Шкала електромагнітних хвиль.
Повторити тему: Електромагнітне поле і електромагнітні хвилі.
Електромагнітні випромінювання мають єдину фізичну природу, але відрізняються частотою, а отже, й довжиною хвилі.
Довжина хвилі -це відстань, на яку поширюється електромагнітна хвиля за час, що дорівнює періоду; або: відстань між двома найближчими точками в просторі, в яких коливання вектора напруженості (вектора магнітної індукції) відбуваються однаково.
Саме різницею частот пояснюється той факт, що деякі властивості електромагнітних хвиль значно відрізняються.
Якщо розташувати всі відомі електромагнітні хвилі в порядку збільшення їхньої частоти, побачимо, що частоти можуть різнитися більш ніж у 1016 разів.
Шкала електромагнітних хвиль (або спектр) -це безперервна послідовність частот і довжин існуючих у природі електромагнітних хвиль.
Межі діапазонів умовні, тому сусідні ділянки дещо перекривають один одного.
Шкала електромагнітних хвиль поділена на ділянки, які відповідають різним діапазонам довжин і частот електромагнітних хвиль. Хвилі одного діапазону мають однаковий спосіб випромінювання та схожі властивості.
Розглянемо властивості електромагнітних хвиль різних діапазонів шкали електромагнітних хвиль:
Електромагнітні хвилі радіодіапазону застосовують:
- мобільний зв'язок;
- радіомовлення та телебачення;
- радіолокація (виявлення, розпізнання та дослідження різноманітних об'єктів);
- GPS-навігація, GPS-моніторинг (визначення розташування транспортних засобів і людей);
- зв'язок із космічними апаратами.
Електромагнітні хвилі оптичного діапазону випромінюються збудженими атомами. Інфрачервоне (теплове) випромінювання (довжина хвилі становить від 780нм до 1−2мм).
Інфрачервоні промені застосовують:
- в промисловості для сушіння лакофарбових поверхонь, деревини, зерна.
- у пультах дистанційного керування, системах автоматики, охоронних системах.
Тепловізори - прилади нічного бачення, які «відчувають» інфрачервоні хвилі довжиною 3−15мкм.
Видиме світло - область електромагнітного випромінювання, що безпосередньо сприймається людським оком (довжина хвилі 400−780нм).
Ультрафіолетове випромінювання (довжина хвилі 10−400нм).
Ультрафіолетове випромінювання, має високу хімічну активність. Застосовують для дезінфекції повітря в лікарнях і місцях великого скупчення людей.
Основне джерело природного ультрафіолетового випромінювання - Сонце.
У великих дозах ультрафіолетове випромінювання є шкідливим для здоров'я людини.
У невеликих кількостях ультрафіолет добре впливає на людину, адже сприяє виробленню вітаміну D, зміцнює імунну систему, стимулює низку важливих життєвих функцій в організмі.
Рентгенівське випромінювання (довжина хвилі 0,01−10нм) виникає внаслідок швидкого (ударного) гальмування електронів, а також у результаті процесів усередині електронних оболонок атомів.
Рентгенівське випромінювання застосовують:
- у медицині (кісткові тканини менш прозорі для рентгенівського випромінювання, ніж інші тканини організму людини, тому кістки чітко видно на рентгенограмі);
- у промисловості (для виявлення дефектів);
- у хімії (для аналізу сполук);
- у фізиці (для дослідження структури кристалів).
Рентгенівське випромінювання чинить руйнівну дію на клітини організму, тому застосовувати його потрібно надзвичайно обережно.
γ-випромінювання (довжина хвилі менша 0,05нм) випускається збудженими атомними ядрами під час ядерних реакцій, радіоактивних перетворень атомних ядер і перетворень елементарних частинок.
γ-випромінювання використовують:
- у дефектоскопії (для виявлення дефектів усередині деталей);
- у сільському господарстві та харчовій промисловості (для стерилізації харчів);
- у лікуванні онкологічних захворювань - для знищення ракових клітин (променева терапія).
Радіохвилі з різними довжинами хвиль по-різному поширюються біля поверхні Землі. Радіозв'язок здійснюють на довгих(10000−1000м), середніх(1000−100м), коротких(100−10м) та ультракоротких (менш ніж 10м) хвилях.
Ультракороткі радіохвилі:- поширюються в межах прямої видимості;- можна посилати вузькими пучками (менш розсіюються, що дозволяє застосовувати менш потужні передавачі та простіше приймати).
Ультракороткі радіохвилі застосовують для радіолокації, бездротового зв'язку, супутникового телебачення.
Стільниковий зв'язок - один із видів мобільного радіозв'язку, в основі якого лежить стільникова мережа (частотою від 450 до 3000МГц).
Основні складові стільникової мережі: стільникові телефони, базові станції, центри комутації.
Радіолокація - спосіб виявлення, розпізнання та визначення місця розташування об'єктів за допомогою радіохвиль.
Радіолокатор (радар) - забезпечує випромінювання радіохвиль, а також приймання радіохвиль, які відбиваються від об'єкта. Режими роботи радіолокатора:
- пошук (сканування) антена радіолакатора весь час сканує простір (наприклад, повертається по горизонталі й одночасно рухається вниз-угору);
- спостереження антена весь час напрямлена на обраний об'єкт. Радіосигнал, який посилає радіолокатор, являє собою дуже потужний імпульс. Щойно імпульс послано, антена радіолокатора автоматично перемикається на прийом: радіолокатор «слухає» ефір - чекає на відбитий сигнал.
Через певний інтервал часу (значно більший за тривалість імпульсу) антена знову перемикається на радіопередавач і радіолокатор посилає наступний імпульс.
Відстань s до об'єкта визначають за часом t проходження радіоімпульсу до цілі й назад.
S=c⋅t/2
Застосування радіолокації:
- повітряні, морські й океанські судна;
- аеропорти;
- морські порти;
- наукові дослідження;
- метрології;
- сільському та лісовому господарствах;
- космічні дослідження.
Повторення і узагальнення: