Подготовьтесь к сдаче ЕГЭ интересно и эффективно!
Шкала электромагнитных излучений: распределение электромагнитных волн
13699

Шкала электромагнитных излучений: распределение электромагнитных волн

Содержание:





Факт, что в природе не существует электромагнитных волн (ЭМВ) всех длин от 0 до ∞, физиками неоспорим. Причина ограничений кроется в двойственности их природы. Они одновременно обладают корпускулярными и волновыми свойствами – являются волной и потоком элементарных частиц. Для простоты классификации при решении практических задач создана шкала электромагнитных колебаний.

Свойства электромагнитных волн

Спектральная характеристика ЭМ-излучения базируется на:

  • Длине волны – расстоянии, где она пребывает в одной фазе.
  • Частоте – количество повторений за единицу времени (секунду).
  • Энергии фотона, который переносит волны.

Частота колебаний вычисляется как: λ = сn / υ, где:

  • с – скорость ЭМВ в вакууме;
  • υ – в среде;
  • n – коэффициент преломления.

Последний всегда больше единицы, значит, в любом веществе электромагнитная волна распространяется медленнее, чем в физическом вакууме.

Таблица свойств электромагнитных волн, присущих излучению любой частоты из спектра.

Особенность

Пояснение

Подчинение закону отражения

Углы падения и отражения равны. Отношение синуса первого к синусу второго – величина постоянная, она пропорциональна отношению скоростей распространения в обеих средах.

Дифракция

Отклонение волн от прямолинейной траектории у края преград для их огибания, при прохождении отверстий.

Интерференция

Способность когерентных волн к наложению, вследствие которого они усиливаются либо гасятся в определённых местах.

Дисперсия

Зависимость коэффициента преломления от частоты излучения.

Поглощение

Отчасти поглощаются при переходе между средами.

Сохранение частоты

Частота при переходе ЭМВ между средами сохраняется.

Поперечное распространение

Электромагнитные излучения всегда поперечны.

Преломление

На границе сред основное излучение проходит далее, преломляясь, часть – отражается тем сильнее, чем меньше частота волны.



Шкала электромагнитных излучений 

Физики условно разделили колебания электромагнитной природы на спектры, о которых большинство, наверное,  слышали.

Гамма-излучение (γ)

Сверхкороткие излучения длиной до 0,01 нм или ангстрема с потенциалом 124 кэВ. Возникают вследствие одноимённого радиоактивного распада; это приходящие из космического пространства лучи. Прозрачны практически для всех соединений на Земле, разрушительно влияют на живую материю.

Рентгеновское

Появляются вследствие сильного разгона заряженных частиц или переходах электронов между оболочками с огромной разницей потенциалов в атомах. Для них невозможно изготовить линзу из-за длины волны, сравнимой с размерами атомов. Оптические системы строятся с применением алмазов.

Ультрафиолетовое

Ультрафиолет близок к видимому спектру, при определённых условиях человеческий глаз замечает излучения близкие к 400 нм. Основной источник – Солнце. Обладает разнообразным воздействием на биологические ткани, эффект зависит от длины волны. 

Оптическое

Видимый для человека спектр лежит в диапазоне 400–740 нм. Лучи легко преодолевают атмосферу, отражаются и поглощаются в оптических установках. Появляются вследствие явлений флюоресценции, протекания химических реакций, свечения Солнца, ламп и светодиодов.

Инфракрасное

Излучение, ощущаемое человеком как тепло. Исходит от нагретых поверхностей, чем они горячее, тем короче волна и выше энергия.

Терагерцовое

Неионизирующие субмиллиметровые лучи. Проводятся диэлектриками и поглощаются проводниками (за редким исключением). Применяются в системах безопасности, медицине – томографы.

Радиоволны

Самый широкий спектр, наиболее применяемый человеком для обмена информацией в пределах планеты и ближнего космоса.

Таблица спектров электромагнитных волн.

Название лучей

Частота

Источник

Энергия

Длина волны, нм

Гамма

1020 Гц

Космос, ускорители частиц, радиоактивные материалы

124 000 эВ

До 0,01

Рентгеновские

1018-1020 Гц

Рентгеновские трубки, ускорители частиц

От 10 эВ

0,01–0,1 – жёсткое излучение;

0,1–10 – мягкое

Ультразвуковое

7,5⋅1014-3⋅1016 Гц

Солнце, разнообразные искусственные лампы, лазеры

3,10–12,4 эВ

100–400

Оптическое (видимый свет)

3,84 – 7,89 ⋅ 1014 Гц

Солнце, световая техника, химические реакции

1,59–3,26 эВ

380-400–740-790 нм

Инфракрасное

300 ГГц — 430 ТГц

Электрические разряды в газах, раскалённые (горячие) тела

1,1 мэВ – 1,6 эВ

740-790 нм – 1-2 мм

Терагерцовое

3·1011 — 3·1012 Гц

Лазеры на свободных электронах

1,6 мэВ – 12,4 мэВ

0,1 – 1 мм

Радиоволновое

300 ГГц – 0,03 Гц

Вспышки молний, космические объекты, техника

12,4 мэВ — 12,4 фэВ

0,1 мм – 10 млн км

Шкала электромагнитных излучений в графическом виде.

Шкала электромагнитных излучений

Естественно, на картинке реальные масштабы спектров не изобразить, у них слишком разнятся диапазоны.

Поделитесь в социальных сетях:
23 сентября 2021, 21:30


Как вы считаете, материал был полезен?

Для оценки комментариев необходимо «войти на сайт».
×
×