Образовака🌡️ Физика11 классКолебания и волны

Виды электромагнитного излучения

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 180.

Согласно законам электродинамики Максвелла, заряды, движущиеся с ускорением, излучают электромагнитные волны. Свойства этого излучения существенно меняются с частотой: чем выше частота, тем меньше длина волны и тем выше энергия излучения. Поговорим кратко об электромагнитных волнах, видах излучений и их особенностях.

Электромагнитное излучение

Электромагнитное излучение — это распространяющаяся в пространстве структура вихревого электрического и магнитного поля:

Рис. 1. Электромагнитная волна в пространстве.

Основными характеристиками электромагнитного излучения являются его амплитуда и частота. Интенсивность электромагнитного поля монотонно падает с расстоянием. Влияние же частоты на распространение электромагнитного излучения значительно сложнее. Поэтому основанием для выделения видов электромагнитного излучения является именно его частота.

Рис. 2. Частота электромагнитных колебаний.

Можно выделить следующие виды электромагнитного излучения.

Излучение низкой частоты

Частота: $10^4$ Гц и менее.
Длина волны: $3\times10^4$м и более.

Электромагнитное излучение низкой частоты легко распространяется во многих средах. Однако такое излучение достаточно сложно генерировать. Кроме того, низкая частота обуславливает малую информационную емкость такого излучения.

Поэтому излучение низкой частоты используется лишь в некоторых научных исследованиях Земли. В основном же слабое электромагнитное излучение сопровождает работу большинства электрических машин из-за того, что они используют электрический ток промышленной частоты 50–60 Гц.

Радиоволны

Частота: $10^4 – 10^{11}$ Гц.
Длина волны: $3\times10^{-3} – 3\times10^{4}$м.

Электромагнитное излучение данного диапазона называется радиоволнами. Вся радиосвязь проводится именно в этом диапазоне. Радиоволны достаточно хорошо распространяются в атмосфере, способны проходить сквозь непроводящие препятствия. Кроме того, на частотах до 30 Мгц радиоволны способны отражаться от верхних слоев атмосферы, что обуславливает возможность связи на больших расстояниях.

По мере увеличения частоты у радиоволн повышается информационная емкость, поэтому, к примеру, телевидение и сотовая связь работают на частотах порядка сотен мегагерц.

Самые высокочастотные радиоволны (1 ГГц и выше) хорошо отражаются от препятствий, поэтому используются для радиолокации.

Световой диапазон

Частота: $10^{11} – 10^{18}$ Гц.
Длина волны: $3\times10^{-10} – 3\times10^{-3}$м.

Электромагнитное излучение в данном диапазоне распространяется подобно видимому свету, поэтому диапазон называется световым. Однако видимый свет в нём занимает лишь узкую полосу частот $3.5\times 10^{14}$ Гц – $7.5\times 10^{14}$ Гц. Более низкие частоты занимает инфракрасное излучение, которое генерируют все нагретые тела. Более высокие частоты занимает ультрафиолетовое излучение, генерируемое с помощью специальных УФ-ламп.

Излучение в данном диапазоне хорошо распространяется в атмосфере и при этом отражается от твердых и жидких поверхностей. Это обуславливает развитие зрительного анализатора у большинства живых существ.

Рентгеновские лучи

Частота: $10^{18} – 10^{20}$ Гц
Длина волны: $3\times10^{-12} – 3\times10^{-10}$м

Рентгеновские лучи имеют малую длину волны, и для их генерации используются специальные приборы, где электроны, разогнанные до больших скоростей, резко тормозятся в веществе.

Электромагнитное излучение в рентгеновском диапазоне обладает большой проникающей способностью, подвержено дифракции на атомах и по-разному ослабляется разными веществами. Это позволяет использовать данный диапазон в медицине, дефектоскопии и рентгеноструктурном анализе.

Гамма-излучение

Частота: $10^{20}$ Гц и выше.
Длина волны: $3\times10^{-12}$м и меньше.

Гамма-излучение — это фотоны высокой энергии, длина волны которых сопоставима с размерами атомного ядра. Генерируется оно при ядерных реакциях, обладает очень большой проникающей способностью. Находит применение в исследованиях космоса, поскольку гамма-кванты высоких энергий являются частью космического излучения. Кроме того, ограниченное применение гамма-излучение находит в медицине.

Что мы узнали?

Электромагнитное излучение подразделяется на виды в зависимости от частоты. Условно весь диапазон излучения делится на поддиапазоны (начиная от самого высокочастотного к низкочастотным): гамма-излучение, рентгеновские лучи, световой диапазон, радиоволны, низкочастотное излучение.