Шкала электромагнитных волн кто придумал

Шкала электромагнитных излучений

Все виды электромагнитных волн распространяются в вакууме с одинаковой скоростью. Но их частота и длина различаются.

Принцип построения

Электромагнитные излучения принято делить на частотные диапазоны в порядке возрастания длины волны, от гамма-лучей к радиоволнам. Длина волны обратно пропорциональна частоте и вычисляется через скорость света:

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Границы между выделенными диапазонами условны, поэтому они могут перекрываться. Радио- и гамма-волны, расположенные по краям спектра, в принципе не имеют четких границ.

Кто создал шкалу

Электромагнитное взаимодействие между предметами подчиняется электромагнитной теории, базирующейся на уравнениях шотландского физика Джеймса Кларка Максвелла. В 1864 году тот построил теорию электромагнитных излучений, математически доказав существование колебаний в электрических и магнитных полях, скорость распространения которых совпадает со скоростью света. Так как до этого Максвелл занимался теорией цвета и цветным зрением, он описал видимый свет, как волны, соответствующие семи цветам радуги.

Максвелл высчитал длину волны каждого из основных цветов и предположил, что у спектра электромагнитных волн нет границ, они могут быть бесконечно малыми и бесконечно огромными. Невидимые инфракрасные и ультрафиолетовые лучи на тот момент уже были известны.

В 1888 году немецкий физик Генрих Герц открыл радиоволны и экспериментально доказал, что их природа тождественна природе световых волн, различается только длина волны. В 1895 году были открыты рентгеновские лучи. В 1900 году, исследуя радий, Поль Виллар обнаружил гамма-лучи.

Что образует шкалу

Диапазон по длине волн

Вдоль шкалы слева направо увеличивается длина волны. Каждая метка отличается от соседней в десять раз.

Диапазон по энергии квантов

Кроме частоты и длины, электромагнитная волна имеет и третью характеристику — энергию кванта (или фотона). Она пропорциональна частоте и высчитывается по формуле:

где \(h\) — постоянная Планка, а греческая буква «ню» — частота.

Виды ЭМ волн

Видимая зона

Видимый свет состоит из лучей семи основных цветов: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего, фиолетового. У каждого цвета собственная длина волны.

Невозможно указать точные границы диапазона видимого излучения, так как уменьшение чувствительности при отдалении от точки максимума в зеленой части спектра происходит постепенно. Лучи света обычно имеют сложный спектральный состав, в который могут входить ультрафиолетовые и инфракрасные волны. Монохроматические излучения, смешиваясь, образуют оттенки, не относящиеся к семи основным цветам, например, розовый или бежевый.

Невидимая зона

Существование невидимых тепловых лучей предсказал французский физик Пьер Прево еще в 1791 году. В 1800 году они были обнаружены экспериментально при изучении температуры разных цветов и названы инфракрасными. Нижнюю часть инфракрасного спектра, наиболее удаленную от видимых лучей, называют микроволнами. Средняя часть спектра — излучение горячих тел, в том числе тела человека. Самые короткие инфракрасные волны схожи по своему поведению с лучами видимого света и могут быть обнаружены чувствительным фотооборудованием.

В 1801 году открыли лучи вне видимого спектра, схожие с фиолетовыми. Их фотоны обладают таким количеством энергии, что способны ионизировать атомы и тем самым вызывать химические процессы. Короткие ультрафиолетовые волны близки к рентгеновским и могут повреждать живые ткани. Волны средней длины не относятся к ионизирующим, но при длительном воздействии разрушают химические связи, например, вызывают рак кожи.

Рентгеновское излучение занимает диапазон между ультрафиолетовым и гамма-излучением: длина волн от нескольких атомных диаметров до нескольких сот диаметров атомного ядра. Излучение возникает при столкновении электронов и поверхности анода на большой скорости, когда атомы анода меняют внутреннюю структуру. Частота зависит от материала анода; излучение делят на мягкое, с большей длиной волны и меньшей частотой, и жесткое. Рентгеновские лучи могут проникать сквозь тело человека, поэтому используются в медицинской диагностике.

При распаде радиоактивных веществ ядра их атомов испускают гамма-излучение, которое также обозначают греческой буквой \gamma . Его частота определяется разностью энергий двух состояний ядра и рассчитывается по формуле:

где \(h\) — постоянная Планка.

Это самые короткие волны. Они состоят из фотонов сверхвысоких энергий и так интенсивно воздействуют на живые клетки, что могут останавливать их атипичное деление при онкологии.

Радиоволны почти не задерживаются атмосферой, поэтому их удобно использовать для передачи закодированной информации. Они значительно различаются по длине: от нескольких сантиметров до тысяч километров. Длинные волны отражаются от ионосферы планеты и таким образом могут огибать земной шар. Также их используют для изучения астрономических объектов.

Источники волн

Можно разделить источники на два типа — микроскопические и макроскопические. Если заряд, колеблющийся с определенной частотой, перемещается внутри атомов и молекул, источник считается микроскопическим. Искусственно созданные источники, в которых колеблются электроны проводников — макроскопические.

Где применяется шкала ЭМ излучений

Радиолюбителям и пользователям раций важно знать допустимые для переговоров диапазоны, а также полосы военных и аварийных частот, чтобы не занимать чужие выделенные каналы. Собирая собственный приемник или передатчик, нужно заранее определиться, на какие частоты он будет настроен, чтобы использовать соответствующие детали.

Космическое инфракрасное излучение регистрируют с помощью специальных телескопов, чтобы на основании полученных данных определять классы, возраст звезд, химический состав их атмосфер. Например, протозвезды, еще не достигшие главной последовательности на диаграмме Герцшпрунга-Расселла, интенсивно излучают энергию в инфракрасном спектре, но при этом полностью лишены теплового излучения.

Применение инфракрасной аппаратуры космического базирования позволяет решать практические задачи геологического картирования, изучать вулканы и геотермальные источники. Метеорологи, измеряя собственное инфракрасное излучение облачных образований, изучают свойства разных слоев атмосферы.

С помощью шкалы энергий излучения можно идентифицировать гамма-радиоактивные вещества, измеряя с помощью специальной установки поглощение испускаемых ими волн. УФ-спектроскопия и малоугловое рассеяние рентгеновских лучей применяются в прикладной химии для идентификации органических соединений.

Практическое применение шкалы в решении задач

Задача 1

На какой из аварийных частот судну лучше всего передавать сигнал бедствия, если оно находится в 230 км от берега?

Решение

Сверяемся с таблицей:

Переводим километры в морские мили (nm). 1 км = 0,54 nm, соответственно, 230 км = 124,19 nm. Судно находится в районе А2, в зоне действия береговой ПВ радиостанции, так что подавать сигналы бедствия должно по относящимся к ней частотам.

Задача 2

Изомерные 1,3-пентадиен и 1,4-пентадиен имеют в УФ-спектрах максимумы поглощения при 165 нм (спектр А) и 225 нм (спектр Б). Какому веществу принадлежит каждый спектр?

Решение

Двойные связи в 1,3-пентадиене (СН2=СН-СН=СН-СН3) сопряжены, а в 1,4-пентадиене (СН2=СН-СН2-СН=CH2) изолированы. Сопряженные системы поглощают свет в более длинноволновой области, чем системы с изолированными двойными связями. Поэтому спектр Б принадлежит 1,3-пентадиену, а спектр А — 1,4-пентадиену.

Насколько полезной была для вас статья?

SA Электромагнитная волна

Впервые гипотезу о существовании электромагнитных волн высказал в 1864 г. шотландский физик Джеймс Максвелл. В своих работах он показал, что источниками электрического поля могут быть как электрические заряды, так и магнитные поля, изменяющиеся со временем. Изменение индукции магнитного поля с течением времени вызывает появление в окружающем пространстве вихревого электрического поля. Максвелл предположил, что любое изменение напряженности вихревого электрического поля сопровождается возникновением переменного магнитного поля. Это опять приводит к появлению вихревого электрического поля, и т.д. Этот процесс может повторяться «до бесконечности», поскольку поля смогут попеременно воспроизводить друг друга даже в вакууме.

• Совокупность связанных друг с другом периодически изменяющихся электрического и магнитного полей называют электромагнитным полем.

Согласно теории Максвелла переменное электромагнитное поле распространяется в пространстве с конечной скоростью.

• Электромагнитное поле, распространяющееся в вакууме или в какой-либо среде с течением времени с конечной скоростью, называется электромагнитной волной.

Em-voln-1-02.swf Увеличить Flash

Экспериментально электромагнитные волны были открыты в 1887 г. немецким физиком Генрихом Рудольфом Герцем. Герц считал, что такие волны невозможно использовать для передачи информации. Однако 7 мая 1905 г. русский ученый Александр Степанович Попов осуществил первую в мире передачу информации электромагнитными волнами — радиопередачу и положил начало эры радиовещания.

Свойства электромагнитных волн

• Электромагнитные волны являются поперечными, поскольку скорость \(\vec<\upsilon>\) распространения волны, напряженность \(\vec\) электрического поля и индукция \(\vec\) магнитного поля волны взаимно перпендикулярны.

• Скорость электромагнитной волны в вакууме (воздухе):

\(c = \dfrac<1> \cdot \mu_>>,\)

где ε₀ — электрическая постоянная, μ₀ — магнитная постоянная.

Скорость распространения электромагнитных волн в вакууме c = 3⋅10 8 м/с является максимально (предельно) достижимой величиной. В любом веществе их скорость распространения меньше c и зависит от его электрических и магнитных свойств:

\(\upsilon = \dfrac>,\)

где ε — диэлектрическая проницаемость среды, табличная величина, μ — магнитная проницаемость среды, табличная величина.

• Распространение электромагнитных волн связано с переносом в пространстве энергии электромагнитного поля. Объемная плотность переносимой энергии равна

\(\omega = \dfrac \cdot E^> + \dfrac>,\)

где E — модуль вектора напряженности, B — модуль вектора магнитной индукции.

• Как и другие волны, электромагнитные волны могут поглощаться, отражаться, преломляться, испытывать интерференцию и дифракцию.

• Электромагнитная волна существует без источников полей в том смысле, что после ее испускания электромагнитное поле волны становится не связанным с источником. Излучение электромагнитных волн происходит при ускоренном движении электрических зарядов.

Шкала электромагнитных волн

Свойства электромагнитных волн очень сильно зависят от их частоты. Спектр электромагнитного излучения удобно изображать с помощью шкалы электромагнитных волн, приведенной на рисунке 2.

Классификация электромагнитных волн в зависимости от частот (длин волн) дается в таблице 1.

Классификация электромагнитных волн

Виды излучения	Интервал частот, Гц	Интервал длин волн, м	Источники излучения
Низкочастотные волны	< 3·10 3	> 1⋅10 5	Генераторы переменного тока, электрические машины
Радиоволны	3·10 3 – 3·10 9	1·10 5 – 1·10 –1	Колебательные контуры, вибраторы Герца
Микроволны	3·10 9 – 1·10 12	1·10 –1 – 1·10 –4	Лазеры, полупроводниковые приборы
Инфракрасное излучение	1·10 12 – 4·10 14	1·10 –4 – 7·10 –7	Солнце, электролампы, лазеры, космическое излучение
Видимое излучение	4·10 14 – 8·10 14	7·10 –7 – 4·10 –7	Солнце, электролампы, люминесцентные лампы, лазеры
Ультрафиолетовое излучение	8·10 14 – 1·10 16	4·10 –7 – 3·10 –8	Солнце, космическое излучение, лазеры, электрические лампы
Рентгеновское излучение	1·10 16 – 3·10 20	3·10 –8 – 1·10 –12	Бетатроны, солнечная корона, небесные тела, рентгеновские трубки
Гамма-излучение	3·10 20 – 3·10 29	1·10 –12 – 1·10 –21	Космическое излучение, радиоактивные распады, бетатроны

В настоящее время электромагнитные волны находят широкое применение в науке и технике:

• плавка и закалка металлов в электротехнической промышленности, изготовление постоянных магнитов (низкочастотные волны);
• телевидение, радиосвязь, радиолокация (радиоволны);
• мобильная связь, радиолокация (микроволны);
• сварка, резка, плавка металлов лазерами, приборы ночного видения (инфракрасное излучение);
• освещение, голография, лазеры (видимое излучение);
• люминесценция в газоразрядных лампах, закаливание живых организмов, лазеры (ультрафиолетовое излучение);
• рентгенотерапия, рентгеноструктурный анализ, лазеры (рентгеновское излучение);
• дефектоскопия, диагностика и терапия в медицине, исследование внутренней структуры атомов, лазеры, военное дело (гамма-излучение).

Литература

Жилко, В.В. Физика: учеб. пособие для 11 класса общеобразоват. шк. с рус. яз. обучения / В.В. Жилко, Л.Г. Маркович. — Минск: Нар. Асвета, 2009. — С. 57-58.

История открытия электромагнитных волн

Открытие электромагнитных волн — замечательный пример взаимодействия эксперимента и теории. На нем видно, как физика объединила, казалось бы, абсолютно разнородные свойства — электричество и магнетизм, — обнаружив в них различные стороны одного и того же физического явления — электромагнитного взаимодействия. На сегодня это одно из четырех известных фундаментальных физических взаимодействий, к числу которых также относятся сильное и слабое ядерные взаимодействия и гравитация. Уже построена теория электрослабого взаимодействия, которая с единых позиций описывает электромагнитные и слабые ядерные силы. Имеется и следующая объединяющая теория — квантовая хромодинамика — которая охватывает электрослабое и сильное взаимодействия, но ее точность несколько ниже. Описать все фундаментальные взаимодействия с единых позиций пока не удается, хотя в этом направлении ведутся интенсивные исследования в рамках таких направлений физики, как теория струн и квантовая гравитация.

Электромагнитные волны были предсказаны теоретически великим английским физиком Джеймсом Кларком Максвеллом (вероятно, впервые в 1862 году в работе «О физических силовых линиях», хотя подробное описание теории вышло в 1867 году). Он прилежно и с огромным уважением пытался перевести на строгий математический язык немного наивные картинки Майкла Фарадея, описывающие электрические и магнитные явления, а также результаты других ученых. Упорядочив одинаковым образом все электрические и магнитные явления, Максвелл обнаружил ряд противоречий и отсутствие симметрии. Согласно закону Фарадея переменные магнитные поля порождают электрические поля. Но не было известно, порождают ли переменные электрические поля — магнитные. Избавиться от противоречия и восстановить симметрию электрического и магнитного полей Максвеллу удалось, введя в уравнения дополнительный член, который описывал возникновение магнитного поля при изменении электрического. К тому времени благодаря опытам Эрстеда уже было известно, что постоянный ток создает вокруг проводника постоянное магнитное поле. Новый член описывал другой источник магнитного поля, но его можно было представить как некий воображаемый электрический ток, который Максвелл назвал током смещения, чтобы отличить от обычного тока в проводниках и электролитах — тока проводимости. В итоге получилось, что переменные магнитные поля порождают электрические поля, а переменные электрические — магнитные. И тогда Максвелл понял, что в такой связке колеблющиеся электрическое и магнитное поля могут отрываться от порождающих их проводников и двигаться через вакуум с определенной, но очень большой скоростью. Он вычислил эту скорость, и она оказалась около трехсот тысяч километров в секунду.

Потрясенный полученным результатом, Максвелл пишет Уильяму Томсону (лорду Кельвину, который, в частности, ввел абсолютную шкалу температур): «Скорость поперечных волновых колебаний в нашей гипотетической среде, вычисленная из электромагнитных опытов Кольрауша и Вебера, столь точно совпадает со скоростью света, вычисленной из оптических опытов Физо, что мы едва ли может отказаться от вывода, что свет состоит из поперечных колебаний той же самой среды, которая является причиной электрических и магнитных явлений». И далее в письме: «Я получил свои уравнения, живя в провинции и не подозревая о близости найденной мной скорости распространения магнитных эффектов к скорости света, поэтому я думаю, что у меня есть все основания считать магнитную и светоносную среды как одну и ту же среду. »

Уравнения Максвелла далеко выходят за рамки школьного курса физики, но они так красивы и лаконичны, что их стоит разместить на видном месте в кабинете физики, ведь большинство значимых для человека явлений природы удается описать с помощью всего нескольких строчек этих уравнений. Так сжимается информация, когда объединяются ранее разнородные факты. Вот один из видов уравнений Максвелла в дифференциальном представлении. Полюбуйтесь.

∇E = 4πρ	Закон Кулона
∇B = 0&	магнитные заряды не существуют в природе
[∇E] = –1/c(δB/δt)	закон Фарадея
[∇B] = (4π/c)j + (1/c)(δE/δt)	Закон Ампера, с током смещения Максвелла (второй член правой части)
F = q(E+ [(v/c)×B])	Сила Лоренца

Хочется подчеркнуть, что из расчетов Максвелла получалось обескураживающее следствие: колебания электрического и магнитного полей — поперечные (что он сам все время подчеркивал). А поперечные колебания распространяются только в твердых телах, но не в жидкостях и газах. К тому времени было надежно измерено, что скорость поперечных колебаний в твердых телах (попросту скорость звука) тем выше, чем, грубо говоря, тверже среда (чем больше модуль Юнга и меньше плотность) и может достигать нескольких километров в секунду. Скорость поперечной электромагнитной волны была почти в сто тысяч раз выше, чем скорость звука в твердых телах. А надо заметить, что характеристика жесткости входит в уравнение скорости звука в твердом теле под корнем. Получалось, что среда, через которую идут электромагнитные волны (и свет), имеет чудовищные характеристики упругости. Возник крайне тяжелый вопрос: «Как же через такую твердую среду движутся другие тела и не чувствуют ее?» Гипотетическую среду назвали — эфиром, приписав ему одновременно странные и, вообще говоря, взаимоисключающие свойства — огромную упругость и необычайную легкость.

Работы Максвелла вызвали шок среди ученых-современников. Сам Фарадей с удивлением писал: «Сначала я даже испугался, когда увидел такую математическую силу, примененную к вопросу, но потом удивился, видя, что вопрос выдерживает это столь хорошо». Несмотря на то, что взгляды Максвелла опрокидывали все известные на то время представления о распространении поперечных волн и о волнах вообще, прозорливые ученые понимали, что совпадение скорости света и электромагнитных волн — фундаментальный результат, который говорит, что именно здесь физику ожидает основной прорыв.

К сожалению, Максвелл умер рано и не дожил до надежного экспериментального подтверждения своих расчетов. Международное научное мнение изменилось в результате опытов Генриха Герца, который через 20 лет (1886–89) в серии экспериментов продемонстрировал генерацию и прием электромагнитных волн. Герц не только в тиши лаборатории получил правильный результат, но страстно и бескомпромиссно защищал взгляды Максвелла. Причем он не ограничился экспериментальным доказательством существование электромагнитных волн, но и исследовал их основные свойства (отражение от зеркал, преломление в призмах, дифракцию, интерференцию и т. д.), показав полную тождественность электромагнитных волн со светом.

Любопытно, что за семь лет до Герца, в 1879 году английский физик Дэвид Эдвард Юз (Хьюз — D. E. Hughes) тоже продемонстрировал перед другими крупными учеными (среди них был также блестящий физик и математик Георг-Габриель Стокс) эффект распространения электромагнитных волн в воздухе. В результате обсуждений ученые пришли к выводу, что видят явление электромагнитной индукции Фарадея. Юз расстроился, не поверил самому себе и опубликовал результаты лишь в 1899 году, когда теория Максвелла-Герца стала общепринятой. Этот пример говорит, что в науке настойчивое распространение и пропаганда полученных результатов имеет часто не меньшее значение, чем сам научный результат.

Генрих Герц так подытожил результаты своих экспериментов: «Описанные эксперименты, как, по крайне мере, кажется мне, устраняют сомнения в тождественности света, теплового излучения и электродинамического волнового движения».

Электромагнитные волны: обзор шкалы и свойств

Электромагнитные волны — фундаментальное явление природы, с которым мы сталкиваемся повсеместно. От радиосигналов до видимого света — многообразие проявлений электромагнитных волн окружает нас. Давайте разберемся, как устроена шкала электромагнитных волн и какие уникальные свойства демонстрируют волны в разных частях спектра.

История открытия и изучения электромагнитных волн

Впервые идею о существовании электромагнитных волн выдвинул в 1864 году шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл. Анализируя экспериментальные данные и уравнения электромагнитного поля, он пришел к выводу, что изменения электрического и магнитного полей должны распространяться в пространстве с конечной скоростью. Поразительно, но вычисленное Максвеллом значение этой скорости практически совпало со скоростью света!

Максвелл пишет Уильяму Томсону: «Электрическое поле перемещается со скоростью, близкой к скорости света»

Это навело Максвелла на мысль об электромагнитной природе света. Однако существование самих электромагнитных волн еще предстояло доказать экспериментально.

Эксперименты Герца

В 1887 году немецкий физик Генрих Герц провел ряд опытов, в которых ему удалось продемонстрировать генерацию и прием электромагнитных волн. Для этого он использовал прибор, названный впоследствии «вибратор Герца» . С помощью него Герц сгенерировал электромагнитные колебания высокой частоты и обнаружил возникновение электрического тока в другом металлическом контуре, расположенном поблизости.

Таким образом, Герц не только экспериментально подтвердил предсказание Максвелла, но и продемонстрировал основные свойства электромагнитных волн:

• Распространяются в воздухе и вакууме
• Могут вызывать электрические токи в проводниках
• Отражаются от металлических поверхностей

Работы Герца положили начало практическому применению электромагнитных волн для передачи информации по радио, что особенно актуально в наши дни.

Другие важные открытия

В дальнейшем ученые продолжали активно изучать свойства электромагнитных волн. Вот лишь некоторые ключевые вехи в истории исследований:

• 1895 г. — Александр Попов осуществляет прием радиосигналов
• 1897 г. — Попов передает первую радиограмму на 250 м
• 1901 г. — Г. Маркони передает радиосигнал через Атлантику
• 1960-е гг. — открыто космическое микроволновое излучение

Постепенно физики смогли «приручить» практически весь диапазон длин волн и частот — от длиннейших радиоволн до коротчайшего гамма-излучения. Это породило множество полезных для человека применений, о которых речь пойдет далее.

Основные свойства электромагнитных волн

Несмотря на многообразие видов электромагнитных волн, можно выделить несколько ключевых свойств, присущих им независимо от длины волны или частоты:

1. Электромагнитные волны распространяются со скоростью света в вакууме: c = 3∙10 8 м/с
2. Электромагнитные волны — поперечные волны, векторы электрического и магнитного полей колеблются в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны
3. Электромагнитные волны подчиняются законам отражения и преломления на границе раздела двух сред. При этом соотношение углов падения и преломления описывается законом Снеллиуса:

sin(α) / sin(β) = n₁ / n₂

Однако наряду с общими чертами, существуют и специфические особенности, характерные для электромагнитных волн в разных диапазонах частот. Это позволяет классифицировать их согласно шкале электромагнитных волн.

Принципы построения шкалы электромагнитных волн

Шкала электромагнитных волн представляет собой непрерывный частотный спектр. Однако для удобства спектр условно подразделяют на отдельные диапазоны согласно особенностям распространения и взаимодействия волн с веществом.

Критерии выделения диапазонов

При выделении отдельных участков спектра принимают во внимание следующие критерии:

• Способы генерации волн данной частоты
• Характер взаимодействия волн с веществом
• Особенности распространения волн на большие расстояния
• Технические аспекты генерации и приема волн

Учитывая эти факторы, традиционно выделяют следующие диапазоны электромагнитных волн:

Обзор диапазонов волн

Название диапазона	Длина волны	Частота
Радиоволны	от 1 мм до 10 км	от 300 ГГц до 3 кГц
Микроволны	от 1 мм до 1 м	от 300 ГГц до 300 МГц
Инфракрасное излучение	от 740 нм до 1 мм	от 405 ТГц до 300 ГГц
Видимый свет	от 380 до 740 нм	от 790 ТГц до 405 ТГц
Ультрафиолетовое излучение	от 10 до 380 нм	от 30 ПГц до 790 ТГц
Рентгеновское излучение	от 0,01 до 10 нм	от 30 ЕГц до 30 ПГц
Гамма-излучение	менее 0,01 нм	от 3 ЕГц

Каждый диапазон обладает уникальными особенностями, которые определяют сферы их применения. Рассмотрим подробнее свойства и использование волн по мере увеличения частоты.

Радиоволны

Радиоволны занимают самый низкочастотный диапазон в спектре электромагнитных волн. Их отличительными особенностями являются:

• Большая длина волны (от миллиметров до километров)
• Способность огибать кривизну Земли
• Проникновение сквозь непроводящие среды

Благодаря этим свойствам, радиоволны широко используются для организации радиосвязи на большие расстояния — как наземной, так и космической. Кроме того, их применяют в радиолокации для обнаружения различных объектов.

Микроволны

Следующий по порядку диапазон — микроволны — характеризуется меньшей длиной волны (от миллиметра до метра) и более высокой частотой. Особенности микроволн:

• Легкость генерации и приема
• Высокая направленность распространения
• Поглощение водой и металлами

Микроволны активно применяются для организации сотовой связи, в устройствах Wi-Fi, радиолокации, а также в бытовых микроволновых печах.

Инфракрасное излучение

Инфракрасные волны испускают нагретые тела, поэтому этот тип излучения называют тепловым. Характерные особенности инфракрасных волн:

• Сильное поглощение в атмосфере и воде
• Ощущение тепла при поглощении излучения телом человека
• Возможность регистрации специальными датчиками

Инфракрасные волны широко используют в тепловом обогреве, для обнаружения и наблюдения нагретых объектов в темноте.

Видимый свет

Диапазон видимого света уникален тем, что электромагнитные волны этой частоты могут восприниматься человеческим глазом. Характерные особенности видимого света:

• Высокая прозрачность атмосферы
• Цветность в зависимости от длины волн
• Способность вызывать зрительные ощущения

Зрение человека адаптировано именно к этому диапазону электромагнитных волн, что определяет важнейшее значение видимого света в нашей жизни.

Ультрафиолетовое излучение

Далее в шкале электромагнитных волн следует ультрафиолетовый диапазон. Его отличает:

• Малая длина волн (от 10 до 380 нм)
• Высокая энергия фотонов
• Способность ионизировать атомы и молекулы

Ультрафиолетовые лучи обладают бактерицидными свойствами, поэтому их используют для обеззараживания воды, воздуха и поверхностей.

Рентгеновское излучение

Еще более высокочастотный диапазон — рентгеновские лучи:

• Очень малая длина волн — 0,01-10 нм
• Высокая проникающая способность
• Ионизация и разрушение живых клеток

Эти свойства рентгеновских лучей используют в медицине для рентгенодиагностики и в промышленности для контроля качества изделий.