• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Fala elektromagnetyczna



    Podstrony: 1 [2] [3] [4] [5]
    Przeczytaj także...
    Promieniowanie gamma – wysokoenergetyczna forma promieniowania elektromagnetycznego. Za promieniowanie gamma uznaje się promieniowanie o energii kwantu większej od 50 keV. Zakres ten częściowo pokrywa się z zakresem promieniowania rentgenowskiego. W wielu publikacjach rozróżnienie promieniowania gamma oraz promieniowania X (rentgenowskiego) opiera się na ich źródłach, a nie na długości fali. Promieniowanie gamma wytwarzane jest w wyniku przemian jądrowych albo zderzeń jąder lub cząstek subatomowych, a promieniowanie rentgenowskie – w wyniku zderzeń elektronów z elektronami powłok wewnętrznych lub ich rozpraszaniu w polu jąder atomu. Promieniowanie gamma jest promieniowaniem jonizującym i przenikliwym. Promieniowania gamma oznacza się grecką literą γ, analogicznie do korpuskularnego promieniowania alfa (α) i beta (β).Rozkład normalny, zwany też rozkładem Gaussa – jeden z najważniejszych rozkładów prawdopodobieństwa. Odgrywa ważną rolę w statystycznym opisie zagadnień przyrodniczych, przemysłowych, medycznych, społecznych itp. Wykres funkcji prawdopodobieństwa tego rozkładu jest krzywą dzwonową.

    Promieniowanie elektromagnetyczne (fala elektromagnetyczna) – rozchodzące się w przestrzeni zaburzenie pola elektromagnetycznego.

    Składowa elektryczna i magnetyczna fali indukują się wzajemnie – zmieniające się pole elektryczne wytwarza zmieniające się pole magnetyczne, a z kolei zmieniające się pole magnetyczne wytwarza zmienne pole elektryczne. Właściwości fal elektromagnetycznych zależą od długości fali. Promieniowaniem elektromagnetycznym o różnej długości fali są fale radiowe, mikrofale, podczerwień, światło widzialne, ultrafiolet, promieniowanie rentgenowskie i promieniowanie gamma. W opisie kwantowym promieniowanie elektromagnetyczne jest traktowane jako strumień nieposiadających masy cząstek elementarnych zwanych fotonami. Energia każdego fotonu zależy od długości fali.

    Przenikalność elektryczna – wielkość fizyczna charakteryzująca właściwości elektryczne środowiska, oznaczana grecką literą ε (epsilon).Antoine Henri Becquerel (ur. 15 grudnia 1852 w Paryżu, zm. 25 sierpnia 1908 w Croisic) – francuski chemik i fizyk, laureat Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki w 1903 za odkrycie promieniotwórczości.

    Historia[ | edytuj kod]

    Historia odkryć związanych z promieniowaniem elektromagnetycznym:

    Świetlówka, lampa fluorescencyjna – lampa wyładowcza, w której światło emitowane jest przez luminofor wzbudzony przez promieniowanie ultrafioletowe powstałe wskutek wyładowania jarzeniowego w rurze wypełnionej gazem.Falowodem mikrofalowym nazywamy rodzaj falowodu, przeznaczonego do transmisji fal elektromagnetycznych z zakresu mikrofal i częstotliwości radiowych. Falowód mikrofalowy jest rodzajem linii transmisyjnej, która składa się z jednego przewodnika, służy głownie do połączenia nadajnika i odbiornika mikrofal z ich antenami, w urządzeniach takich jak kuchenki mikrofalowe czy radary.
  • W roku 1800 William Herschel odkrył promieniowanie cieplne (podczerwone) i stwierdził, że podobnie jak światło ulega ono odbiciu i załamaniu.
  • Pole elektryczne i magnetyczne w płaskiej fali elektromagnetycznej o długości λ.
    Interferencja fal światła – rysunek Younga z 1803 roku.
  • W latach 1801–1803 Thomas Young zaproponował falową teorię światła.
  • W 1801 Johann Wilhelm Ritter odkrył promieniowanie ultrafioletowe.
  • W latach 1815–1818 Augustin Jean Fresnel rozwinął falową teorię światła i za jej pomocą wyjaśnił wiele zjawisk optycznych.
  • W 1820 Hans Christian Ørsted odkrył, że prąd elektryczny wytwarza pole magnetyczne, wykazując w ten sposób związek między elektrycznością i magnetyzmem.
  • W 1831 Michael Faraday odkrył, że zmienne pole magnetyczne wytwarza pole elektryczne.
  • W 1838 James Forbes stwierdził, że zarówno widzialne, jak i niewidzialne promieniowanie słoneczne ulega polaryzacji.
  • W latach 1849–1850 Armand Fizeau oraz Jean Bernard Léon Foucault wykonali pomiary prędkości światła w powietrzu i innych ośrodkach przezroczystych.
  • James Clerk Maxwell w roku 1861 zebrał prawa elektrodynamiki w cztery równania, które opisują również falę elektromagnetyczną. Zasugerował też, że zjawiska elektromagnetyczne i światło mają wspólną naturę.
  • W 1875 Hendrik Lorentz wyeliminował koncepcję eteru i nadał równaniom Maxwella sens, jaki znamy dzisiaj.
  • Pierwszej emisji i odbioru fal elektromagnetycznych (w zakresie fal radiowych) dokonał Heinrich Hertz w roku 1886.
  • W roku 1895 Wilhelm Conrad Röntgen odkrył promieniowanie, nazwane później rentgenowskim, za co w 1901 otrzymał pierwszą nagrodę Nobla.
  • W 1896 Antoine Henri Becquerel odkrył promieniowanie jądrowe.
  • W 1900 Paul Villard wykrył w promieniowaniu jądrowym promieniowanie gamma.
  • W 1900 Max Planck analizując widmo promieniowania elektromagnetycznego ciała doskonale czarnego doszedł do wniosku, że energia tego promieniowania jest skwantowana. Za to osiągnięcie otrzymał w 1918 nagrodę Nobla.
  • W 1905 Albert Einstein analizując zjawisko fotoemisji doszedł do wniosku, że energia tego promieniowania jest zależna od częstotliwości fali. Za to osiągnięcie otrzymał w 1921 nagrodę Nobla.
  • 1922 Arthur Compton ogłosił wyniki doświadczeń, w których promieniowanie rentgenowskie oddziałuje z elektronami i spełnia prawa zderzenia. W roku 1927 otrzymał za tę pracę Nagrodę Nobla.
  • Właściwości promieniowania elektromagnetycznego[ | edytuj kod]

    Widmo fal elektromagnetycznych[ | edytuj kod]

    Widmo (spektrum) fal elektromagnetycznych

    Promieniowanie elektromagnetyczne przejawia właściwości falowe ulegając interferencji, dyfrakcji, spełnia prawo odbicia i załamania. W wyniku superpozycji fal elektromagnetycznych może powstać fala stojąca.

    Wektor Poyntinga – wektor określający powierzchniową gęstość strumienia mocy przenoszonej przez pole elektromagnetyczne. Długość fali – najmniejsza odległość pomiędzy dwoma punktami o tej samej fazie drgań (czyli pomiędzy dwoma powtarzającymi się fragmentami fali – zob. rysunek). Dwa punkty fali są w tej samej fazie, jeżeli wychylenie w obu punktach jest takie samo i oba znajdują się na etapie wzrostu (lub zmniejszania się). Jeżeli w jednym punkcie wychylenie zwiększa się a w drugim maleje, to punkty te znajdują się w fazach przeciwnych.

    Jednak niektóre właściwości promieniowania elektromagnetycznego (szczególnie jego oddziaływanie z materią) zależą od długości fali (częstotliwości promieniowania) i dlatego dokonano podziału promieniowania elektromagnetycznego na zakresy ze względu na jego częstotliwość. Granice poszczególnych zakresów są umowne i nieostre. Należy je traktować szacunkowo, promieniowanie o tej samej długości może być nazywane falą radiową lub mikrofalą – w zależności od kontekstu. Granice promieniowania gamma i promieniowania rentgenowskiego często rozróżnia się z kolei ze względu na źródło tego promieniowania. Najdokładniej określone są granice dla światła widzialnego, gdyż są one zdeterminowane fizjologią ludzkiego oka.

    William Herschel, właściwie Friedrich Wilhelm Herschel (ur. 15 listopada 1738 r. w Hanowerze, Niemcy, zm. 25 sierpnia 1822 r. w Windsorze) – astronom, konstruktor teleskopów i kompozytor, znany z wielu odkryć astronomicznych, a szczególnie z odkrycia Urana.Elektrosmog, nazywany też smogiem elektromagnetycznym, to nieformalne określenie smogu związanego z emisją sztucznego promieniowania elektromagnetycznego do środowiska.

    Fale radiowe[ | edytuj kod]

     Osobny artykuł: Fale radiowe.
    Schematyczny rysunek fali elektromagnetycznej promieniowanej przez antenę dipolową.

    Fale radiowe znajdują bardzo szerokie zastosowanie w telekomunikacji, radiofonii, telewizji, radioastronomii i wielu innych dziedzinach nauki oraz techniki.

    W technice podstawowym źródłem fal radiowych są anteny zasilane prądem przemiennym odpowiedniej częstotliwości. Wiele urządzeń generuje też zakłócenia będące falami radiowymi, wymienić tu można na przykład: zasilacze impulsowe, falowniki i regulatory tyrystorowe, piece indukcyjne, spawarki, zapłon iskrowy silników samochodowych, iskrzące styki urządzeń elektrycznych.

    Mikrofale – rodzaj promieniowania elektromagnetycznego o długości fali pomiędzy podczerwienią i falami ultrakrótkimi, zaliczane są do fal radiowych. W różnych opracowaniach spotyka się różne zakresy promieniowania uznawanego za promieniowanie mikrofalowe, przykładowo od 1 mm (częstotliwość 300 GHz) do 30 cm (1 GHz), częstotliwość = 3·10 ÷ 3·10 Hz, a długości λ = 10 ÷ 0,1 m . Ten zakres pokrywa również pasma UHF oraz EHF (fale milimetrowe).Michael Faraday (ur. 22 września 1791, zm. 25 sierpnia 1867) – fizyk i chemik angielski, eksperymentator, samouk. Profesor Instytutu Królewskiego i Uniwersytetu w Oksfordzie, członek Royal Society, w młodości asystent H.B. Davy’ego.

    Naturalne źródła fal radiowych to między innymi wyładowania atmosferyczne, zorze polarne, radiogalaktyki.

    W atmosferze propagacja fal radiowych jest dosyć skomplikowana, zachodzą różnorodne odbicia i ugięcia fali w niektórych warstwach atmosfery. Przebieg tych zjawisk zależy zarówno od długości fali, jak i własności powietrza zależnych od pory dnia, pogody, położenia geograficznego.

    Mikrofale[ | edytuj kod]

     Osobny artykuł: Mikrofale.
    Fala elektromagnetyczna (mod TE31) rozchodząca się w falowodzie mikrofalowym. Pole elektryczne skierowane jest w kierunku x, Kolory jasne i ciemne oznaczają przeciwne jego zwroty.

    W zależności od metody wytwarzania niekiedy mikrofale są zaliczane do fal radiowych, albo do podczerwieni.

    Antena dipolowa - to najstarsza, lecz wciąż najbardziej popularna antena. Słowo dipol pochodzi z języka greckiego i oznacza układ dwubiegunowy. Antena dipolowa składa się przeważnie z dwóch symetrycznych ramion zasilanych za pomocą symetrycznej linii transmisyjnej. Tego typu antena jest tzw. anteną symetryczną, ponieważ prądy płynące w obu ramionach anteny są równe co do amplitudy i mają przeciwne zwroty. Można spotkać również anteny dipolowe: o niesymetrycznych ramionach oraz anteny zasilane bocznikowo, optymalizowane, czy załamane. Anteny dipolowe ze względu na słabe parametry (wąskie pasmo pracy, mały zysk kierunkowy) występują rzadziej jako samodzielne, pojedyncze anteny, częściej stosuje się je jako elementy składowe bardziej skomplikowanych i rozbudowanych układów antenowych.Anihilacja (z łac. annihilatio – unicestwienie, od nihil – nic) – proces prowadzący do całkowitej destrukcji materii posiadającej masę. W fizyce anihilacją nazywamy oddziaływanie cząstki z odpowiadającą jej antycząstką, podczas którego cząstka i antycząstka zostają zamienione na fotony (zasada zachowania pędu nie dopuszcza możliwości powstania jednego fotonu – zawsze powstają co najmniej dwa) o sumarycznej energii równoważnej masom cząstki i antycząstki, zgodnie ze wzorem Einsteina: E=mc² (zobacz: Szczególna teoria względności).

    Podstawowe zastosowania mikrofal to łączność (na przykład telefonia komórkowa, radiolinie, bezprzewodowe sieci komputerowe) oraz technika radarowa. Fale zakresu mikrofalowego są również wykorzystywane w radioastronomii, a odkrycie mikrofalowego promieniowania tła miało ważne znaczenie dla rozwoju i weryfikacji modeli kosmologicznych. Wiele dielektryków mocno absorbuje mikrofale, co powoduje ich rozgrzewanie i jest wykorzystywane w kuchenkach mikrofalowych, przemysłowych urządzeniach grzejnych i w medycynie.

    Heinrich Rudolf Hertz (ur. 22 lutego 1857 w Hamburgu, zm. 1 stycznia 1894 w Bonn) – niemiecki fizyk, odkrywca fal elektromagnetycznych.Detektory promieniowania elektromagnetycznego – detektory (wykrywacze, odbieralniki) kwantów promieniowania elektromagnetycznego o różnych długościach fali (światło widzialne, podczerwone, promieniowanie ultrafioletowe, rentgenowskie, radiowe), w których energia odebranego kwantu zmienia się w inną postać energii (np. ciepło, energia elektryczna).

    W elektronice mikrofalowej rozmiary elementów i urządzeń są porównywalne z długością fali przenoszonego sygnału. Powoduje to, że przy analizie obwodów nie można stosować elementów o stałych skupionych. Do prowadzenia mikrofal używane są falowody. Do wzmacniania i generacji sygnałów mikrofalowych służą masery, specjalne lampy mikrofalowe oraz mikrofalowe elementy półprzewodnikowe.

    Foton (gr. φως – światło, w dopełniaczu – φοτος, nazwa stworzona przez Gilberta N. Lewisa) jest cząstką elementarną, nie posiadającą ładunku elektrycznego ani momentu magnetycznego, o masie spoczynkowej równej zero (m0 = 0), liczbie spinowej s = 1 (fotony są zatem bozonami). Fotony są nośnikami oddziaływań elektromagnetycznych, a ponieważ wykazują dualizm korpuskularno-falowy, są równocześnie falą elektromagnetyczną.Astronomia rentgenowska – dział astronomii zajmujący się rejestracją i analizą promieniowania rentgenowskiego pochodzącego z kosmosu. Zakres energii obserwowanych fotonów promieniowania X zawiera się w przedziale od 0,1 do 500 keV, co odpowiada długości fali pomiędzy 12 a 2,5 pm.

    Podczerwień[ | edytuj kod]

     Osobny artykuł: Podczerwień.
    Termowizyjne zdjęcie budynku.

    Promieniowanie podczerwone jest nazywane również cieplnym, szczególnie gdy jego źródłem są nagrzane ciała. Każde ciało o temperaturze większej od zera bezwzględnego emituje takie promieniowanie, a ciała o temperaturze pokojowej najwięcej promieniowania emitują w zakresie długości fali rzędu 10 μm. Przedmioty o wyższej temperaturze emitują promieniowanie o większym natężeniu i mniejszej długości, co pozwala na zdalny pomiar ich temperatury i obserwację za pomocą urządzeń rejestrujących wysyłane promieniowanie.

    Falownik (ang. power inverter, przetwornik mocy) – urządzenie elektryczne zamieniające prąd stały, którym jest zasilane, na prąd zmienny o regulowanej częstotliwości wyjściowej. Jeśli w falowniku zastosuje się modulację szerokości impulsów (PWM), to równocześnie ze zmianą częstotliwości można regulować wartość skuteczną napięcia wyjściowego.Definicja intuicyjna: Wersor to wektor o długości jeden, wskazujący kierunek i zwrot pewnego wektora początkowego, któremu ten wersor przypisujemy. Mnożenie wersora przez długość początkowego wektora odtwarza początkowy wektor.

    Technika rejestracji promieniowania podczerwonego emitowanego przez obiekty o temperaturach spotykanych w codziennych warunkach to termowizja. Umożliwia ona zobrazowanie obiektów w ciemności oraz pomiar temperatury w poszczególnych punktach ich powierzchni. Jest wykorzystywana między innymi w nauce, pożarnictwie, medycynie, wojskowości, w diagnostyce urządzeń mechanicznych i obwodów elektrycznych, oraz do oceny izolacji termicznej budynków.

    Thomas Young (ur. 13 czerwca 1773 w Milverton (hrabstwo Somerset), zm. 10 maja 1829 w Londynie) – angielski fizyk, lekarz fizjolog i egiptolog.Lampy mikrofalowe – ogólna nazwa dużej grupy lamp elektronowych pracujących w zakresie bardzo wysokich częstotliwości (mikrofal). Lampy tego rodzaju dzielą się na lampy o sterowaniu gęstością elektronów (tzw. "siatkowe") oraz lampy o sterowaniu prędkością elektronów. Lampy o sterowaniu prędkością elektronów zazwyczaj istotnie różnią się w konstrukcji od "siatkowych" lamp elektronowych . W lampach tych na elektrony emitowane z katody oddziałuje bezpośrednio pole elektromagnetyczne wysokiej częstotliwości. Pole elektromagnetyczne wysokiej częstotliwości może być wytwarzane przez samą lampę (w lampach generacyjnych np. magnetronie czy klistronie refleksowym), lub być wprowadzane z zewnątrz (np. w zwykłym klistronie lub lampie o fali bieżącej).

    W paśmie promieniowania podczerwonego są prowadzone obserwacje astronomiczne i meteorologiczne. Promieniowanie to znalazło zastosowanie w technice grzewczej. Jest również stosowane do przekazu informacji – do transmisji danych w światłowodach i układach zdalnego sterowania.

    Spektroskopia w podczerwieni umożliwia identyfikację organicznych związków chemicznych i badanie ich struktury.

    Akcelerator – urządzenie służące do przyspieszania cząstek elementarnych lub jonów do prędkości bliskich prędkości światła. Cząstki obdarzone ładunkiem elektrycznym są przyspieszane w polu elektrycznym. Do skupienia cząstek w wiązkę oraz do nadania im odpowiedniego kierunku używa się odpowiednio ukształtowanego, w niektórych konstrukcjach także zmieniającego się w czasie, pola magnetycznego lub elektrycznego.Atmosfera ziemska – powłoka gazowa otaczająca planetę Ziemię, utrzymywana przy powierzchni przez grawitację planety. Ogrzewa ona powierzchnię Ziemi dzięki efektowi cieplarnianemu i zmniejsza różnice temperatur między stroną dzienną i nocną. Pozwala także na istnienie różnorodnego życia na Ziemi, dostarczając substancji niezbędnych do jego podtrzymania i chroniąc przed promieniowaniem ultrafioletowym.

    Światło widzialne[ | edytuj kod]

     Osobny artykuł: Światło widzialne.
    Światło widzialne na tle całego spektrum fal elektromagnetycznych.

    Światło (promieniowanie widzialne) to ta część widma promieniowania elektromagnetycznego, na którą reaguje zmysł wzroku człowieka. Różne zwierzęta mogą widzieć w nieco różnych zakresach.

    Maser (od (ang.) Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation: wzmocnienie mikrofal poprzez wymuszoną emisję promieniowania) – urządzenie wzmacniające mikrofale za pomocą emisji wymuszonej promieniowania elektromagnetycznego. Przyrząd elektroniki kwantowej wytwarzający lub wzmacniający promieniowanie elektromagnetyczne mikrofalowe. Ma zastosowanie w urządzeniach radioastronomicznych, radarowych, łączności satelitarnej i kosmicznej. Maser to urządzenie o zasadzie działania identycznej jak laser, ale emitujące promieniowanie w innym zakresie częstotliwości.Fale radiowe (promieniowanie radiowe) – promieniowanie elektromagnetyczne, które może być wytwarzane przez prąd przemienny płynący w antenie. Uznaje się, że falami radiowymi są fale o częstotliwości 3 kHz – 3 THz (3·10 – 3·10 Hz). Według literatury zachodniej zakres częstotliwości obejmuje fale od 3 Hz. Zależnie od długości dzielą się na pasma radiowe.

    Światło jest tylko w niewielkim stopniu absorbowane przez atmosferę ziemską i przez wodę. Ma to duże znaczenie dla organizmów żywych, zarówno wodnych, jak i lądowych.

    Światło ma bardzo duże znaczenie w nauce i wiele zastosowań w technice. Dziedziny nauki i techniki zajmujące się światłem noszą nazwę optyki.

    Ultrafiolet[ | edytuj kod]

     Osobny artykuł: Ultrafiolet.
    Banknot oświetlony promieniowaniem ultrafioletowym. Widoczna fluorescencja zabezpieczenia w postaci paseczka.

    Promieniowanie ultrafioletowe jest zaliczane do promieniowania jonizującego, czyli ma zdolność odrywania elektronów od atomów i cząsteczek. W dużym stopniu określa to jego właściwości, szczególnie oddziaływanie z materią i na organizmy żywe.

    Światłowód – przezroczysta struktura (włóknista, warstwowa lub paskowa), w której odbywa się propagacja światła.Fluorescencja – jeden z rodzajów luminescencji – zjawiska emitowania światła przez wzbudzony atom lub cząsteczkę. Zjawisko uznaje się za fluorescencję, gdy po zaniku czynnika pobudzającego następuje szybki zanik emisji w czasie około 10 s. Gdy czas zaniku jest znacznie dłuższy, to zjawisko jest uznawane za fosforescencję.

    Słońce emituje ultrafiolet w szerokim zakresie spektralnym, ale górne warstwy atmosfery ziemskiej (warstwa ozonowa) pochłaniają większość promieniowania z krótkofalowej części spektrum. Obserwacje astronomiczne w ultrafiolecie rozwinęły się dopiero po wyniesieniu ponad atmosferę przyrządów astronomicznych.

    W technice ultrafiolet stosowany jest powszechnie. Powoduje świecenie (fluorescencję) wielu substancji chemicznych. W świetlówkach ultrafiolet wytworzony na skutek wyładowania jarzeniowego pobudza luminofor do świecenia w zakresie widzialnym. Zjawisko to wykorzystuje się również do zabezpieczania banknotów i w analizie chemicznej (Spektroskopia UV). Ultrafiolet o małej długości fali jest wykorzystywany do sterylizacji (wyjaławiania) pomieszczeń.

    Radioterapia, dawniej curieterapia – metoda leczenia za pomocą promieniowania jonizującego. Stosowana w onkologii do leczenia chorób nowotworowych oraz łagodzenia bólu związanego z rozsianym procesem nowotworowym, np. w przerzutach nowotworowych do kości.Hans Christian Ørsted (spotykana jest też pisownia "Oersted"; ur. 14 sierpnia 1777 w Rudkøbing, zm. 9 marca 1851 w Kopenhadze) – duński fizyk i chemik, najbardziej znany z odkrycia zjawiska elektromagnetyzmu. W prostym eksperymencie pokazał, że igła kompasu odchyla się pod wpływem prądu w przewodzie.

    Niektóre owady, na przykład pszczoły, widzą w bliskiej światłu widzialnemu części widma promieniowania ultrafioletowego, również rośliny posiadają receptory ultrafioletu.

    Promieniowanie rentgenowskie[ | edytuj kod]

     Osobny artykuł: Promieniowanie rentgenowskie.
    Zdjęcie rentgenowskie uszkodzonej świetlówki.

    Promieniowanie rentgenowskie jest promieniowaniem jonizującym.

    Technicznie promieniowanie rentgenowskie uzyskuje się przeważnie poprzez wyhamowywanie rozpędzonych cząstek naładowanych. W lampach rentgenowskich są to rozpędzone za pomocą wysokiego napięcia elektrony hamowane na metalowych anodach. Źródłem wysokoenergetycznego promieniowania rentgenowskiego są również przyspieszane w akceleratorach cząstki naładowane. Promieniowanie rentgenowskie jest wykorzystywane do wykonywania zdjęć rentgenowskich do celów defektoskopii i diagnostyki medycznej.

    Dyfrakcja (ugięcie fali) to zjawisko fizyczne zmiany kierunku rozchodzenia się fali na krawędziach przeszkód oraz w ich pobliżu. Zjawisko zachodzi dla przeszkód, które mają dowolną wielkość, ale wyraźnie jest obserwowane dla przeszkód o rozmiarach porównywalnych z długością fali.Promieniotwórczość naturalna (inaczej promieniowanie naturalne) - promieniowanie jonizujące pochodzące wyłącznie ze źródeł naturalnych, stanowiące źródło dawki naturalnej.

    W zakresie promieniowania rentgenowskiego są również prowadzone obserwacje astronomiczne.

    Promieniowanie gamma[ | edytuj kod]

     Osobny artykuł: Promieniowanie gamma.
    Gaussowski profil laserowej wiązki światła.

    Promieniowanie gamma jest promieniowaniem jonizującym.

    Promieniowanie gamma towarzyszy reakcjom jądrowym, powstaje w wyniku anihilacji – zderzenie cząstki i antycząstki, oraz rozpadów cząstek elementarnych. Otrzymywane w cyklotronach promieniowanie hamowania i synchrotronowe również leży w zakresie długości fali promieniowania gamma, choć niekiedy bywa nazywane wysokoenergetycznym promieniowaniem rentgenowskim.

    Temperatura – jedna z podstawowych wielkości fizycznych (parametrów stanu) w termodynamice. Temperatura jest związana ze średnią energią kinetyczną ruchu i drgań wszystkich cząsteczek tworzących dany układ i jest miarą tej energii.Fala stojąca – fala, której grzbiety i doliny nie przemieszczają się. Fala stojąca powstaje na skutek interferencji dwóch takich samych fal poruszających się w przeciwnych kierunkach. Zwykle efekt ten powstaje np. poprzez nałożenie na falę biegnącą fali odbitej.

    Promienie gamma mogą służyć do sterylizacji żywności i sprzętu medycznego. W medycynie używa się ich w radioterapii oraz w diagnostyce. Zastosowanie w przemyśle obejmują badania defektoskopowe. Astronomia promieniowania gamma zajmuje się obserwacjami w tym zakresie długości fal.

    Mod fali elektromagnetycznej[ | edytuj kod]

     Osobny artykuł: Mod (falowód).

    Płaska fala elektromagnetyczna rozchodząc się w próżni w nieograniczonym obszarze jest falą poprzeczną, w której składowa elektryczna i magnetyczna są prostopadłe do siebie, a obie są prostopadłe do kierunku rozchodzenia się fali. Fala elektromagnetyczna nie będąca falą płaską, lub rozchodząc się w ośrodku, lub w ograniczonym obszarze może mieć inny rozkład pola elektromagnetycznego. Charakterystyczne rozkłady pola elektromagnetycznego w propagującej fali nazywane są modami fali elektromagnetycznej.

    Johann Wilhelm Ritter (ur. 16 grudnia 1776 w Samitz dziś Zamienice, zm. 23 stycznia 1810 w Monachium) – niemiecki fizyk, który odkrył istnienie ultrafioletowego zakresu promieniowania elektromagnetycznego i poszerzył w ten sposób wiedzę o promieniowaniu elektromagnetycznym poza zakres światła widzialnego.Pole elektryczne – stan przestrzeni otaczającej ładunki elektryczne lub zmienne pole magnetyczne. W polu elektrycznym na ładunek elektryczny działa siła elektrostatyczna.

    Ze źródła punktowego rozchodzą się fale kuliste. Każdą falę rozchodzącą się w nieskończonym bezstratnym ośrodku dielektrycznym, niezbyt blisko źródła, można uważać za kulistą, a dostatecznie mały jej wycinek za płaską.

    Promieniowanie laserów często ma gaussowski profil wiązki charakteryzujący się rozkładem amplitudy natężenia pola elektrycznego w płaszczyźnie prostopadłej do osi wiązki opisanym funkcją Gaussa.

    Mody fali elektromagnetycznej można podzielić na:

    Promieniowanie rentgenowskie (promieniowanie rtg, promieniowanie X, promienie X) – rodzaj promieniowania elektromagnetycznego, które jest generowane podczas wyhamowywania elektronów. Długość fali mieści się w zakresie od 10 pm do 10 nm. Zakres promieniowania rentgenowskiego znajduje się pomiędzy nadfioletem i promieniowaniem gamma.Library of Congress Control Number (LCCN) – numer nadawany elementom skatalogowanym przez Bibliotekę Kongresu wykorzystywany przez amerykańskie biblioteki do wyszukiwania rekordów bibliograficznych w bazach danych i zamawiania kart katalogowych w Bibliotece Kongresu lub u innych komercyjnych dostawców.
  • falę poprzeczną (TEM od ang. Transverse ElectroMagnetic) – wektory natężenia pola elektrycznego i indukcji pola magnetycznego są prostopadłe do kierunku rozchodzenia się fali;
  • TE (ang. Transverse Electric) – mody, dla których wektor natężenia pola elektrycznego jest prostopadły do kierunku rozchodzenia się fali, a wektor indukcji pola magnetycznego nie;
  • TM (ang. Transverse Magnetic) – mody, dla których wektor indukcji pola magnetycznego jest prostopadły do kierunku rozchodzenia się fali, a wektor natężenia pola elektrycznego nie;
  • mody hybrydowe – mody nie będące żadnym z powyższych – zarówno pole elektryczne, jak i magnetyczne mają niezerowe składowe w kierunku ruchu.
  • Mod propagującej fali jest zdeterminowany przez rodzaj i kształt ośrodka, w którym rozchodzi się fala i przez jego granice. Charakterystyczne mody drgań występują przy propagacji mikrofal w falowodach i światła w światłowodach.

    Piotr Nikołajewicz Lebiediew (Пётр Никола́евич Ле́бедев) (ur. 24 lutego 1866 w Moskwie, zm. 1 marca 1912 tamże) – rosyjski fizyk, profesor uniwersytetu w Moskwie, twórca pierwszej w Rosji szkoły fizyków. Szczególnie duże znaczenie miały prace Lebiediewa z dotyczące ciśnienia wywieranego na ciała przez fale świetlne. W roku 1900 wykrył istnienie ciśnienia światła na ciała stałe, a w roku 1907 - na ciała gazowe.Piec indukcyjny – piec elektryczny, w którym wsad (lub tygiel - w przypadku tygli przewodzących prąd elektryczny) nagrzewa się skutkiem przepływu przez niego prądów wirowych wzbudzonych zgodnie ze zjawiskiem indukcji elektromagnetycznej.

    Polaryzacja fali elektromagnetycznej[ | edytuj kod]

     Osobny artykuł: Polaryzacja fali.

    Polaryzacja fali elektromagnetycznej to charakterystyczne zachowanie się kierunków wektorów pola elektrycznego i magnetycznego. Przyjęto, że polaryzację fali elektromagnetycznej określa się dla jej składowej elektrycznej (składowa magnetyczna jest do niej prostopadła).

    Prąd przemienny (ang. alternating current, AC) – charakterystyczny przypadek prądu elektrycznego okresowo zmiennego, w którym wartości chwilowe podlegają zmianom w powtarzalny, okresowy sposób, z określoną częstotliwością. Wartości chwilowe natężenia prądu przemiennego przyjmują naprzemiennie wartości dodatnie i ujemne (stąd nazwa przemienny). Najczęściej pożądanym jest, aby wartość średnia całookresowa (tzn. składowa stała) wynosiła zero.Wyładowanie jarzeniowe – wyładowanie elektryczne w gazach, podczas którego gaz emituje światło. Efekt ten można otrzymać w gazach przy niskich ciśnieniach rzędu 1 Tr. Pod niskim ciśnieniem, w miarę oddalania się od katody, występują jasne i ciemne przestrzenie. Natomiast środkowa część ma charakterystyczną pierścieniową budowę. Po zwiększeniu ciśnienia, struktura ta zanika.
  • Polaryzacja jest liniowa, jeżeli w wybranym punkcie przestrzeni kierunek wektora natężenia pola elektrycznego jest cały czas taki sam.
  • Przy polaryzacji kołowej wartość natężenia pola elektrycznego jest stała, a jego kierunek zatacza okrąg w czasie jednego okresu fali.
  • Przy polaryzacji eliptycznej natężenie pola elektrycznego zmienia wartość i kierunek tak, że koniec jego wektora zatacza elipsę.
  • Istnieją bardziej złożone typy polaryzacji.
  • Energia fali elektromagnetycznej[ | edytuj kod]

    Radiometr Crookesa – energia padającej fali świetlnej zmieniona w energię cieplną jest w stanie uruchomić wiatraczek.

    W fali elektromagnetycznej jej pola elektryczne i magnetyczne niosą ze sobą energię. W próżni i jednorodnym idealnym dielektryku składowe elektryczne i magnetyczne niesionej energii są sobie równe, natomiast w ośrodku o niezerowym przewodnictwie elektrycznym są różne.

    Pole elektromagnetyczne – pole fizyczne, stan przestrzeni, w której na obiekt fizyczny mający ładunek elektryczny działają siły o naturze elektromagnetycznej. Pole elektromagnetyczne jest układem dwóch pól: pola elektrycznego i pola magnetycznego. Pola te są wzajemnie związane, a postrzeganie ich zależy też od obserwatora, wzajemną relację pól opisują równania Maxwella. Własności pola elektromagnetycznego, jego oddziaływanie z materią bada dział fizyki zwany elektrodynamiką. W mechanice kwantowej pole elektromagnetyczne jest postrzegane jako wirtualne fotony.Ultrafiolet, nadfiolet, promieniowanie ultrafioletowe, promieniowanie nadfioletowe (skrót UV) – promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali od 10 nm do 400 nm (niektóre źródła za ultrafiolet przyjmują zakres 100–400 nm), niewidzialne dla człowieka. Promieniowanie ultrafioletowe są to fale krótsze niż promieniowanie widzialne i dłuższe niż promieniowanie rentgenowskie. Zostało odkryte niezależnie przez niemieckiego fizyka, Johanna Wilhelma Rittera, i brytyjskiego chemika, Williama Hyde’a Wollastona, w 1801 roku.

    Choć w elektrodynamice klasycznej energię promieniowania elektromagnetycznego uważa się za wielkość ciągłą, zależną jedynie od natężenia pola elektrycznego i indukcji pola magnetycznego, to zjawiska zachodzące na poziomie atomowym dowodzą, że jest ona skwantowana. Energia pojedynczego kwantu jest zależna tylko od częstotliwości fali i wynosi

    Wiatraczek – bardzo mały wiatrak. Z racji niewielkich rozmiarów wiatraczki nie znajdują praktycznego zastosowania w gospodarce jako źródła energii.Odbicie - zmiana kierunku rozchodzenia się fali na granicy dwóch ośrodków, powodująca, że pozostaje ona w ośrodku, w którym się rozchodzi. Odbicie może dawać obraz lustrzany lub być rozmyte, zachowując tylko właściwości fali, ale nie dokładny obraz jej źródła.

    gdzie jest stałą Plancka.

    Wektor Poyntinga[ | edytuj kod]

     Osobny artykuł: Wektor Poyntinga.

    Strumień energii przenoszonej przez falę elektromagnetyczną w każdym punkcie przestrzeni określa wektor Poyntinga zdefiniowany jako

    gdzie:

    Propagacja fal radiowych – rozprzestrzenianie się fal radiowych zależne zarówno od właściwości samych fal (np. częstotliwości, polaryzacji), jak i warunków panujących w środowisku, w którym fale te się rozchodzą.Promieniowanie jonizujące - wszystkie rodzaje promieniowania, które wywołują jonizację ośrodka materialnego, tj. oderwanie przynajmniej jednego elektronu od atomu lub cząsteczki albo wybicie go ze struktury krystalicznej. Za promieniowanie elektromagnetyczne jonizujące uznaje się promieniowanie, którego fotony mają energię większą od energii fotonów światła widzialnego.
    – przenikalność magnetyczna próżni, natężenie pola elektrycznego, indukcja pola magnetycznego.

    Pęd i ciśnienie fali elektromagnetycznej[ | edytuj kod]

    Biegnąca fala elektromagnetyczna

    Biegnąca fala elektromagnetyczna niesie ze sobą pęd równy

    Interferencja (łac. inter – między + ferre – nieść) – zjawisko powstawania nowego, przestrzennego rozkładu amplitudy fali (wzmocnienia i wygaszenia) w wyniku nakładania się (superpozycji fal) dwóch lub więcej fal. Warunkiem trwałej interferencji fal jest ich spójność, czyli korelacja faz i częstotliwości.Spektroskopia w podczerwieni, spektroskopia IR (z ang. infrared spectroscopy) − rodzaj spektroskopii, w której stosuje się promieniowanie podczerwone. Najpowszechniej stosowaną techniką IR jest absorpcyjna spektroskopia IR, służąca do otrzymywania widm oscylacyjnych (choć w zakresie dalekiej podczerwieni obserwuje się także przejścia rotacyjne). Przy pomocy spektroskopii IR można ustalić jakie grupy funkcyjne obecne są w analizowanym związku.

    gdzie:

    Radiogalaktyka – galaktyka, która emituje bardzo silne fale radiowe. Radiogalaktyki to rodzaj aktywnych galaktyk o rozległej strukturze radiowej i dobrze widocznej strukturze gwiazdowej części galaktyki. Obraz radiowy radiogalaktyki tworzą obłoki radiowe stanowiące zazwyczaj najsilniejsze źródło fal, czasami widoczne jest także zwarte źródło centralne oraz dżety – wąskie struktury łączące jądro galaktyki z obłokami radiowymi. Obłoki radiowe nie pokrywają się z obserwowaną w świetle widzialnym strukturą galaktyki, i mogą być od niej wielokrotnie większe. Obserwowana emisja radiowa to świecenie energetycznych elektronów poruszających się w silnym polu magnetycznym radioobłoków (promieniowanie synchrotronowe). Do najbardziej znanych radiogalaktyk należą między innymi:Optyka to dział fizyki, zajmujący się badaniem natury światła, prawami opisującymi jego emisję, rozchodzenie się, oddziaływanie z materią oraz pochłanianie przez materię. Optyka wypracowała specyficzne metody pierwotnie przeznaczone do badania światła widzialnego, stosowane obecnie także do badania rozchodzenia się innych zakresów promieniowania elektromagnetycznego - podczerwieni i ultrafioletu - zwane światłem niewidzialnym.
    – energia niesiona przez falę, – prędkość światła, wektor jednostkowy w kierunku rozchodzenia się fali.

    Fala odbita lub pochłonięta przekazuje ten pęd wywierając ciśnienie. Pomiar ciśnienia promieniowania słonecznego przeprowadzony przez Lebiediewa w 1900 roku był pierwszym ilościowym potwierdzeniem teorii fali elektromagnetycznej Maxwella.

    Fala płaska - jest to fala, której powierzchnie falowe (powierzchnie o jednakowej fazie) tworzą równoległe do siebie linie proste, gdy fala rozchodzi się po powierzchni, i płaszczyzny, gdy rozchodzi się w przestrzeni trójwymiarowej.Jean Bernard Léon Foucault (ur. 18 września 1819 w Paryżu – zm. 11 lutego 1868) – francuski fizyk i astronom, odkrywca prądów wirowych (zwanych również prądami Foucaulta). Dokonał jednego z pierwszych pomiarów prędkości światła w powietrzu i w wodzie; zbudował pryzmat polaryzacyjny, fotometr i żyroskop. W lutym 1851 roku za pomocą wahadła zawieszonego w Paryskim Obserwatorium Astronomicznym doświadczalnie ujawnił działanie efektu Coriolisa.

    Prędkość fali elektromagnetycznej[ | edytuj kod]

     Osobny artykuł: Prędkość światła.

    Prędkość rozchodzenia się fali elektromagnetycznej w próżni jest stała, nie zależy od jej częstości ani układu odniesienia. Nazywa się ją prędkością światła. Jest ważną stałą fizyczną, a jej wartość wynosi około 3·10m/s. W ośrodkach materialnych prędkość fali elektromagnetycznej (rozchodzenia się fotonów) jest zawsze mniejsza niż w próżni.

    Sterylizacja, wyjaławianie – jednostkowy proces technologiczny polegający na zniszczeniu wszystkich, zarówno wegetatywnych, jak i przetrwalnikowych i zarodnikowych form mikroorganizmów. Sterylizacji można dokonać mechanicznie, fizycznie, bądź chemicznie, najczęściej używa się metod fizycznych. Prawidłowo wysterylizowany materiał jest jałowy – nie zawiera żadnych żywych drobnoustrojów (także wirusów) oraz ich form przetrwalnikowych.Poziom energetyczny - energia stanu dostępnego dla cząstki. Poziom może być zdegenerowany, jeśli dana wartość energii cechuje więcej niż jeden stan kwantowy.

    Oddziaływanie fali elektromagnetycznej z materią[ | edytuj kod]

    Rozchodzenie się fali w ośrodkach zależy zarówno od właściwości tych ośrodków, jak i częstotliwości fali.

  • Gdy długość fali jest duża w porównaniu z odległościami między cząsteczkami ośrodka może on być traktowany jako ciągły. Gdy jest dielektrykiem, fala się w nim rozchodzi, ale zmienia się jej prędkość i długość. W ośrodkach przewodzących rozchodząca się fala jest tłumiona, tym bardziej, im lepsze jest ich przewodnictwo. Również straty dielektryczne powodują tłumienie fali. W dobrym przewodniku (metale) fale o tej długości wnikają jedynie na niewielką głębokość, natomiast silnie odbijają się.
  • Gdy długość fali jest porównywalna z odległościami międzyatomowymi (rzędu nm – promieniowanie rentgenowskie) w jej oddziaływaniu z ośrodkiem zaczynają przeważać efekty dyfrakcyjne.
  • Gdy długość fali jest mała w porównaniu z odległościami międzyatomowymi nazywamy promieniowanie przenikliwym, gdyż ma dużą zdolność penetracji materii. Kwanty promieniowania o małej długości mają jednak tak dużą energię, że mogą jonizować atomy i rozbijać cząsteczki.
  • W dużym stopniu pochłaniane są również kwanty promieniowania o energii odpowiadającej różnicy poziomów energetycznych elektronów i cząsteczek w materiale (pochłanianie rezonansowe).
  • Indukcja magnetyczna (zwana również: "indukcją pola magnetycznego") - podstawowa wielkość wektorowa opisująca pole magnetyczne.Mod jest charakterystycznym rozkładem pola elektromagnetycznego odpowiadającym danemu kątowi rozchodzenia się fal w falowodzie. Dla światłowodu mówi się o modach światłowodowych. Mody można interpretować jako efekt wzajemnej interferencji płaskich fal elektromagnetycznych odbijających się wielokrotnie od granicy ośrodków tworzących falowód. Matematyczną postać rozkładów pola odpowiadających poszczególnym modom można uzyskać rozwiązując równania Maxwella, lub wynikające z nich równanie falowe, z odpowiednimi warunkami brzegowymi narzuconymi na pole elektryczne i magnetyczne na granicy ośrodków. W światłowodzie takie równanie falowe ma nieskończoną ilość rozwiązań, lecz tylko niektóre z nich odpowiadają propagacji fal wzdłuż światłowodu, bez szybkiego zaniku fali wraz z przebytą drogą. Rozwiązania te nazywane są modami. Każdy z modów ma specyficzne właściwości, takie, jak prędkość propagacji, częstotliwość i długość fali, poprzeczne rozkłady pola elektromagnetycznego w ośrodku. Ponadto, w falowodzie płaskim, każdy z modów odpowiada określonemu kątowi (względem osi światłowodu) rozchodzenia się drgań elektromagnetycznych. O tym ile modów przenosi dany światłowód decyduje jego kształt, średnica rdzenia światłowodu, apertura numeryczna i długość fali propagującej się w tym światłowodzie. Ich rozkład zależy od geometrii elementu prowadzącego promieniowanie, własności optycznych materiału rdzenia i płaszcza oraz od długości rozważanej fali. W zakresie danego modu zachowane są stałość poprzecznego rozkładu pola elektromagnetycznego i jego polaryzacji wzdłuż osi falowodu.


    Podstrony: 1 [2] [3] [4] [5]




    Warto wiedzieć że... beta

    Model kosmologiczny jest to matematyczny i fizyczny model Wszechświata. Termin ten najczęściej jest rozumiany jako zbiór równań matematycznych opisujących lokalną budowę i ewolucję Wszechświata na podstawie różnych hipotez przyjmowanych w kosmologii. Poprawność danego modelu kosmologicznego weryfikuje się poprzez obserwacje astronomiczne i eksperymenty.
    Lampa rentgenowska - sztuczne źródło promieniowania rentgenowskiego, bańka próżniowa posiadająca zatopione elektrody: anodę i katodę w postaci wolframowej spirali (w tzw. jonowej lampie rentgenowskiej bańka wypełniona jest gazem pod ciśnieniem rzędu 10 Tr). Wysokie napięcie przyłożone do elektrod przyspiesza dodatnie jony (jonowa lampa rentgenowska) lub elektrony – które odrywają się z katody (elektronowa lampa rentgenowska), cząstki te bombardując elektrodę (odpowiednio: katodę - jonowa lampa rentgenowska lub anodę - elektronowa lampa rentgenowska) emitują promieniowanie hamowania, będące strumieniem kwantów promieniowania X o ciągłym widmie energetycznym.
    Paczka falowa (pakiet falowy) – fala skupiona w ograniczonym obszarze przestrzeni. Swobodną paczkę falową można traktować jako superpozycję (złożenie) harmonicznych fal płaskich o różnych częstotliwościach.
    Stała Plancka (oznaczana przez h) jest jedną z podstawowych stałych fizycznych. Ma wymiar działania, pojawia się w większości równań mechaniki kwantowej.
    Armand-Hippolyte-Louis Fizeau (ur. 23 września 1819 w Paryżu, zm. 18 września 1896 w Venteuil) – francuski fizyk. Jako pierwszy dokonał pomiaru prędkości światła metodą nieastronomiczną.
    Elektrodynamika kwantowa (ang. QED – Quantum ElectroDynamics) jest to kwantowa teoria pola opisująca oddziaływanie elektromagnetyczne. Jest ona kwantowym uogólnieniem elektrodynamiki klasycznej. Elektrodynamika kwantowa wyjaśnia takie zjawiska jak rozszczepianie poziomów energetycznych atomu w polach elektrycznych i magnetycznych oraz zwiększanie się wówczas liczby linii widmowych.
    Kuchenka mikrofalowa, mikrofalówka, potocznie mikrofala – urządzenie kuchenne służące do ogrzewania przedmiotów znajdujących się w jej wnętrzu poprzez poddanie ich działaniu mikrofal. Za wynalazcę kuchenki mikrofalowej uważa się Percy’ego Spencera. Pierwszą komercyjnie dostępną kuchenką mikrofalową była wyprodukowana w 1947 Radarange.

    Reklama

    Czas generowania strony: 0.072 sek.