Tagad pāriesim pie elektromagnētisko viļņu īpašību un īpašību apsvēršanas. Viena no elektromagnētisko viļņu īpašībām ir blīvums elektromagnētiskā radiācija.
Apsveriet virsmu ar laukumu S, caur kuru elektromagnētiskie viļņi pārnes enerģiju.
Elektromagnētiskā starojuma I plūsmas blīvums attiecas uz elektromagnētiskās enerģijas W attiecību, kas laikā t iet caur virsmu, kuras laukums S ir perpendikulārs stariem, pret laukuma S reizinājumu ar laiku t.
Radiācijas plūsmas blīvumu SI izsaka vatos uz vienu kvadrātmetru(W / m 2). Šo vērtību dažreiz sauc par viļņa intensitāti.
Pēc vairāku pārveidojumu veikšanas mēs iegūstam, ka I = w c.
tas ir, starojuma plūsmas blīvums ir vienāds ar elektromagnētiskās enerģijas blīvuma un tā izplatīšanās ātruma reizinājumu.
Mēs vairāk nekā vienu reizi esam tikušies ar reālu pieņemšanas avotu idealizāciju fizikā: materiālais punkts, ideālā gāze utt. Šeit mēs satiksim vēl vienu.
Starojuma avots tiek uzskatīts par punktveida, ja tā izmēri ir daudz mazāki par attālumu, kurā tiek novērtēta tā ietekme. Turklāt tiek pieņemts, ka šāds avots sūta elektromagnētiskos viļņus visos virzienos ar tādu pašu intensitāti.
Apskatīsim starojuma plūsmas blīvuma atkarību no attāluma līdz avotam.
Enerģija, ko elektromagnētiskie viļņi nes sev līdzi, laika gaitā izplatās pa arvien lielāku virsmu. Tāpēc enerģija, kas tiek pārnesta caur laukuma vienību laika vienībā, t.i., starojuma plūsmas blīvums, samazinās līdz ar attālumu no avota. Ir iespējams noskaidrot starojuma plūsmas blīvuma atkarību no attāluma līdz avotam, novietojot punktveida avotu sfēras ar rādiusu centrā R. sfēras virsmas laukums S = 4 n R ^ 2. Ja pieņemam, ka avots izstaro enerģiju W visos virzienos laikā t
Starojuma plūsmas blīvums no punktveida avota samazinās apgriezti proporcionāli attāluma līdz avotam kvadrātam.
Tagad aplūkosim starojuma plūsmas blīvuma atkarību no frekvences. Kā zināms, elektromagnētisko viļņu starojums notiek ar lādētu daļiņu paātrinātu kustību. Spriedze elektriskais lauks un magnētiskā indukcija elektromagnētiskais vilnis proporcionāls paātrinājumam a izstarojošas daļiņas. Paātrinājums plkst harmoniskas vibrācijas proporcionāls frekvences kvadrātam. Tāpēc elektriskā lauka stiprums un magnētiskā indukcija ir proporcionāli frekvences kvadrātam
Elektriskā lauka enerģijas blīvums ir proporcionāls lauka intensitātes kvadrātam. Enerģija magnētiskais lauks proporcionāls magnētiskās indukcijas kvadrātam. Kopējais enerģijas blīvums elektromagnētiskais lauks ir vienāds ar elektriskā un magnētiskā lauka enerģijas blīvuma summu. Tāpēc starojuma plūsmas blīvums ir proporcionāls: (E ^ 2 + B ^ 2). No tā mēs iegūstam, ka I ir proporcionāls w ^ 4.
USE kodētāja tēmas: elektromagnētisko viļņu īpašības, Dažādi elektromagnētiskais starojums un to pielietojums.
Svarīgākais elektrodinamikas rezultāts, kas izriet no Maksvela vienādojumiem (par Maksvela vienādojumiem runa nav pirmā reize, bet paši vienādojumi netiek izrakstīti vienlaicīgi. Neko darīt – šie vienādojumi joprojām ir pārāk sarežģīti tev.Ar tiem iepazīsies otrajā kursā, kad apgūsi nepieciešamās tēmas no augstākās matemātikas), vai elektromagnētiskā mijiedarbība tiek pārraidīta no viena telpas punkta uz otru nevis acumirklī, bet ar ierobežotu ātrumu... Vakuumā elektromagnētiskās mijiedarbības izplatīšanās ātrums sakrīt ar gaismas ātrumu, m/s.
Apsveriet, piemēram, divus lādiņus miera stāvoklī, kas atrodas zināmā attālumā viens no otra. Viņu mijiedarbības stiprumu nosaka Kulona likums. Pārvietosim vienu no lādiņiem; saskaņā ar Kulona likumu mijiedarbības spēks mainīsies acumirklī – otrais lādiņš uzreiz “sajutīs” pirmā lādiņa stāvokļa izmaiņas. To apgalvoja liela attāluma darbības teorija (tālās un tuvās darbības teorijas tika apspriestas bukletā "Elektriskā lauka stiprums").
Tomēr patiesībā situācija ir atšķirīga. Kustinot lādiņu elektriskais lauks tās tuvumā mainās un ģenerē magnētisko lauku. Šis magnētiskais lauks ir arī mainīgs, savukārt ģenerē mainīgu elektrisko lauku, kas atkal rada mainīgu magnētisko lauku utt. Kosmosā sāk izplatīties elektriskā lauka stipruma svārstību un magnētiskā lauka indukcijas process - elektromagnētiskais vilnis... Pēc kāda laika šis elektromagnētiskais vilnis sasniegs otro lādiņu; tikai tad - ne uzreiz! - viņš un "sajūt", ka ir mainījusies pirmā lādiņa pozīcija.
Elektromagnētisko viļņu esamību paredzēja Maksvels, un tas saņēma izcilu apstiprinājumu Herca eksperimentā.
Herca eksperiments: atvērta svārstību ķēde
Elektromagnētiskajiem viļņiem jābūt pietiekami intensīviem, lai tos varētu novērot eksperimentāli.
Ir viegli saprast, ka jo intensīvāki būs elektromagnētiskie viļņi, jo ātrāk mainīsies lādiņu pozīcija, kas izstaro šos viļņus. Patiešām, šajā gadījumā elektriskais lauks lādiņu tuvumā mainās ar lielāku ātrumu un rada lielāku magnētisko lauku; tas savukārt mainās tikpat ātri un rada lielāku elektrisko lauku utt.
It īpaši, intensīvus elektromagnētiskos viļņus ģenerē augstas frekvences elektromagnētiskie viļņi.
Elektromagnētiskās vibrācijas tiek radītas labi zināmā svārstību ķēdē.
Uzlādes un strāvas svārstību frekvence ķēdē ir vienāda ar:
(1)
Vektori vibrē ar tādu pašu frekvenci noteiktā telpas punktā. Tādējādi pēc formulas (1) aprēķinātā vērtība arī būs .
Lai palielinātu svārstību biežumu ķēdē, ir jāsamazina kondensatora kapacitāte un spoles induktivitāte.
Taču eksperimenti ir parādījuši, ka lieta neaprobežojas tikai ar vienu augstu svārstību frekvenci. Vēl viens faktors ir būtisks intensīvu elektromagnētisko viļņu veidošanai: mainīgam elektromagnētiskajam laukam, kas ir elektromagnētisko viļņu avots, ir jāaizņem pietiekami liela platība.
Tikmēr parastajā svārstību ķēdē, kas sastāv no kondensatora un spoles, mainīgais elektriskais lauks gandrīz pilnībā ir koncentrēts nelielā laukumā kondensatora iekšpusē, bet mainīgais magnētiskais lauks - nelielā laukumā spoles iekšpusē. Tāpēc pat pie pietiekami augstas svārstību frekvences šāda svārstību ķēde izrādījās nepiemērota elektromagnētisko viļņu emisijai.
Kā panākt augstfrekvences elektromagnētiskā lauka aizņemtās platības palielināšanos? Hertz atrada skaistu un ģeniāli vienkāršu risinājumu - atvērta svārstību ķēde.
Ņemsim parasto svārstību ķēdi (1. att., pa kreisi). Sāksim samazināt spoles apgriezienu skaitu - no tā samazināsies tās induktivitāte. Tajā pašā laikā mēs samazinām kondensatora plākšņu laukumu un izstumjam tās atsevišķi - tas noved pie kondensatora kapacitātes samazināšanās un elektriskā lauka aizņemtās telpiskās platības palielināšanās. Šī starpsituācija ir parādīta attēlā. 1 vidū.
Rīsi. 1. Parastās svārstību ķēdes pārveidošana par atvērtu
Kur mēs turpināsim šo procesu? Spole tiek pilnībā likvidēta, pārvēršoties par vadītāja gabalu. Kondensatora plāksnes pārvietojas pēc iespējas tālāk un nonāk šī vadītāja galos (1. att. pa labi). Atliek samazināt plākšņu izmērus līdz robežai - un jūs iegūsit visparastāko taisnvirziena stieni! Šī ir atvērta svārstību ķēde (2. att.).
Rīsi. 2. Atvērta svārstību ķēde
Kā redzat, Herca ideja par atvērtu svārstību ķēdi ļāva "nogalināt divus putnus ar vienu akmeni":
1) stieņa kapacitāte un induktivitāte ir ļoti maza, tāpēc tajā tiek ierosinātas ļoti augstas frekvences svārstības; 2) mainīgais elektromagnētiskais lauks aizņem diezgan lielu telpas laukumu ap stieni.
Tāpēc šāds stienis var kalpot kā pietiekami intensīvu elektromagnētisko viļņu avots.
Bet kā ierosināt elektromagnētiskās svārstības stienī? Hercs izgrieza stieni vidū, nobīdīja pusītes nelielā attālumā (izveidojot tā saukto izlādes spraugu) un savienoja tās ar augstsprieguma avotu. Tas izslēdzās Hertz izstarojošs vibrators(3. att.; stieples gali izplūdes spraugā tika piegādāti ar mazām bumbiņām).
Rīsi. 3. Izstarojošais vibrators Hertz
Kad spriegums starp lodītēm pārsniedza pārrāvuma spriegumu, izlādes spraugā uzlēca dzirkstele. Dzirksteles pastāvēšanas laikā ķēde tika slēgta, un stienī radās elektromagnētiskās svārstības - vibrators izstaroja elektromagnētiskos viļņus.
Hertz šos viļņus ierakstīja, izmantojot uztverošais vibrators- vadītājs ar lodītēm izlādes spraugas galos (4. att.). Uztvērējs vibrators atradās zināmā attālumā no izstarojošā vibratora.
Rīsi. 4. Hertz uztverošais vibrators
Uztvērējā vibratorā ierosināts mainīgs elektromagnētiskā viļņa elektriskais lauks maiņstrāva... Ja šīs strāvas frekvence sakrita ar uztverošā vibratora dabisko frekvenci, tad radās rezonanse, un izlādes spraugā uzlēca dzirkstele!
Šīs dzirksteles klātbūtne, kas parādījās pilnībā izolēta vadītāja galos, skaidri norādīja uz elektromagnētisko viļņu esamību.
Elektromagnētisko viļņu īpašības
Elektromagnētisko viļņu emisijai lādiņai nav jāveic svārstību kustība; galvenais, lai lādiņam būtu paātrinājums. Jebkurš lādiņš, kas kustas ar paātrinājumu, ir elektromagnētisko viļņu avots... Šajā gadījumā starojums būs intensīvāks, jo lielāks būs uzlādes paātrinājuma modulis.
Tātad priekš vienmērīga kustība ap apli (teiksim, magnētiskajā laukā) lādiņam ir centripetālais paātrinājums, un tāpēc tas izstaro elektromagnētiskos viļņus. Ātrie elektroni gāzizlādes caurulēs, atsitoties pret sienām, tiek palēnināti ar ļoti lielu paātrinājumu modulī; tāpēc pie sienām tiek ierakstīts rentgens augsta enerģija (tā sauktā bremsstrahlung).
Elektromagnētiskie viļņi izrādījās šķērsvirziena- elektriskā lauka intensitātes un magnētiskā lauka indukcijas vektoru svārstības notiek plaknē, kas ir perpendikulāra viļņu izplatīšanās virzienam.
Apsveriet, piemēram, lādiņa starojumu, kas veic harmoniskas svārstības ar frekvenci pa asi ap izcelsmi. Elektromagnētiskie viļņi no tā virzās visos virzienos - jo īpaši pa asi. attēlā. 5 parāda izstarotā elektromagnētiskā viļņa struktūru lielā attālumā no lādiņa noteiktā laika momentā.
Rīsi. 5. Sinusoidālais elektromagnētiskais vilnis
Viļņa ātrums ir vērsts pa asi. Vektori un katrā ass punktā veic sinusoidālas svārstības pa asīm un attiecīgi mainot fāzi.
Īsākā vektora rotācija pret vektoru vienmēr ir pretēji pulksteņrādītāja virzienam, skatoties no vektora gala.
Jebkurā fiksētā laika momentā vektoru moduļa vērtību sadalījums pa asi ir divi fāzes sinusoīdi, kas atrodas perpendikulāri viens otram plaknēs un attiecīgi. Viļņa garums ir attālums starp diviem tuvākajiem punktiem uz ass, kurā lauka vērtības svārstās vienā un tajā pašā fāzē (jo īpaši starp diviem tuvākajiem lauka maksimumiem, kā parādīts 5. attēlā).
Biežumu, ar kādu vērtības mainās noteiktā telpas punktā, sauc elektromagnētiskā viļņa frekvence; tas sakrīt ar izstarojošā lādiņa svārstību frekvenci. Elektromagnētiskā viļņa garums, tā biežums un izplatīšanās ātrums c ir saistīts ar attiecību standartu visiem viļņiem:
(2)
Eksperimenti ir parādījuši, ka elektromagnētiskajiem viļņiem ir tādas pašas pamatīpašības kā citiem viļņu procesiem.
1. Viļņu atspoguļojums... Elektromagnētiskie viļņi atstarojas no metāla loksnes – to atklāja Hertz. Šajā gadījumā atstarošanas leņķis ir vienāds ar krišanas leņķi.
2. Absorbējot viļņus... Elektromagnētiskie viļņi, ejot cauri dielektriķim, tiek daļēji absorbēti.
3. Viļņu refrakcija... Elektromagnētiskie viļņi maina savu izplatīšanās virzienu, pārejot no gaisa uz dielektriķi (un parasti divu dažādu dielektriķu saskarnē).
4. Viļņu traucējumi... Hercs novēroja divu viļņu traucējumus: pirmais nāca uz uztverošo vibratoru tieši no izstarojošā vibratora, otrs pēc sākotnējās atstarošanas no metāla loksnes.
Mainot uztverošā vibratora pozīciju un fiksējot traucējumu maksimumu pozīcijas, Hercs izmērīja viļņa garumu. Dabisko vibrāciju frekvence uztverošajā vibratorā bija zināma Hercam. Izmantojot formulu (2), Hertz aprēķināja elektromagnētisko viļņu izplatīšanās ātrumu un ieguva aptuveni m / s. Tieši šādu rezultātu paredzēja Maksvela teorija!
5. Viļņu difrakcija... Elektromagnētiskie viļņi iet ap šķēršļiem, kuru izmēri ir samērojami ar viļņa garumu. Piemēram, radioviļņi, kuru viļņa garums ir vairāki desmiti vai simti metru, liecas ap mājām vai kalniem, kas atrodas to izplatīšanās ceļā.
Radiācijas plūsmas blīvums
Elektromagnētiskie viļņi pārnes enerģiju no vienas telpas zonas uz otru. Līdzi tiek nodota enerģija stariem- iedomātas līnijas, kas norāda viļņu izplatīšanās virzienu (nedodam striktu stara jēdziena definīciju un ceram uz jūsu intuitīvo izpratni, ar ko pagaidām pietiks).
Vissvarīgākais elektromagnētisko viļņu enerģijas raksturlielums ir starojuma plūsmas blīvums.
Iedomājieties platformu ar laukumu, kas ir perpendikulārs stariem. Pieņemsim, ka laikā vilnis pārnes enerģiju caur šo zonu. Tad starojuma plūsmas blīvums ir definēts pēc formulas:
(3)
Citiem vārdiem sakot, starojuma plūsmas blīvums ir enerģija, kas tiek pārnesta caur laukuma vienību (perpendikulāri stariem) laika vienībā; vai, līdzvērtīgi, starojuma jauda, kas tiek pārnesta uz laukuma vienību. Radiācijas plūsmas blīvuma mērvienība ir W / m2.
Starojuma plūsmas blīvums ir saistīts ar vienkāršu saistību ar elektromagnētiskā lauka enerģijas blīvumu.
Mēs nofiksējam laukumu perpendikulāri stariem un īsu laika periodu. Enerģija iet caur vietni:
(4)
Šī enerģija tiks koncentrēta cilindrā ar pamatnes laukumu un augstumu (6. att.), kur ir elektromagnētiskā viļņa ātrums.
Rīsi. 6. Līdz (6) formulas secinājumam
Šī cilindra tilpums ir:. Tāpēc, ja ir elektromagnētiskā lauka enerģijas blīvums, tad par enerģiju iegūstam arī:
(5)
Pielīdzinot (4) un (5) formulas labās puses un samazinot par, iegūstam attiecību:
(6)
Starojuma plūsmas blīvums jo īpaši raksturo elektromagnētiskā starojuma ietekmes pakāpi uz tā uztvērējiem; runājot par intensitāte elektromagnētiskie viļņi, tie precīzi nozīmē starojuma plūsmas blīvumu.
Interesants jautājums ir par to, kā starojuma intensitāte ir atkarīga no tā frekvences.
Lai elektromagnētisko vilni izstaro lādiņš, kas saskaņā ar likumu veic harmoniskas svārstības pa asi. Uzlādes svārstību cikliskā frekvence vienlaikus būs arī izstarotā elektromagnētiskā viļņa cikliskā frekvence.
Uzlādes ātrumam un paātrinājumam mums ir: un. Kā jūs redzat,. Elektriskā lauka stiprums un magnētiskā lauka indukcija elektromagnētiskajā vilnī ir proporcionāla lādiņa paātrinājumam: un. Tāpēc un.
Elektromagnētiskā lauka enerģijas blīvums ir elektriskā lauka enerģijas blīvuma un magnētiskā lauka enerģijas blīvuma summa:. Elektriskā lauka enerģijas blīvums, kā zināms, ir proporcionāls lauka intensitātes kvadrātam:. Līdzīgi to var parādīt. Tāpēc, un, tā.
Saskaņā ar formulu (6) starojuma plūsmas blīvums ir proporcionāls enerģijas blīvumam:. Tāpēc . Mēs saņēmām svarīgu rezultātu: elektromagnētiskā starojuma intensitāte ir proporcionāla tā frekvences ceturtajai pakāpei.
Vēl viens svarīgs rezultāts ir tas starojuma intensitāte samazinās, palielinoties attālumam līdz avotam... Tas ir saprotams: galu galā avots izstaro dažādos virzienos, un ar attālumu no avota izstarotā enerģija tiek sadalīta arvien lielākā platībā.
Radiācijas plūsmas blīvuma kvantitatīvo atkarību no attāluma līdz avotam ir viegli iegūt tā sauktajam punktveida starojuma avotam.
Punkta starojuma avots- tas ir avots, kura lielumu šīs situācijas apstākļos var atstāt novārtā. Turklāt tiek uzskatīts, ka punktveida avots izstaro vienādi visos virzienos.
Protams, punktveida avots ir idealizācija, bet dažos uzdevumos šī idealizācija darbojas lieliski. Piemēram, pētot zvaigžņu starojumu, tās var diezgan uzskatīt par punktveida avotiem - galu galā attālumi līdz zvaigznēm ir tik milzīgi, ka to pašu izmērus var neņemt vērā.
Attālumā no avota izstarotā enerģija tiek vienmērīgi sadalīta pa rādiusa sfēras virsmu. Atgādiniet sfēras laukumu. Ja mūsu avota starojuma jauda ir vienāda, tad laika gaitā enerģija iziet cauri sfēras virsmai. Izmantojot formulu (3), mēs iegūstam:
Tādējādi punktveida avota starojuma intensitāte ir apgriezti proporcionāla attālumam līdz tam.
Elektromagnētiskā starojuma veidi
Elektromagnētisko viļņu spektrs ir neparasti plašs: viļņa garums ir mērāms tūkstošos kilometru, vai arī tas var būt mazāks par pikometru. Tomēr visu šo spektru var iedalīt vairākos raksturīgos viļņu garuma diapazonos; katrā diapazonā elektromagnētiskajiem viļņiem ir vairāk vai mazāk līdzīgas īpašības un starojuma metodes.
Mēs aplūkosim šos diapazonus dilstošā viļņa garuma secībā. Diapazoni vienmērīgi saplūst viens otrā, starp tiem nav skaidras robežas. Tāpēc viļņu garuma robežvērtības dažreiz ir ļoti patvaļīgas.
1. Radio viļņi(> 1 mm).
Radioviļņu avoti ir lādiņu svārstības vados, antenās, svārstību ķēdēs. Radioviļņi tiek raidīti arī negaisa laikā.
Īpaši gari viļņi (> 10 km). Tie labi izplatās ūdenī, tāpēc tiek izmantoti saziņai ar zemūdenēm.
Garie viļņi(1 km vidēji viļņi (100 m īsi viļņi (10 m metru viļņi (1 m decimetra viļņi (10 cm) Mikroviļņu krāsns(1 cm Milimetru viļņi (1 mm infrasarkanais starojums (780 nm termiskais - kad tas skar mūsu ķermeni, mēs jūtam siltumu. Cilvēka acs neuztver infrasarkano starojumu)) (dažas čūskas redz infrasarkanajā diapazonā).
Saule ir visspēcīgākais infrasarkanā starojuma avots. Kvēlspuldzes izstaro vislielāko enerģijas daudzumu (līdz 80%) spektra infrasarkanajā reģionā.
Infrasarkanajam starojumam ir plašs pielietojumu klāsts: infrasarkanie sildītāji, tālvadības pultis tālvadība, nakts redzamības ierīces, žāvēšana krāsas un lakas un daudz vairāk.
Palielinoties ķermeņa temperatūrai, infrasarkanā starojuma viļņa garums samazinās, virzoties uz redzamo gaismu. Iedurot naglu degļa liesmā, mēs to varam novērot savām acīm: kādā brīdī nags “uzkarst”, sākot izstarot redzamajā diapazonā.
3. Redzamā gaisma(380 nm spektrālās krāsas.
Sarkans: 625 nm - 780 nm;
Oranžs: 590 nm - 625 nm
Dzeltens: 565 nm - 590 nm
Zaļš: 500 nm - 565 nm
Zils: 485 nm - 500 nm;
Zils: 440 nm - 485 nm;
Violeta: 380nm - 440nm.
Acs ir maksimālā jutība pret gaismu spektra zaļajā daļā. Tāpēc tāfelēm saskaņā ar GOST jābūt zaļām: skatoties uz tām, acs piedzīvo mazāku stresu.
4. Ultravioletais starojums (10 nm rentgena stari (5pm bremsstrahlung), kā arī dažas elektronu pārejas atomos no viena līmeņa uz citu ( raksturīgais starojums).
Rentgena starojums viegli iekļūst cilvēka ķermeņa mīkstajos audos, bet to absorbē kalcijs, kas ir daļa no kauliem. Tas ļauj veikt labi zināmos rentgena starus.
Lidostās jūs droši vien esat redzējuši notikumus Rentgena televīzijas introskopi- šīs ierīces izgaismo rokas bagāžu un bagāžu ar rentgena stariem.
Rentgena starojuma viļņa garums ir salīdzināms ar atomu lielumu un starpatomu attālumiem kristālos; tāpēc kristāli ir dabiski difrakcijas režģi rentgenstari... Vērojot difrakcijas modeļus, kas iegūti, rentgena stariem izejot cauri dažādiem kristāliem, iespējams pētīt atomu izkārtojuma secību kristāla režģos un kompleksajās molekulās.
Tātad, tas ir ar palīdzību Rentgena struktūras analīze tika noteikta vairāku sarežģītu organisko molekulu struktūra - piemēram, DNS un hemoglobīns.
Lielās devās rentgenstari ir bīstami cilvēkiem – tie var izraisīt vēzi un staru slimību.
6. Gamma starojums(sinhrotronu starojums).
Lielās devās gamma starojums ir ļoti bīstams cilvēkiem: izraisa staru slimību un onkoloģiskās slimības... Bet mazās devās tas var kavēt vēža audzēju augšanu un tāpēc tiek izmantots staru terapija.
Tiek izmantota gamma starojuma baktericīda iedarbība lauksaimniecība(lauksaimniecības produktu gamma sterilizācija pirms ilgstoša uzglabāšana), v Pārtikas rūpniecība(pārtikas konservēšana), kā arī medicīnā (materiālu sterilizācija).
"Radiācijas teorija" - Absolūti melna ķermeņa starojums. Tādējādi attiecīgi un. 1.6. Planka teorija. Melnā ķermeņa spektrālā emisija. X. 1.5. Rayleigh-Jeans formula. 3) Tāpat no Planka formulas var iegūt Stefana-Bolcmaņa likumu: 1.2. attēls. 1.1. Luminiscence un siltuma starojums.
"Elektromagnētiskā starojuma mērogs" — atšķirības: Vispārējās īpašības: Kas ir elektromagnētisko viļņu avots? Ko sauc par elektromagnētisko vilni? Kāda ir atšķirība mehāniskie viļņi no elektromagnētiskā? Kuram no diviem viļņu veidiem tas pieder? Elektromagnētiskā starojuma mērogs. Vai pastāv skaņas viļņu polarizācijas parādība gaisā?
"Starojuma veidi" - Gamma kvanti ir augstas enerģijas fotoni. Starojuma veidi. Radiācijas devas. Sabrukšanas akts. Pirmā tikšanās. Šodien mēs zinām par trīs starojuma veidiem: alfa, beta un gamma. Šīs enerģijas daudzumu, kas tiek nodots ķermenim, sauc par devu. Beta izārstēt. Alfa starojums. Gamma starojums.
"Iedzīvotāju izvietojums un blīvums" — Vidējais iedzīvotāju blīvums pa reģioniem. Tēma: Izmitināšana un iedzīvotāju blīvums. Vislielākais iedzīvotāju blīvums tiek novērots dabas teritorijas….,…. Iedzīvotāju sadalījums un blīvums: skats no kosmosa. Austrijas iedzīvotāju blīvuma karte. Dabiski. Pasaules iedzīvotāju blīvuma aprēķināšana, izmantojot tabulu. Pasaules iedzīvotāju izvietojums un blīvums.
Mērķi: 8. klasē īsi iepazināmies ar gaismas avotiem. Satraukts atoms. Plānot. Elektromagnētiskā starojuma mērogs. Nobela prēmija 1901 Infrasarkanais starojums. Viļņa garums 10-8 cm.Mērķis. Enerģija. Enerģija ķīmiskā reakcija... Tagad mums jāiepazīstas ar ķermeņu gaismas emisiju. Vilhelms Konrāds Rentgens.
"Radiācija un spektri" - hemiluminiscence. Fotoluminiscence. Ūdeņraža atoma starojums. Dabā mēs varam novērot spektru, kad debesīs parādās varavīksne. Svītrainais spektrs sastāv no atsevišķām svītrām, kuras atdala tumšas spraugas. Spektri, termiskais starojums. Piemēram, dienasgaismas spuldze. Atgriezties pie diagrammas. Siltuma avoti ir: saule, uguns liesmas vai kvēlspuldzes.
Tagad pāriesim pie elektromagnētisko viļņu īpašību un īpašību apsvēršanas. Viena no elektromagnētisko viļņu īpašībām ir elektromagnētiskā starojuma blīvums.
Apsveriet virsmu ar laukumu S, caur kuru elektromagnētiskie viļņi pārnes enerģiju.
Elektromagnētiskā starojuma I plūsmas blīvums attiecas uz elektromagnētiskās enerģijas W attiecību, kas laikā t iet caur virsmu, kuras laukums S ir perpendikulārs stariem, pret laukuma S reizinājumu ar laiku t.
Radiācijas plūsmas blīvumu SI izsaka vatos uz kvadrātmetru (W / m 2). Šo vērtību dažreiz sauc par viļņa intensitāti.
Pēc vairāku pārveidojumu veikšanas mēs iegūstam, ka I = w c.
tas ir, starojuma plūsmas blīvums ir vienāds ar elektromagnētiskās enerģijas blīvuma un tā izplatīšanās ātruma reizinājumu.
Mēs bieži esam sastapušies ar fizikas reālu pieņemšanas avotu idealizāciju: materiālo punktu, ideālo gāzi utt. Šeit mēs satiksim vēl vienu.
Starojuma avots tiek uzskatīts par punktveida, ja tā izmēri ir daudz mazāki par attālumu, kurā tiek novērtēta tā ietekme. Turklāt tiek pieņemts, ka šāds avots sūta elektromagnētiskos viļņus visos virzienos ar tādu pašu intensitāti.
Apskatīsim starojuma plūsmas blīvuma atkarību no attāluma līdz avotam.
Enerģija, ko elektromagnētiskie viļņi nes sev līdzi, laika gaitā izplatās pa arvien lielāku virsmu. Tāpēc enerģija, kas tiek pārnesta caur laukuma vienību laika vienībā, t.i., starojuma plūsmas blīvums, samazinās līdz ar attālumu no avota. Ir iespējams noskaidrot starojuma plūsmas blīvuma atkarību no attāluma līdz avotam, novietojot punktveida avotu sfēras ar rādiusu centrā R. sfēras virsmas laukums S = 4 n R ^ 2. Ja pieņemam, ka avots izstaro enerģiju W visos virzienos laikā t
Starojuma plūsmas blīvums no punktveida avota samazinās apgriezti proporcionāli attāluma līdz avotam kvadrātam.
Tagad aplūkosim starojuma plūsmas blīvuma atkarību no frekvences. Kā zināms, elektromagnētisko viļņu starojums notiek ar uzlādētu daļiņu paātrinātu kustību. Elektriskā lauka stiprums un elektromagnētiskā viļņa magnētiskā indukcija ir proporcionāla paātrinājumam a izstarojošas daļiņas. Harmoniskais paātrinājums ir proporcionāls frekvences kvadrātam. Tāpēc elektriskā lauka stiprums un magnētiskā indukcija ir proporcionāli frekvences kvadrātam
Elektriskā lauka enerģijas blīvums ir proporcionāls lauka intensitātes kvadrātam. Magnētiskā lauka enerģija ir proporcionāla magnētiskās indukcijas kvadrātam. Elektromagnētiskā lauka kopējais enerģijas blīvums ir vienāds ar elektriskā un magnētiskā lauka enerģijas blīvumu summu. Tāpēc starojuma plūsmas blīvums ir proporcionāls: (E ^ 2 + B ^ 2). No tā mēs iegūstam, ka I ir proporcionāls w ^ 4.
Starojuma plūsmas blīvums ir proporcionāls frekvences ceturtajai pakāpei.
Uzdevumi elektrodinamikā (ELEKTROMAGNĒTISKIE VIĻŅI), par tēmu
Elektromagnētiskie viļņi un to izplatīšanās ātrums. Elektromagnētiskā viļņa enerģija. Radiācijas plūsmas blīvums. Radars
No rokasgrāmatas: GDZ līdz Rimkeviča uzdevumu grāmatai fizikas 10-11 klasēm, 10. izdevums, 2006
Vai ir iespējams izvēlēties tādu atskaites sistēmu, kurā elektronu stara magnētiskā lauka indukcija būtu vienāda ar nulli
RISINĀJUMS
Atskaites rāmis (sk. iepriekšējās problēmas stāvokli) kustas ar ātrumu, kas lielāks par elektronu ātrumu starā. Ko var teikt par lauka indukcijas līniju virzienu
RISINĀJUMS
Vai ir iespējams izvēlēties tādu atskaites sistēmu, kurā taisnā vadītāja lauka magnētiskā indukcija ar strāvu būtu vienāda ar nulli? Ko var teikt par indukcijas līniju virzienu, ja atskaites sistēma kustas ar ātrumu, kas lielāks par elektronu sakārtotās kustības ātrumu vadītājā
RISINĀJUMS
Kāpēc, tuvojoties pērkona negaisam, rodas traucējumi, uztverot vidējo un garo viļņu radio raidījumus?
RISINĀJUMS
Kāds ir svārstību periods atvērtā svārstību ķēdē, kas izstaro radioviļņus ar viļņa garumu 300 m
RISINĀJUMS
Radiostacija raida 75 MHz (VHF) frekvencē. Atrodiet viļņa garumu
RISINĀJUMS
Radio uztvērējā viena no īsviļņu joslām var uztvert pārraides ar viļņa garumu no 24 līdz 26 m. Atrodiet frekvenču diapazonu
RISINĀJUMS
Manuāla iestatīšana radio uztvērēja gadījumā mainām mainīgas jaudas gaisa kondensatora plākšņu darba zonu uztverošajā svārstību ķēdē. Kā mainās plākšņu darba zona, pārslēdzoties uz stacijas uztveršanu, kas raida garākos viļņu garumos
RISINĀJUMS
Radiouztvērēja uztveršanas ķēdes spoles induktivitāte ir 1 μH. Kāda ir kondensatora kapacitāte, ja stacija uztver, darbojas ar viļņa garumu 1000 m
RISINĀJUMS
Radio uztvērējs ir noregulēts uz radio staciju, kas darbojas ar viļņa garumu 25 m.
RISINĀJUMS
Kad strāvas stiprums induktorā mainās par ΔI = 1 A laikā Δt = 0,6 s, tajā tiek inducēts EML, kas vienāds ar £ = 0,2 mV. Kāds ir radio viļņa garums, ko izstaro ģenerators, kura svārstību ķēde sastāv no šīs spoles un kondensatora ar jaudu C = 14,1 nF
RISINĀJUMS
Kādā viļņu garuma diapazonā darbojas uztvērējs, ja kondensatora kapacitāti tā svārstību ķēdē var vienmērīgi mainīt no 200 līdz 1800 pF un spoles induktivitāte ir nemainīga un vienāda ar 60 μH
RISINĀJUMS
Strāva atvērtajā svārstību ķēdē mainās atkarībā no laika saskaņā ar likumu: i = 0,1 cos 6 105 t. Atrodiet izstarotā viļņa garumu
RISINĀJUMS
Nosakiet elektromagnētiskā viļņa garumu vakuumā, uz kuru ir noregulēta svārstību ķēde, ja kondensatora maksimālā lādiņa ir 20 nC un maksimālā strāva ķēdē ir 1 A
RISINĀJUMS
Cik daudz svārstību notiek elektromagnētiskajā vilnī ar viļņa garumu 300 m laikā, kas vienāds ar periodu skaņas vibrācijas ar frekvenci 2000 Hz
RISINĀJUMS
Mazākais attālums no Zemes līdz Saturnam ir 1,2 km. Pēc minimālā laika intervāla var saņemt atbildes informāciju no kosmosa kuģa, kas atrodas Saturna reģionā uz radio signālu, kas nosūtīts no Zemes
RISINĀJUMS
Televīzijas programmas Orbīta atkārtotājs ir uzstādīts uz sakaru satelīta Raduga, kas pārvietojas apļveida orbītā 36 000 km augstumā virs Zemes virsmas, ieņemot nemainīgu pozīciju attiecībā pret Zemi. Cik ilgi signāls pārvietojas no raidīšanas stacijas uz Orbit sistēmas televizoriem
RISINĀJUMS
Kādā attālumā no radara antenas atrodas objekts, ja no tā atstarotais radiosignāls atgriezās pēc 200 μs
RISINĀJUMS
300 m attālumā no Ostankino televīzijas torņa starojuma plūsmas blīvums ir maksimālais un ir vienāds ar 40 mW / m2. Kāds ir starojuma plūsmas blīvums pie drošas uztveršanas attāluma 120 km
RISINĀJUMS
Elektromagnētiskā viļņa enerģijas blīvums ir 4 10-11 J / m3. Atrodiet starojuma plūsmas blīvumu
RISINĀJUMS
Radiācijas plūsmas blīvums ir 6 mW / m2. Atrodiet elektromagnētiskā viļņa enerģijas blīvumu
RISINĀJUMS
Elektromagnētiskā viļņa elektriskā lauka maksimālais stiprums sanitārajiem standartiem nedrīkst pārsniegt 5 V / m. Atrodiet pieļaujamo elektromagnētiskā starojuma plūsmas blīvumu
RISINĀJUMS
Radara stacijas impulsa jauda ir 100 kW. Atrodiet viļņa maksimālo elektriskā lauka stiprumu punktā, kur starojuma konusa šķērsgriezuma laukums ir 2,3 km2
RISINĀJUMS
Kāds var būt maksimālais radara raidīto impulsu skaits 1 sekundē, iepazīstoties ar mērķi, kas atrodas 30 km attālumā no tā
RISINĀJUMS
Radars darbojas ar viļņa garumu 15 cm un dod 4000 impulsus sekundē. Katra impulsa ilgums ir 2 μs. Cik vibrāciju satur katrs impulss un kāds ir lokatora izlūkošanas dziļums
RISINĀJUMS
Radara katodstaru lampas horizontālais slaucīšanas laiks ir 2 ms. Atrodiet vislielāko izpētes dziļumu
RISINĀJUMS
Radars darbojas impulsa režīmā. Impulsa atkārtošanās ātrums ir 1700 Hz, un impulsa ilgums ir 0,8 μs. Atrodiet šī radara lielāko un mazāko mērķa noteikšanas diapazonu