Электромагнитные волны в физике: что это, уравнение формулы

Вся материя является источником электромагнитных волн, взаимодействует с ними. Перенос тепловой энергии, зрение, сотовая, спутниковая связь, беспроводной интернет, радио невозможны без электромагнитного поля. Его теоретические основы заложены во второй половине XIX века. Кратко рассмотрим, что называют электромагнитным излучением (ЭМИ) или волнами. Разберёмся с основными характеристиками, частотными диапазонами волновой энергии.

Что такое электромагнитные волны в физике

Свет, приходящий к нам от Солнца, излучения от других космических тел распространяются через нематериальную среду – силовые поля. ЭМИ образуется и перемещаются благодаря электромагнитному полю (ЭМП). Электрический заряд окутывается электрическим полем, а когда он начинает двигаться – его силовое поле становится переменным – вокруг частицы появляется и магнитное.

В принципе, носители электричества всегда подвижны, поэтому отдельно силовые поля (магнитное и электрическое) не рассматривают. 

Электромагнитная волна является порождением движущегося носителя электрического заряда или переменного электрического поля, она переносит в пространстве возмущение ЭМП. К ЭМИ относят составляющую силовых полей, способную распространяться далеко от источника излучения и минимально затухать вследствие взаимодействия с материей, то есть перемещающееся в пространстве ЭМП.

Электромагнитное взаимодействие называется близкодействием – силовые поля оказывают воздействие на среду, в которой распространяются. Это объясняет ограниченную скоростью света скорость перемещения электромагнитных полей в среде. Отсюда следует, что наш мир представлен не только материей, но и разнообразными полями.

Полевая энергия в XX веке стала основной для человечества. Люди научились передавать с её помощью информацию на расстояние в сотни тысяч километров, несмотря на недоскональную изученность полей, их взаимодействия с материей. 

Электромагнитную волну можно описать уравнением: F = Eq, где:

• F – сила Кулона;
• E – коэффициент пропорциональности – напряженность поля;
• q – величина заряда.

Частотные диапазоны

ЭМВ делят по частотным диапазонам.

1. Радиоволны – в свою очередь разделяются на пять диапазонов: от сверхдлинных частотой до 30 000 Гц и длиной (l) от 10 000 м до ультракоротких: длина – до 1 мм, частота – до 300 ГГц.


2. Инфракрасные или тепловое излучение – волны длиной 780 нм – 1 мм, возникают вследствие выполнения механической работы, горения, электрического воздействия.


3. Оптические или видимые лучи: 380-780 нм – воспринимаются человеческим глазом.


4. Ультрафиолет – вызывается действием ускоренных носителей электрических зарядов: 10 нм – 380 нм.


5. Рентгеновские – высокоэнергетические высокочастотные лучи: лежат между ультрафиолетовыми и гамма.


6. Гамма-излучение – короче 5 пм – радиоактивный распад.

Если кратко, электромагнитные волны – это распространяющиеся на значительные расстояния возмущения силовых полей, которые слабо затухают со временем.