진동 주파수가 특징입니다. 이 범위는 작업에 적용됩니다. 전기 장치및 모터(예: 마이크 또는 확성기, 전화 네트워크, 라디오 방송, 영화 산업 등의 분야) 에 비례 제곱근그들의 주파수. Lodge와 Tesla는 저주파의 발견과 연구에 상당한 기여를 했습니다.
- 전파. 1886년 Hertz의 전파 발견으로 전 세계에 전선을 사용하지 않고 정보를 전송할 수 있는 능력이 생겼습니다. 전파의 길이는 전파 방식에 영향을 미칩니다. 음파의 주파수와 마찬가지로 교류로 인해 발생합니다 (무선 통신 과정에서 교류는 수신기-안테나로 흐릅니다). 고주파 전파는 전파를 주변 공간으로 크게 방출하여 장거리(라디오, 텔레비전)로 정보를 전송할 수 있는 독특한 기회를 제공합니다. 이러한 종류의 마이크로파 방사는 일상 생활뿐만 아니라 우주에서의 통신에 사용됩니다. 예를 들어, 전파를 방출하는 전자 레인지는 주부에게 좋은 도우미가되었습니다.
- 적외선 복사("열"이라고도 함). 전자기 복사의 규모 분류에 따르면 적외선 전파 영역은 전파 다음과 가시 광선 앞에 위치합니다. 적외선은 열을 방출하는 모든 신체에서 방출됩니다. 이러한 방사선 소스의 예는 스토브, 물의 열 전달을 기반으로 한 난방에 사용되는 배터리, 백열등입니다. 현재까지 개발된 특수 장치열이 방출되는 완전한 어둠 속에서 물체를 볼 수 있습니다. 뱀은 눈 영역의 열을 감지하는 자연적인 센서를 가지고 있습니다. 이를 통해 먹이를 추적하고 밤에 사냥할 수 있습니다. 예를 들어 사람이 적외선을 사용하여 건물을 데우고 야채와 목재를 군사 분야에서 말리며(예: 야간 투시 장치 또는 열화상 카메라) 오디오 센터 또는 TV 및 기타 장치를 무선으로 제어합니다. 리모콘.
- 가시 광선. 그것은 적색에서 보라색까지의 빛 스펙트럼을 가지며 인간의 눈에 의해 감지됩니다. 순도 검증 각인... 다른 파장에서 방출되는 색상은 인간의 시각 인식 시스템에 전기 화학적 영향을 미치지 만이 범위의 전자파 특성 섹션에는 포함되지 않습니다.
- 자외선. 그것은 사람의 눈으로 고정되지 않으며 보라색 빛보다 파장이 짧습니다. 소량의 자외선은 치유 효과, 비타민 D의 생산을 촉진하고 살균 효과를 수행하며 중추에 긍정적인 영향을 미칩니다. 신경계... 자외선으로 환경이 과도하게 포화되면 손상이 발생합니다. 피부망막 손상이 있기 때문에 안과 의사는 여름철에 선글라스 사용을 권장합니다. 자외선은 의학에서 사용됩니다(자외선은 석영 램프), 지폐의 진위 여부를 확인하기 위해, 디스코에서 오락을 목적으로(이러한 조명은 가벼운 재료를 빛나게 함), 식품의 적합성을 결정합니다.
- 엑스레이 방사선. 그러한 파도는 인간의 눈에는 보이지 않습니다. 그들은 가시 광선 광선에 접근 할 수없는 강한 흡수를 피하면서 물질 층을 관통하는 놀라운 특성을 가지고 있습니다. 방사선은 특정 유형의 결정의 발광에 기여하고 사진 필름에 영향을 미칩니다. 질병 진단을 위해 의료 분야에서 사용 내장특정 질병 목록을 치료하기 위해 내부 장치기술의 용접뿐만 아니라 결함에 대한 제품.
- 감마 방사선. 원자핵을 방출하는 전자기 복사의 가장 짧은 파장. 파장을 줄이면 성능이 변경됩니다. 감마선은 X선보다 몇 배나 높은 투과력을 가지고 있습니다. 통과할 수 있습니다 콘크리트 벽 1미터 두께와 심지어 몇 센티미터 두께의 납 장벽을 통과할 수도 있습니다. 물질이 분해되거나 결합되는 동안 방출이 발생합니다. 구성 요소방사선이라고 불리는 원자. 이러한 파도는 목록에 포함됩니다 방사능... 핵탄두가 폭발하면 짧은 시간 동안 전자기장이 형성되는데, 이는 감마 스펙트럼의 광선과 중성자 사이의 반응의 산물입니다. 주요 요소이기도 하다. 핵무기, 손상 효과가 있는 무선 전자 장치, 유선 통신 및 전원 공급 장치를 제공하는 시스템의 작동을 완전히 차단하거나 방해합니다. 또한 핵무기가 폭발하면 많은 에너지가 방출됩니다.
결론
일정한 길이를 갖고 일정한 진동 범위에 있는 전자기장의 파동은 두 가지 모두를 가질 수 있습니다. 긍정적 인 영향인체의 적응 정도와 환경, 보조 장치의 개발 덕분에 가전 제품인간의 건강과 환경에 부정적인 영향을 미치고 심지어 파괴적인 영향을 미칩니다.
전자기파는 파장 λ 또는 관련 파동 주파수로 분류됩니다. NS... 또한 이러한 매개변수는 파동뿐만 아니라 전자기장의 양자 특성도 특성화합니다. 따라서 첫 번째 경우에는 전자파를 본 과목에서 공부하는 고전법칙으로 기술한다.
전자기파 스펙트럼의 개념을 생각해 봅시다. 전자기파의 스펙트럼자연에 존재하는 전자기파의 주파수 대역이라고 합니다.
주파수가 증가하는 순서대로 전자기 복사의 스펙트럼은 다음과 같습니다.
전자기 스펙트럼의 다른 부분은 스펙트럼의 한 부분 또는 다른 부분에 속하는 파동을 방출하고 수신하는 방식이 다릅니다. 이러한 이유로 전자기 스펙트럼의 다른 부분 사이에는 뚜렷한 경계가 없지만 각 범위는 고유한 특성과 선형 스케일의 비율에 의해 결정되는 법칙의 보급 때문입니다.
전파는 고전적인 전기 역학에 의해 연구됩니다. 적외선과 자외선은 고전 광학과 양자 물리학에서 모두 연구됩니다. X선과 감마선은 양자 및 핵 물리학에서 연구됩니다.
전자기파의 스펙트럼을 더 자세히 살펴보겠습니다.
저주파
저주파는 진동 주파수가 100KHz를 초과하지 않는 전자파입니다. 전기 공학에서 전통적으로 사용되는 주파수 범위입니다. 산업 전력 산업에서는 50Hz의 주파수가 사용되며, 여기서 라인을 통한 전기 에너지 전송 및 변압기 장치에 의한 전압 변환이 수행됩니다. 항공 및 지상 운송은 종종 중량 이점을 위해 400Hz를 사용합니다. 전기차 50Hz의 주파수에 비해 변압기 8배. 최신 세대 스위칭 전원 공급 장치는 변환 주파수를 사용합니다. 교류단위 및 수십 kHz로 소형화되고 에너지 집약적입니다.
저주파 범위와 고주파수 사이의 근본적인 차이점은 주파수의 제곱근에 비례하여 전자기파의 속도가 100kHz에서 300,000km/s에서 50Hz에서 약 7,000km/s로 떨어지는 것입니다.
전파
전파는 파장이 1mm를 초과(3×1011Hz = 300GHz 미만) 및 3km 미만(100kHz 초과)인 전자파입니다.
전파는 다음과 같이 나뉩니다.
1. 3km에서 300m 범위의 장파(10 5 Hz - 10 6 Hz = 1 MHz 범위의 주파수);
2. 300m ~ 100m 길이 범위의 중간파(10 6 Hz -3 * 10 6 Hz = 3 MHz 범위의 주파수)
3. 100m에서 10m 사이의 파장 범위의 단파(310 6 Hz-310 7 Hz = 30 MHz 범위의 주파수);
4. 파장 10m 미만의 초단파(주파수 310 7 Hz = 30 MHz 이상).
초단파는 차례로 다음과 같이 나뉩니다.
A) 미터파
B) 센티미터파;
B) 밀리미터파
파장이 1m 미만(주파수 300MHz 미만)인 파동을 마이크로파 또는 마이크로파라고 합니다.
원자의 크기에 비해 전파 파장의 값이 크기 때문에 매체의 원자 구조, 즉 매질을 고려하지 않고 전파의 전파를 고려할 수 있습니다. 현상학적으로, Maxwell의 이론을 구성하는 데 관례적인 것입니다. 전파의 양자 특성은 스펙트럼의 적외선 영역에 인접한 가장 짧은 파동과 소위 전파되는 동안에만 나타납니다. 10-12초-10-15초 정도의 지속 시간을 갖는 초단파 펄스로, 원자 및 분자 내부의 전자 진동 시간과 비슷합니다.
전파와 더 높은 주파수의 근본적인 차이는 1mm(2.7°K)에 해당하는 파동 캐리어(에테르)의 파장과 이 매질에서 전파되는 전자기파 사이의 다른 열역학적 관계입니다.
전파의 생물학적 효과
레이더 기술에서 강력한 전파 방사를 사용하는 끔찍한 희생 경험은 파장(주파수)에 따라 전파의 특정 효과를 보여주었습니다.
에 인간의 몸파괴적인 효과는 단백질 구조에서 돌이킬 수 없는 현상이 발생하는 피크 복사 전력만큼 평균에 의해 발휘되지 않습니다. 예를 들어, 1kW인 전자레인지(전자레인지)의 마그네트론의 연속 복사 전력은 오븐의 작은 밀폐(차폐) 볼륨에 있는 음식에만 영향을 미치며 근처에 있는 사람에게는 거의 안전합니다. 듀티 사이클이 1000:1(반복 주기 대 펄스 지속 시간의 비율)인 짧은 펄스에 의해 방출되는 1kW의 평균 전력에서 레이더 스테이션(레이더, 레이더)의 전력 및 따라서 1의 펄스 전력 MW는 이미 터에서 최대 수백 미터 떨어진 곳에서 인간의 건강과 생명에 매우 위험합니다. 물론 후자에서는 레이더 방사의 방향성도 역할을 하며, 이는 평균 전력보다는 펄스의 파괴적인 영향을 강조합니다.
미터파의 영향
1 메가와트 이상의 펄스 파워(P-16 조기 경보 스테이션 등)를 가진 미터 레이더 스테이션(레이더)의 펄스 발생기에서 방출되고 인간과 동물의 척수 길이에 상응하는 고강도 미터파, 축삭의 길이뿐만 아니라 이러한 구조의 전도를 방해하여 간뇌 증후군(마이크로파병)을 유발합니다. 후자는 급속한 발달(수개월에서 수년에 걸쳐), 완전 또는 부분적(수신된 펄스 방사선량에 따라 다름), 인간 사지의 돌이킬 수 없는 마비, 장 및 기타 내부 신경 분포의 붕괴로 이어집니다. 장기.
데시미터 파동에 노출
데시미터파는 인간과 동물의 폐, 간, 신장과 같은 장기를 덮는 혈관과 파장이 비슷합니다. 이것이 이 기관에 "양성" 종양(낭종)이 발생하는 이유 중 하나입니다. 혈관 표면에서 발생하는 이 종양은 정상적인 혈액 순환을 멈추고 장기 기능을 방해합니다. 그러한 종양이 수술로 제 시간에 제거되지 않으면 신체의 죽음이 발생합니다. 위험한 강도 수준의 데시미터 파동은 일부 항공기의 레이더뿐만 아니라 P-15 이동식 방공 레이더와 같은 레이더의 마그네트론에서 방출됩니다.
센티미터파에 노출
강력한 센티미터파는 백혈병("백혈병")과 같은 질병과 인간과 동물의 다른 형태의 악성 종양을 유발합니다. 이러한 질병의 발생에 충분한 강도의 파도는 센티미터 범위의 레이더 P-35, P-37 및 거의 모든 항공기 레이더에 의해 생성됩니다.
적외선, 빛 및 자외선
적외선, 빛, 자외선방사선 메이크업 전자기파 스펙트럼의 광학 영역가장 넓은 의미에서. 이 스펙트럼은 2 · 10 -6 m = 2 µm ~ 10 -8 m = 10 nm(1.5 · 10 14 Hz ~ 3 · 10 16 Hz의 주파수) 간격의 전자기 파장 범위를 포함합니다. 광학 범위의 상한은 적외선 범위의 장파장 한계와 단파장 자외선의 하한에 의해 결정됩니다(그림 2.14).
나열된 파동의 스펙트럼 영역의 근접성은 파동을 연구하는 데 사용된 방법과 도구의 유사성을 결정하고 실용적인 응용 프로그램... 역사적으로 다양한 광학 장치(간섭계, 편광판, 변조기 등)의 일부인 렌즈, 회절 격자, 프리즘, 조리개, 광학 활성 물질이 이러한 목적으로 사용되었습니다.
반면에, 스펙트럼의 광학 영역의 복사는 다양한 매체의 통과를 지배하는 일반 법칙을 가지고 있으며, 이는 광학 장치와 광학 신호의 계산 및 구성에 널리 사용되는 기하학적 광학의 도움으로 얻을 수 있습니다. 전파 채널. 적외선은 많은 절지동물(곤충, 거미 등)과 파충류(뱀, 도마뱀 등)가 볼 수 있습니다. 반도체 센서(적외선 광매트릭스)에 사용 가능하지만 지구 대기의 두께에 의해 차단됩니다. 허용하지 않는다 은하계의 모든 별의 90% 이상을 차지하는 "갈색 왜성"인 지구 표면에서 적외선 별을 관찰하십시오.
광학 범위의 주파수 폭은 약 18옥타브이며, 그 중 약 1옥타브()가 광학 범위에 속합니다. 자외선에 - 5 옥타브 ( 
), 적외선 복사 - 11옥타브(
스펙트럼의 광학 부분에서는 물질의 원자 구조로 인한 현상이 중요합니다. 이러한 이유로 광방사선의 파동 특성과 함께 양자 특성이 나타납니다.
빛
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빛, 빛, 가시광선- 인간과 영장류의 눈에 보이는 전자기 복사의 광학 스펙트럼 부분은 400 나노미터에서 780 나노미터 범위의 전자기 파장 범위, 즉 1옥타브 미만을 차지합니다. 이는 2배의 주파수 변화입니다.
쌀. 1.14. 전자파의 규모 빛 스펙트럼의 색상 순서에 대한 구두 암기: |
X선 및 감마선
X선 및 감마선 분야에서는 방사선의 양자적 특성이 부각됩니다.
엑스레이 방사선고속 하전 입자(전자, 양성자 등)의 감속 중에 발생하며 원자의 전자 껍질 내부에서 발생하는 프로세스의 결과입니다.
감마선은 원자핵 내부에서 일어나는 현상과 핵반응의 결과이다. X선과 감마선 사이의 경계는 일반적으로 주어진 복사 주파수에 해당하는 에너지 양자의 크기에 의해 결정됩니다.
X선 방사선은 20eV ~ 1MeV의 광자 에너지에 해당하는 50nm ~ 10-3nm 길이의 전자기파로 구성됩니다.
감마 방사선은 0.1 MeV 이상의 광자 에너지에 해당하는 10 -2 nm 미만의 파장을 갖는 전자기파로 구성됩니다.
빛의 전자기적 성질
빛은 전자기파 스펙트럼의 가시적인 부분이며 파장은 0.4μm에서 0.76μm 사이의 간격을 차지합니다. 광학 복사의 각 스펙트럼 구성 요소를 할당할 수 있습니다. 특정 색상... 광학 복사의 스펙트럼 구성 요소의 색상은 파장에 의해 결정됩니다. 방사선의 색상은 파장이 감소함에 따라 빨간색, 주황색, 노란색, 녹색, 시안색, 파란색, 보라색으로 바뀝니다.
빨간불 대응 최대 길이파장은 스펙트럼의 빨간색 경계를 정의합니다. 보라색 빛 - 보라색 테두리에 해당합니다.
자연광(일광, 햇빛)은 착색되지 않으며 모든 것에서 나오는 전자기파의 중첩을 나타냅니다. 사람이 볼 수 있는스펙트럼. 자연광은 여기된 원자에서 전자기파를 방출하여 발생합니다. 여기의 성질은 열, 화학, 전자기 등 다를 수 있습니다. 여기의 결과로 원자는 약 10-8초 동안 혼란스러운 방식으로 전자기파를 방출합니다. 원자 여기의 에너지 스펙트럼은 충분히 넓기 때문에 전자기파는 전체 가시 스펙트럼에서 방출되며 초기 위상은 방향과 편광이 무작위입니다. 이러한 이유로 자연광은 편광되지 않습니다. 이것은 서로 수직인 편광을 갖는 자연광의 전자기파 스펙트럼 성분의 "밀도"가 동일함을 의미합니다.
빛 범위의 고조파 전자기파를 단색... 단색 광파의 경우 주요 특성 중 하나는 강도입니다. 광파 강도파동에 의해 운반되는 에너지 플럭스 밀도(1.25)의 평균값:
포인팅 벡터는 어디에 있습니까?
(1.30) 및 (1.32)를 고려하여 식 (1.35)에 따라 유전 및 자기 투자율이 있는 균일 매체에서 전기장 진폭을 갖는 빛, 평면, 단색파의 강도 계산은 다음을 제공합니다.
전통적으로 광학 현상은 광선을 사용하여 관찰됩니다. 광선을 이용한 광학 현상의 설명은 기하학적 광학... 기하학적 광학에서 개발된 광선 궤적을 찾는 규칙은 실제로 광학 현상의 분석과 다양한 광학 장치의 구성에 널리 사용됩니다.
광파의 전자기 표현을 기반으로 광선을 정의합시다. 우선, 광선은 전자기파가 전파되는 선입니다. 이러한 이유로 광선은 전자파의 평균 Poynting 벡터가 이 선에 접선 방향으로 향하는 각 지점의 선입니다.
균일한 등방성 매질에서 평균 Poynting 벡터의 방향은 파면(등위상 표면)에 대한 법선과 일치합니다. 파동 벡터를 따라.
따라서 균일한 등방성 매질에서 광선은 전자기파의 해당 파면에 수직입니다.
예를 들어 점 단색 광원에서 방출되는 광선을 고려하십시오. 기하학적 광학의 관점에서, 복수의 광선은 방사 방향으로 소스 지점에서 방출됩니다. 빛의 전자기적 본질의 관점에서 볼 때 구형 전자기파는 소스 지점에서 전파됩니다. 소스로부터 충분히 먼 거리에서 국부적으로 구형파가 평면이라고 가정하면 파면의 곡률을 무시할 수 있습니다. 파면 표면을 다수의 국부적으로 평평한 단면으로 나누면 평면파가 전파되는 각 단면의 중심을 통해 법선을 그리는 것이 가능합니다. 기하학적 광학 해석에서 빔. 따라서 두 접근 방식 모두 고려된 예에 대해 동일한 설명을 제공합니다.
기하학적 광학의 주요 임무는 빔의 방향(궤적)을 찾는 것입니다. 궤적 방정식은 소위 최소값을 찾는 변형 문제를 해결한 후 발견됩니다. 필요한 궤적에 대한 조치. 이 문제의 엄격한 공식과 솔루션에 대한 세부 사항으로 들어가지 않고 광선이 전체 광학 길이가 가장 작은 궤적이라고 가정할 수 있습니다. 이 진술은 페르마의 원리의 결과입니다.
광선의 궤적을 결정하기 위한 변형 접근 방식은 불균일한 매질에 적용될 수 있습니다. 굴절률이 매질의 점 좌표의 함수인 매질. 함수가 비균질 매질에서 파면 표면의 모양을 설명하는 경우 eikonal 방정식으로 알려진 편미분 방정식의 해와 해밀턴 - 야코비 방정식과 같은 분석 역학의 해에서 찾을 수 있습니다.
따라서 전자기 이론의 기하학적 광학 근사의 수학적 기초는 eikonal 방정식 또는 다른 방식으로 진행하여 광선의 전자기파 필드를 결정하는 다양한 방법에 의해 형성됩니다. 기하학적 광학 근사는 소위 계산을 위해 무선 전자 장치에서 실제로 널리 사용됩니다. 준광학계.
결론적으로 맥스웰 방정식을 풀고 입자의 운동을 설명하는 해밀턴-자코비 방정식에서 방향이 결정되는 광선을 사용하여 파동 위치에서 동시에 빛을 기술하는 능력은 명백한 이원론의 표현 중 하나입니다. 알려진 바와 같이 양자 역학의 논리적으로 모순되는 원리를 공식화하게 만든 빛.
사실 전자기파의 성질에는 이원론이 없습니다. 막스 플랑크가 1900년 그의 고전 저서 "복사 스펙트럼에 관하여"에서 보여주듯이, 전자기파는 개별적으로 양자화된 주파수의 진동입니다. V그리고 에너지 전자 = hv, 어디 h = 상수, 방송중에. 후자는 측정에 의해 불연속의 안정적인 속성을 가진 초유체 매체입니다. 시간는 플랑크 상수입니다. 에테르가 초과 에너지에 노출되면 hv복사하는 동안 양자화된 "와류"가 형성됩니다. 정확히 동일한 현상이 모든 초유체와 그 안에 포논의 형성-음향 복사량에서 관찰됩니다.
막스 플랑크의 1900년 발견과 1887년 하인리히 헤르츠가 발견한 광전 효과의 조합으로 1921년 노벨 위원회는 알버트 아인슈타인에게 상을 수여했습니다.
1) 정의에 따르면 옥타브는 임의의 주파수 w와 2w와 동일한 2차 고조파 사이의 주파수 범위입니다.
2. 상대주의에서 "빛"은 그 자체로 신화적인 현상이지, 어떤 물리적 환경의 흥분인 물리적 파동이 아니다. 상대주의적 "빛"은 무에 있는 무의 흥분입니다. 진동 매체가 없습니다.
3. 상대주의에서는 시간 조작(감속)이 가능하므로 모든 과학의 기본이 되는 인과관계의 원칙과 엄격한 논리의 원칙을 위반합니다. 상대주의에서는 빛의 속도로 시간이 멈춥니다(따라서 광자의 주파수에 대해 이야기하는 것은 터무니없는 일입니다). 상대주의에서는 미약한 속도로 움직이는 쌍둥이 나이의 상호 과잉에 대한 진술, 그리고 어떤 종교에 내재된 논리의 다른 조롱과 같은 마음에 대한 그러한 폭력이 가능합니다.
