2 Що таке електромагнітні хвилі. Електромагнітна хвиля

М. Фарадей ввів поняття поля:

навколо заряду, що лежить, виникає електростатичне поле,

навколо зарядів, що рухаються (струму) виникає магнітне поле.

У 1830 р. М. Фарадей відкрив явище електромагнітної індукції: за зміни магнітного поля виникає вихрове електричне поле.

Малюнок 2.7 - Вихрове електричне поле

де,
- Вектор напруженості електричного поля,
- Вектор магнітної індукції.

Змінне магнітне поле створює вихрове електричне поле.

У 1862 р. Д.К. Максвел висунув гіпотезу: при зміні електричного поля виникає вихрове магнітне поле.

Виникла ідея про єдине електромагнітне поле.

Малюнок 2.8 – Єдине електромагнітне поле.

Змінне електричне поле створює вихрове магнітне поле.

Електромагнітне поле- це особлива форма матерії - сукупність електричних та магнітних полів. Змінні електричні та магнітні поля існують одночасно і утворюють єдине електромагнітне поле. Воно матеріально:

Виявляє себе в дії як на заряди, що покояться, так і на рухомі;

Поширюється із великою, але кінцевою швидкістю;

Існує незалежно від нашої волі та бажань.

При швидкості заряду, що дорівнює нулю, існує лише електричне поле. За постійної швидкості заряду виникає електромагнітне поле.

При прискореному русі заряду відбувається випромінювання електромагнітної хвилі, яка поширюється у просторі з кінцевою швидкістю .

Розробка ідеї електромагнітних хвиль належить Максвеллу, але вже Фарадей здогадувався про їхнє існування, хоча побоявся опублікувати роботу (вона була прочитана понад 100 років після його смерті).

Головна умова виникнення електромагнітної хвилі – прискорений рух електричних зарядів.

Що являє собою електромагнітна хвиля, легко уявити на наступному прикладі. Якщо на водну гладь кинути камінчик, то на поверхні утворюються хвилі, що розходяться колами. Вони рухаються джерела їх виникнення (обурення) з певною швидкістю поширення. Для електромагнітних хвиль збуреннями є електричні і магнітні поля, що пересуваються в просторі. Електромагнітне поле, що змінюється в часі, обов'язково викликає появу змінного магнітного поля, і навпаки. Ці поля взаємно пов'язані.

Основним джерелом спектра електромагнітних хвиль є зірка Сонце. Частина спектра електромагнітних хвиль бачить очі людини. Цей спектр лежить у межах 380...780 нм (рис. 2.1). В області видимого діапазону очей відчуває світло по-різному. Електромагнітні коливання з різною довжиною хвиль викликають відчуття світла з різним забарвленням.

Малюнок 2.9 – Спектр електромагнітних хвиль

Частина спектра електромагнітних хвиль використовується для цілей радіотелевізійного вішання та зв'язку. Джерело електромагнітних хвиль – провід (антена), у якому відбувається коливання електричних зарядів. Процес формування полів, що почався поблизу дроту, поступово точку за точкою захоплює весь простір. Чим вище частота змінного струму, що проходить по дроту і породжує електричне або магнітне поле, тим інтенсивніше створювані радіохвилі заданої довжини.

Радіо(лат. radio - випромінюю, випускаю промені ← radius - промінь) - різновид бездротового зв'язку, при якому як носій сигналу використовуються радіохвилі, що вільно розповсюджуються в просторі.

Радіохвилі(від радіо...), електромагнітні хвилі з довжиною хвилі > 500 мкм (частотою< 6×10 12 Гц).

Радіохвилі - це електричні та магнітні поля, що змінюються у часі. Швидкість поширення радіохвиль у вільному просторі становить 300 000 км/с. Виходячи з цього, можна визначити довжину радіохвилі (м).

λ=300/f,де f – частота (МГц)

Звукові коливання повітря, створені під час телефонної розмови, перетворюються мікрофоном на електричні коливання звукової частоти, які по дротах передаються до апаратури абонента. Там, на іншому кінці лінії, вони за допомогою випромінювача телефону перетворюються на коливання повітря, що сприймаються абонентом як звуки. У телефонії засобом зв'язку ланцюга є дроти, радіомовлення - радіохвилі.

«Серцем» передавача будь-якої радіостанції є генератор - пристрій, що виробляє коливання високої, але постійної для даної радіостанції частоти. Ці коливання радіочастоти, посилені до необхідної потужності, надходять в антену і збуджують в навколишньому просторі електромагнітні коливання такої самої частоти - радіохвилі. Швидкість видалення радіохвиль від антени радіостанції дорівнює швидкості світла: 300 000 км/с, що майже в мільйон разів швидше за поширення звуку в повітрі. Це означає, що якщо на Московській радіомовній станції в деякий момент часу включили передавач, то її радіохвилі менше ніж за 1/30 з дійдуть до Владивостока, а звук за цей час встигне поширитися лише на 10-11 м.

Радіохвилі поширюються не тільки в повітрі, а й там, де його немає, наприклад, у космічному просторі. Цим вони відрізняються від звукових хвиль, для яких абсолютно необхідне повітря або якесь інше щільне середовище, наприклад вода.

Електромагнітна хвиля – електромагнітне поле, що розповсюджується в просторі (коливання векторів
). Поблизу заряду електричне та магнітне поля змінюються зі зсувом фаз p/2.

Малюнок 2.10 – Єдине електромагнітне поле.

На великій відстані від заряду електричне та магнітне поля змінюються синфазно.

Малюнок 2.11 - Синфазна зміна електричного та магнітного полів.

Електромагнітна хвиля поперечна. Напрямок швидкості електромагнітної хвилі збігається із напрямком руху правого гвинта при повороті ручки буравчика вектора до вектору .

Малюнок 2.12 – Електромагнітна хвиля.

Причому в електромагнітній хвилі виконується співвідношення
, де з – швидкість світла у вакуумі

Максвелл теоретично розрахував енергію та швидкість електромагнітних хвиль.

Таким чином, енергія хвилі прямо пропорційна четвертому ступеню частоти. Отже, щоб легше зафіксувати хвилю, необхідно, щоб вона була високою частотою.

Електромагнітні хвилі відкрили Г. Герцем (1887).

Закритий коливальний контур електромагнітних хвиль не випромінює: вся енергія електричного поля конденсатора перетворюється на енергію магнітного поля котушки. Частота коливань визначається параметрами коливального контуру:
.

Малюнок 2.13 - Коливальний контур.

Для збільшення частоти необхідно зменшити L та C, тобто. розгорнути котушку до прямого дроту і т.к.
зменшити площу пластин і розвести їх на максимальну відстань. Звідси видно, що ми отримаємо по суті прямий провідник.

Такий пристрій називається вібратором Герца. Середина розрізається та приєднується до високочастотного трансформатора. Між кінцями проводів, на яких закріплюються маленькі кульові кондуктори, проскакує електрична іскра, яка є джерелом електромагнітної хвилі. Хвиля поширюється отже вектор напруженості електричного поля коливається у площині, у якій розташований провідник.

Малюнок 2.14 – Вібратор Герца.

Якщо паралельно випромінювачу розташувати такий самий провідник (антену), то заряди в ньому прийдуть у коливальний рух і між кондукторами проскакують слабкі іскри.

Герц виявив електромагнітні хвилі на досвіді і виміряв їх швидкість, яка збіглася з розрахованою Максвеллом і дорівнює =3. 10 8 м/с.

Змінне електричне поле породжує змінне магнітне поле, яке, своєю чергою, породжує змінне електричне поле, тобто антена, що збудило одне з полів, викликає появу єдиного електромагнітного поля. Найважливіша властивість цього поля у цьому, що його поширюється як електромагнітних хвиль.

Швидкість поширення електромагнітних хвиль у середовищі без втрат залежить від щодо діелектричної та магнітної проникності середовища. Для повітря магнітна проникність середовища дорівнює одиниці, отже, швидкість поширення електромагнітних хвиль у разі дорівнює швидкості світла.

Антенною може бути вертикальний провід, що живиться від генератора високої частоти. Генератор витрачає енергію на прискорення руху вільних електронів у провіднику, а ця енергія перетворюється на змінне електромагнітне поле, тобто електромагнітні хвилі. Чим більша частота струму генератора, тим швидше змінюється електромагнітне поле та інтенсивніше лікування хвиль.

З проводом антени пов'язані як електричне поле, силові лінії якого починаються на позитивних і закінчуються на негативних зарядах, і магнітне поле, лінії якого замикаються навколо струму проводу. Чим менший період коливань, тим менше часу залишається для повернення енергії пов'язаних полів у провід (тобто до генератора) і тим більше переходить її у вільні поля, які поширюються далі у вигляді електромагнітних хвиль. Ефективне випромінювання електромагнітних хвиль відбувається за умови сумірності довжини хвилі та довжини випромінюючого дроту.

Таким чином, можна визначити, що радіохвиля- це не пов'язане з випромінювачем і каналоутворюючими пристроями електромагнітне поле, що вільно розповсюджується у просторі у вигляді хвилі з частотою коливань від 10 -3 до 1012 Гц.

Коливання електронів в антені створюються джерелом ЕРС, що періодично змінюється, з періодом Т. Якщо в певний момент поле у ​​антени мало максимальне значення, то таке ж значення воно матиме через час Т. За цей час електромагнітне поле, що існувало в початковий момент біля антени, переміститься на відстань

λ = υТ (1)

Мінімальна відстань між двома точками простору, поле в яких має однакове значення, називається довжина хвилі.Як випливає з (1), довжина хвилі λ залежить від швидкості її поширення та періоду коливань електронів в антені. Так як частотаструму f = 1 / T, то довжина хвилі λ = υ / f .

Радіолінія включає наступні основні частини:

Передавач

Приймач

Середовище, в якому поширюються радіохвилі.

Передавач і приймач є керованими елементами радіолінії, оскільки можна збільшити потужність передавача, підключити ефективнішу антену та збільшити чутливість приймача. Середовище є некерованим елементом радіолінії.

Відмінність лінії радіозв'язку від провідних ліній полягає в тому, що у провідних лініях як сполучна ланка використовуються дроти або кабель, які є керованими елементами (можна змінити їх електричні параметри).

Багато закономірності хвильових процесів мають універсальний характер і однаково справедливі для хвиль різної природи: механічних хвиль в пружному середовищі, хвиль на поверхні води, в натягнутій струні і т. д. Не є винятком і електромагнітні хвилі, що є процесом поширення коливань електромагнітного поля . Але на відміну від інших видів хвиль, поширення яких відбувається в якомусь матеріальному середовищі, електромагнітні хвилі можуть поширюватися в порожнечі: ніякого матеріального середовища для поширення електричного та магнітного полів не потрібно. Проте електромагнітні хвилі можуть існувати у вакуумі, а й у речовині.

Передбачення електромагнітних хвиль.Існування електромагнітних хвиль було теоретично передбачено Максвеллом у результаті аналізу запропонованої їм системи рівнянь, що описують електромагнітне поле. Максвелл показав, що електромагнітне поле у ​​вакуумі може існувати і без джерел - зарядів і струмів. Поле без джерел має вигляд хвиль, що розповсюджуються з кінцевою швидкістю см/с, в яких вектори електричного та магнітного полів у кожний момент часу в кожній точці простору перпендикулярні один одному та перпендикулярні до напряму поширення хвиль.

Експериментально електромагнітні хвилі були відкриті та вивчені Герцем лише через 10 років після смерті Максвелла.

Відкритий вібратор.Щоб зрозуміти, яким чином можна отримати електромагнітні хвилі на досвіді, розглянемо «відкритий» коливальний контур, у якого обкладки конденсатора розсунуті (мал. 176) і тому електричне поле займає велику область простору. При збільшенні відстані між обкладками ємність конденсатора Зменшується і відповідно до формули Томсона зростає частота власних коливань. Якщо ще й котушку індуктивності замінити відрізком дроту, то зменшиться індуктивність, а частота власних коливань зросте ще більше. При цьому не тільки електричне, а й магнітне поле, яке раніше було укладено всередині котушки, тепер займе велику область простору, що охоплює цей провід.

Збільшення частоти коливань у контурі, як і збільшення його лінійних розмірів, призводить до того, що період власних

коливань стає порівнянним з часом поширення електромагнітного поля вздовж контуру. Це означає, що власних електромагнітних коливань у такому відкритому контурі вже не можна вважати квазістаціонарними.

Рис. 176. Перехід від коливального контуру до відкритого вібратора

Сила струму в різних його місцях в один і той же час різна: на кінцях контуру вона завжди дорівнює нулю, а в середині (там, де раніше була котушка) вона осциллює з максимальною амплітудою.

У граничному випадку, коли коливальний контур перетворився просто на відрізок прямого дроту, розподіл сили струму вздовж контуру в певний момент часу показано на рис. 177а. У той момент, коли сила струму в такому вібраторі максимальна, магнітне поле, що його охоплює, також досягає максимуму, а електричне поле поблизу вібратора відсутня. Через чверть періоду перетворюється на нуль сила струму, а з нею і магнітне полі поблизу вібратора; електричні заряди зосереджуються поблизу кінців вібратора, які розподіл має вигляд, показаний на рис. 1776. Електричне поле поблизу вібратора на цей момент максимально.

Рис. 177. Розподіл вздовж відкритого вібратора сили струму в момент, коли вона максимальна (а), та розподіл зарядів через чверть періоду (б)

Ці коливання заряду та струму, тобто електромагнітні коливання у відкритому вібраторі, цілком аналогічні механічним коливанням, які можуть відбуватися в пружині осцилятора, якщо прибрати приєднане до неї потужне тіло. У цьому випадку доведеться враховувати масу окремих частин пружини і розглядати її як розподілену систему, у якої кожен елемент має як пружні, так і інертні властивості. У разі відкритого електромагнітного вібратора кожен його елемент також одночасно має і індуктивність, і ємність.

Електричне та магнітне поля вібратора.Неквазістаціонарний характер коливань у відкритому вібраторі призводить до того, що поля, що створюються окремими його ділянками, на деякій відстані від вібратора вже не компенсують один одного, як це має місце для «закритого» коливального контуру з зосередженими параметрами, де коливання квазістаціонарні, електричне поле цілком конденсатора, а магнітне – усередині котушки. Через такий просторовий поділ електричного та магнітного полів вони безпосередньо не пов'язані один з одним: їх взаємне перетворення обумовлено тільки струмом - перенесенням заряду по контуру.

У відкритого вібратора, де електричне і магнітне поля перекриваються в просторі, відбувається їх взаємний вплив: магнітне поле, що змінюється, породжує вихрове електричне поле, а електричне поле, що змінюється, породжує магнітне поле. В результаті виявляється можливим існування таких полів, що «самопідтримуються» і поширюються у вільному просторі на великій відстані від вібратора. Це і є електромагнітні хвилі, що випромінюються вібратором.

Досліди Герца.Вібратор, за допомогою якого Г. Герцем в 1888 р. вперше були експериментально отримані електромагнітні хвилі, був прямолінійним провідником з невеликим повітряним проміжком посередині (рис. 178а). Завдяки такому проміжку можна було повідомити дві половини вібратора значні заряди. Коли різниця потенціалів досягала певного граничного значення, у повітряному зазорі виникав пробій (проскакувала іскра) та електричні заряди через іонізоване повітря могли перетікати з однієї половини вібратора на іншу. У відкритому контурі виникали електромагнітні коливання. Щоб швидкозмінні струми існували тільки у вібраторі і не замикалися через джерело живлення, між вібратором та джерелом включалися дроселі (див. рис. 178а).

Рис. 178. Вібратор Герца

Високочастотні коливання у вібраторі існують, доки іскра замикає проміжок між його половинами. Згасання таких коливань у вібраторі відбувається в основному не за рахунок джоулевих втрат на опорі (як у закритому коливальному контурі), а за рахунок випромінювання електромагнітних хвиль.

Для виявлення електромагнітних хвиль Герц застосовував другий (приймальний) вібратор (рис. 1786). Під дією змінного електричного поля хвилі, що приходить від випромінювача, електрони в приймальному вібраторі здійснюють вимушені коливання, тобто у вібраторі збуджується швидкозмінний струм. Якщо розміри приймального вібратора такі ж, як і у випромінюючого, частоти власних електромагнітних коливань в них збігаються і вимушені коливання в приймальному вібраторі досягають помітної величини внаслідок резонансу. Ці коливання Герц виявляв проскакування іскри в мікроскопічному зазорі всередині приймального вібратора або по світінню мініатюрної газорозрядної трубки Г, включеної між половинами вібратора.

Герц не лише експериментально довів існування електромагнітних хвиль, але вперше почав вивчати їх властивості - поглинання та заломлення в різних середовищах, відображення від металевих поверхонь тощо. На досвіді вдалося також виміряти швидкість електромагнітних хвиль, яка виявилася рівною швидкості світла.

Збіг швидкості електромагнітних хвиль з виміряної задовго до відкриття швидкістю світла послужило відправним пунктом для ототожнення світла з електромагнітними хвилями і створення електромагнітної теорії світла.

Електромагнітна хвиля існує без джерел полів у тому сенсі, що після її випромінювання електромагнітне поле хвилі не пов'язане із джерелом. Цим електромагнітна хвиля відрізняється від статичних електричного та магнітного полів, які не існують у відриві від джерела.

Механізм випромінювання електромагнітних хвиль.Випромінювання електромагнітних хвиль відбувається при прискореному русі електричних зарядів. Зрозуміти, яким чином поперечне електричне поле хвилі виникає з кулонівського радіального поля точкового заряду, можна за допомогою наступного простого міркування, запропонованого Дж. Томсоном.

Рис. 179. Поле нерухомого точкового заряду

Розглянемо електричне поле, яке створюється точковим зарядом Якщо заряд спочиває, то його електростатичне поле зображується радіальними силовими лініями, що виходять із заряду (рис. 179). Нехай в момент часу заряд під дією якоїсь зовнішньої сили починає рухатися з прискоренням а, а згодом дія цієї сили припиняється, так що далі заряд рухається рівномірно зі швидкістю Графік швидкості руху заряду показаний на рис. 180.

Уявімо картину ліній електричного поля, створюваного цим зарядом, через великий проміжок часу Оскільки електричне поле поширюється зі швидкістю світла,

то до точок, що лежать за межами сфери радіусу зміна електричного поля, викликане рухом заряду, дійти не могло: за межами цієї сфери поле таке ж, яким воно було за нерухомого заряду (рис. 181). Напруженість цього поля (в гаусової системі одиниць) дорівнює

Вся зміна електричного поля, викликана прискореним рухом заряду протягом часу в момент часу знаходиться всередині тонкого шарового шару товщини зовнішній радіус якого дорівнює а внутрішній - Це показано на рис. 181. Усередині сфери радіуса електричне поле - це поле заряду, що рівномірно рухається.

Рис. 180. Графік швидкості заряду

Рис. 181. Лінії напруженості електричного поля заряду, що рухається згідно з графіком на рис. 180

Рис. 182. До висновку формули для напруженості поля випромінювання заряду, що прискорено рухається

Якщо швидкість заряду багато менше швидкості світла с, то це поле в момент часу збігається з полем нерухомого точкового заряду, що знаходиться на відстані від початку (рис. 181): поле заряду, що повільно рухається з постійною швидкістю, переміщається разом з ним, а пройдене зарядом за час відстань , Як видно з рис. 180, можна вважати рівним якщо г»т.

Картину електричного поля всередині шарового шару легко знайти, враховуючи безперервність силових ліній. Для цього потрібно з'єднати відповідні радіальні силові лінії (рис. 181). Викликаний прискореним рухом заряду злам силових ліній «утікає» від заряду зі швидкістю с. Злам на силових лініях між

сферами це і є цікаве для нас поле випромінювання, що поширюється зі швидкістю с.

Щоб знайти поле випромінювання, розглянемо одну з ліній напруженості, яка становить деякий кут із напрямком руху заряду (рис. 182). Розкладемо вектор напруженості електричного поля в зламі Е ​​на дві складові: радіальну та поперечну Радіальна складова - це напруженість електростатичного поля, що створюється зарядом на відстані від нього:

Поперечна складова – це напруженість електричного поля у хвилі, випромінюваної зарядом при прискореному русі. Оскільки ця хвиля біжить радіусом, то вектор перпендикулярний напряму поширення хвилі. З рис. 182 видно, що

Підставляючи сюди з (2), знаходимо

Враховуючи, що а відношення є прискорення а, з яким рухався заряд протягом проміжку часу від 0 до перепишемо цей вираз у вигляді

Насамперед звернемо увагу на те, що напруженість електричного поля хвилі зменшується назад пропорційно відстані від центру, на відміну від напруженості електростатичного поля, яка пропорційна такій залежності від відстані і слід очікувати, якщо взяти до уваги закон збереження енергії. Так як при поширенні хвилі в порожнечі поглинання енергії не відбувається, кількість енергії, що пройшла через сферу будь-якого радіусу, однакова. Оскільки площа поверхні сфери пропорційна квадрату її радіусу, то потік енергії через одиницю поверхні повинен бути обернено пропорційний квадрату радіуса. Враховуючи, що щільність енергії електричного поля хвилі дорівнює приходимо до висновку, що

Далі відзначимо, що напруженість поля хвилі у формулі (4) в момент часу залежить від прискорення заряду, а в момент часу хвиля, випромінювана в момент досягає точки, що знаходиться на відстані через час, що дорівнює

Випромінювання осцилюючого заряду.Припустимо тепер, що заряд постійно рухається вздовж прямої з деяким змінним прискоренням поблизу початку координат, наприклад робить гармонійні коливання. Тоща він випромінюватиме електромагнітні хвилі безперервно. Напруженість електричного поля хвилі в точці, що знаходиться на відстані від початку координат, як і раніше, визначається формулою (4), причому поле в момент часу залежить від прискорення заряду а в більш ранній момент

Нехай рух заряду являє собою гармонійне коливання поблизу початку координат з деякою амплітудою А і частотою:

Прискорення заряду за такого руху дається виразом

Підставляючи прискорення заряду у формулу (5), отримуємо

Зміна електричного поля в будь-якій точці при проходженні такої хвилі є гармонійним коливанням з частотою, тобто осцилюючий заряд випромінює монохроматичну хвилю. Зрозуміло, формула (8) справедлива на великих відстанях порівняно з амплітудою коливань заряду А.

Енергія електромагнітної хвилі.Щільність енергії електричного поля монохроматичної хвилі, що випромінюється зарядом, можна знайти за допомогою формули (8):

Щільність енергії пропорційна квадрату амплітуди коливань заряду та четвертого ступеня частоти.

Будь-яке коливання пов'язане з періодичними переходами енергії з одного виду до іншого і назад. Наприклад, коливання механічного осцилятора супроводжуються взаємними перетвореннями кінетичної енергії та потенційної енергії пружної деформації. При вивченні електромагнітних коливань у контурі бачили, що аналогом потенційної енергії механічного осцилятора є енергія електричного поля в конденсаторі, а аналогом кінетичної енергії - енергія магнітного поля котушки. Ця аналогія справедлива як для локалізованих коливань, але й хвильових процесів.

У монохроматичній хвилі, що біжить в пружному середовищі, щільності кінетичної та потенційної енергій у кожній точці здійснюють гармонійне коливання з подвоєною частотою, причому так, що їх значення збігаються у будь-який момент часу. Так само і в монохроматичній електромагнітній хвилі, що біжить: щільності енергії електричного і магнітного полів, здійснюючи гармонійне коливання з частотою рівні один одному в кожній точці в будь-який момент часу.

Щільність енергії магнітного поля виражається через індукцію наступним чином:

Прирівнюючи щільності енергії електричного і магнітного полів в електромагнітній хвилі, що біжить, переконуємося, що індукція магнітного поля в такій хвилі залежить від координат і часу точно так само, як напруженість електричного поля. Іншими словами, в хвилі, що біжить, індукція магнітного поля і напруженість електричного поля рівні один одному в будь-якій точці в будь-який момент часу (в гаусової системі одиниць):

Потік енергії електромагнітної хвилі.Повна щільність енергії електромагнітного поля в хвилі, що біжить, удвічі більша за щільність енергії електричного поля (9). Щільність потоку енергії у, що переноситься хвилею, дорівнює добутку щільності енергії на швидкість поширення хвилі. За допомогою формули (9) можна побачити, що потік енергії через будь-яку поверхню осциллює з частотою Для знаходження середнього значення щільності потоку енергії необхідно усереднити за часом вираз (9). Так як середнє значення дорівнює 1/2, то для одержуємо

Рис. 183. Кутовий розподіл енергії», що випромінюється осцилюючим зарядом

Щільність потоку енергії у хвилі залежить від напрямку: у тому напрямку, по якому відбуваються коливання заряду, енергія зовсім не випромінюється Найбільша кількість енергії випромінюється в площині, перпендикулярній цьому напрямку Кутовий розподіл випромінюваної осцилюючим зарядом енергії показано на рис. 183. Заряд здійснює коливання вздовж осі З початку координат проводяться відрізки, довжина яких пропорційна випромінюваної в даному

напрямі енергії, т. е. На діаграмі показано лінію, що з'єднує кінці цих відрізків.

Розподіл енергії за напрямами у просторі характеризується поверхнею, яка виходить обертанням діаграми навколо осі.

Поляризація електромагнітних хвиль.Хвиля, що породжується вібратором при гармонійних коливаннях, називається монохроматичною. Монохроматична хвиля характеризується певною частотою з і довжиною хвилі X. Довжина хвилі і частота пов'язані через швидкість поширення хвилі з:

Електромагнітна хвиля у вакуумі є поперечною: вектор напруженості електромагнітного поля хвилі, як це видно з наведених вище міркувань, перпендикулярний напряму поширення хвилі. Проведемо через точку спостереження Р на рис. 184 сферу з центром на початку координат, біля якого вздовж осі здійснює коливання випромінюючий заряд. Проведемо на ній паралелі та меридіани. Тоді вектор Е поля хвилі буде направлений по дотичній до меридіану, а вектор перпендикулярний вектору Е і направлений по дотичній до паралелі.

Щоб переконатися в цьому, розглянемо докладніше взаємозв'язок електричного та магнітного полів у хвилі, що біжить. Ці поля після випромінювання хвилі не пов'язані з джерелом. При зміні електричного поля хвилі виникає магнітне поле, силові лінії якого, як ми бачили щодо струму зміщення, перпендикулярні силовим лініям електричного поля. Це змінне магнітне поле, змінюючись, у свою чергу призводить до появи вихрового електричного поля, яке перпендикулярно магнітному полю, що його породило. Таким чином, при поширенні хвилі електричне та магнітне поля підтримують одне одного, залишаючись весь час взаємно перпендикулярними. Так як в хвилі, що біжить зміна електричного і магнітного полів відбувається у фазі один з одним, то миттєвий «портрет» хвилі (вектори Е і В в різних точках лінії вздовж напрямку поширення) має вигляд, показаний на рис. 185. Така хвиля називається лінійно поляризованою. Заряд, що здійснює гармонійне коливання, випромінює по всіх напрямках лінійно поляризовані хвилі. У лінійній поляризованій хвилі, що біжить по будь-якому напрямку, вектор Е весь час знаходиться в одній площині.

Так як в лінійному електромагнітному вібраторі заряди здійснюють саме такий осцилюючий рух, то електромагнітна хвиля, що випромінюється вібратором, поляризована лінійно. У цьому легко переконатись на досвіді, змінюючи орієнтацію приймального вібратора щодо випромінюючого.

Рис. 185. Електричне і магнітне поля в лінійно поляризованій хвилі, що біжить.

Сигнал має найбільшу величину, коли приймальний вібратор паралельний випромінює (див. рис. 178). Якщо приймальний вібратор повернути перпендикулярно випромінює, сигнал пропадає. Електричні коливання у приймальному вібраторі можуть з'явитися лише завдяки складові електричного поля хвилі, спрямованої вздовж вібратора. Тому такий досвід свідчить про те, що електричне поле в хвилі вібратору, що паралельно випромінює.

Можливі інші види поляризації поперечних електромагнітних хвиль. Якщо, наприклад, вектор Е в деякій точці при проходженні хвилі рівномірно обертається навколо напряму поширення, залишаючись незмінним по модулю, хвиля називається циркулярно поляризованою або поляризованою по колу. Миттєвий портрет електричного поля такої електромагнітної хвилі показаний на рис. 186.

Рис. 186. Електричне поле в циркулярно поляризованій хвилі, що біжить

Хвилю кругової поляризації можна отримати при додаванні двох лінійно поляризованих хвиль однакової частоти і амплітуди, що поширюються в одному напрямку, вектори електричного поля в яких взаємно перпендикулярні. У кожній хвиль вектор електричного поля в кожній точці здійснює гармонійне коливання. Щоб при складанні таких взаємно перпендикулярних коливань вийшло обертання результуючого вектора, необхідний зсув фаз на Іншими словами, лінійно поляризовані хвилі, що складаються, повинні бути зрушені на чверть довжини хвилі одна щодо іншої.

Імпульс хвилі та тиск світла.Поряд з енергією електромагнітна хвиля має і імпульс. Якщо хвиля поглинається, її імпульс передається тому об'єкту, який її поглинає. Звідси випливає, що при поглинанні електромагнітна хвиля чинить тиск на перешкоду. Пояснити походження тиску хвилі та знайти величину цього тиску можна наступним чином.

Направлені по одній прямій. Тоді потужність Р, що поглинається зарядом, дорівнює

Вважатимемо, що вся енергія падаючої хвилі поглинається перешкодою. Так як на одиницю площі поверхні перешкоди в одиницю часу хвиля приносить енергію то надається хвилею при нормальному падінні тиск дорівнює щільності енергії хвилі . А це означає, що поглинена електромагнітна хвиля мала імпульс, який дорівнює енергії, поділеній на швидкість світла.

Вперше тиск електромагнітних хвиль експериментально було виявлено П. Н. Лебедєвим у 1900 р. у винятково тонких дослідах.

Чим відрізняються квазістаціонарні електромагнітні коливання у закритому коливальному контурі від високочастотних коливань у відкритому вібраторі? Наведіть механічну аналогію.

Поясніть, чому при електромагнітних коливаннях квазістаціонарних в закритому контурі не відбувається випромінювання електромагнітних хвиль. Чому випромінювання відбувається при електромагнітних коливаннях у відкритому вібраторі?

Опишіть та поясніть досліди Герца щодо збудження та виявлення електромагнітних хвиль. Яку роль грає іскровий проміжок у передавальному та приймальному вібраторах?

Поясніть, яким чином при прискореному русі електричного заряду поздовжнє електростатичне поле перетворюється на поперечне електричне поле електромагнітної хвилі, що випромінюється ним.

Виходячи з енергетичних міркувань, покажіть, що напруженість електричного поля сферичної хвилі, що випромінюється вібратором, зменшується як 1 1г (на відміну від електростатичного поля).

Що таке монохроматична електромагнітна хвиля? Що таке довжина хвилі? Як вона пов'язана із частотою? У чому полягає властивість поперечності електромагнітних хвиль?

Що називається поляризацією електромагнітної хвилі? Які види поляризації вам відомі?

Які докази ви можете привести для обґрунтування того, що електромагнітна хвиля має імпульс?

Поясніть роль сили Лоренца у виникненні сили тиску електромагнітної хвилі на перешкоду.

Дж. Максвелл в 1864 р. створив теорію електромагнітного поля, згідно з якою електричне та магнітне поля існують як взаємопов'язані складові єдиного цілого - електромагнітного поля. У просторі, де існує змінне магнітне поле, збуджується змінне електричне поле і навпаки.

Електромагнітне поле– один із видів матерії, що характеризується наявністю електричного та магнітного полів, пов'язаних безперервним взаємним перетворенням.

Електромагнітне поле поширюється у просторі як електромагнітних хвиль. Коливання вектора напруженості Eі вектор магнітної індукції Bвідбуваються у взаємно перпендикулярних площинах і перпендикулярно до напряму поширення хвилі (вектору швидкості).

Ці хвилі випромінюються зарядженими частинками, що коливаються, які при цьому рухаються в провіднику з прискоренням. Під час руху заряду у провіднику створюється змінне електричне поле, яке породжує змінне магнітне поле, а останнє, своєю чергою, викликає появу змінного електричного поля вже більшій відстані від заряду тощо.

Електромагнітне поле, що розповсюджується в просторі з плином часу, називається електромагнітною хвилею.

Електромагнітні хвилі можуть поширюватися у вакуумі або будь-якій іншій речовині. Електромагнітні хвилі у вакуумі поширюються зі швидкістю світла c = 3 · 10 8 м / с. У речовині швидкість електромагнітної хвилі менша, ніж у вакуумі. Електромагнітна хвиля переносить енергію.

Електромагнітна хвиля має такі основні властивості:поширюється прямолінійно, вона здатна заломлюватись, відбиватися, їй притаманні явища дифракції, інтерференції, поляризації. Всі ці властивості мають світлові хвилі, Що займає в шкалі електромагнітних випромінювань відповідний діапазон довжин хвиль.

Ми знаємо, що довжина електромагнітних хвиль буває різною. Подивившись на шкалу електромагнітних хвиль із зазначенням довжин хвиль і частот різних випромінювань, ми помітимо 7 діапазонів: низькочастотні випромінювання, радіовипромінювання, інфрачервоні промені, видиме світло, ультрафіолетові промені, рентгенівські промені та гамма-випромінювання.

• Низькочастотні хвилі . Джерела випромінювання: струми високої частоти, генератор змінного струму, електричні машини. Застосовуються для плавки та загартування металів, виготовлення постійних магнітів в електротехнічній промисловості.
• Радіохвилі виникають в антена радіо- і телевізійних станцій, мобільних телефонах, радарах і т. д. Застосовуються в радіозв'язку, телебаченні, радіолокації.
• Інфрачервоні хвилі випромінюють усі нагріті тіла. Застосування: плавлення, різання, зварювання тугоплавких металів за допомогою лазерів, фотографування в тумані та темряві, сушіння деревини, фруктів та ягід, прилади нічного бачення.
• Видиме випромінювання. Джерела - Сонце, електрична та люмінесцентна лампа, електрична дуга, лазер. Застосовується: освітлення, фотоефект, голографія.
• Ультрафіолетове випромінювання . Джерела: Сонце, космос, газорозрядна (кварцова) лампа, лазер. Воно здатне вбивати хвороботворні бактерії. Застосовується для загартовування живих організмів.
• Рентгенівське випромінювання .

Електромагнітні хвилі, якщо вірити фізиці, є одними з найзагадковіших. Вони енергія фактично зникає в нікуди, з'являється незрозуміло звідки. Більше жодного такого об'єкта немає у всій науці. Як же відбуваються всі ці чудові взаємоперетворення?

Електродинаміка Максвелла

А почалося все з того, що вчений Максвелл у далекому 1865, спираючись на роботи Фарадея, вивів рівняння електромагнітного поля. Сам Максвелл вважав, що його рівняння описували кручення та натяг хвиль в ефірі. Через двадцять три роки Герц експериментально створив такі обурення в середовищі, причому вдалося не лише узгодити їх із рівняннями електродинаміки, а й отримати закони, які керують поширенням цих збурень. Виникла цікава тенденція оголошувати будь-які обурення, які мають електромагнітний характер хвилями Герца. Однак ці випромінювання – не єдиний спосіб здійснення передачі енергії.

Бездротовий зв'язок

На сьогоднішній день до можливих варіантів здійснення такого бездротового зв'язку відносять:

Електростатичний зв'язок, який також називається ємнісним;

індукційну;

Токову;

Зв'язок Тесла, тобто зв'язок хвиль електронної щільності по провідних поверхнях;

Найширший спектр найпоширеніших носіїв, які називаються електромагнітні хвилі – від наднизьких частот до гамма-випромінювання.

Варто розглянути ці види зв'язку докладніше.

Електростатичний зв'язок

Два диполя є пов'язаними електричними силами у просторі, що є наслідком закону Кулона. Від електромагнітних хвиль даний тип зв'язку відрізняється можливістю зв'язати диполі при розташуванні на одній лінії. Зі збільшенням відстаней сила зв'язку згасає, і навіть спостерігається сильний вплив різних перешкод.

Індукційний зв'язок

Заснована на магнітних полях розсіювання індуктивності. Спостерігається між об'єктами, які мають індуктивність. Застосування її досить обмежене через близьку дію.

Струмовий зв'язок

Завдяки струмам розтікання у провідному середовищі може виникнути певна взаємодія. Якщо через термінали (пара контактів) пропустити струми, то ці струми можна виявити на значній відстані від контактів. Саме це називається ефектом розтікання струмів.

Зв'язок Тесла

Знаменитий фізик Нікола Тесла винайшов зв'язок за допомогою хвиль на провідній поверхні. Якщо в якомусь місці площині порушити щільність носія заряду, то ці носії почнуть рух, який прагне відновлення рівноваги. Так як носії мають інерційну природу, то відновлення носить хвильовий характер.

Електромагнітний зв'язок

Випромінювання електромагнітних хвиль відрізняється величезним далекодією, оскільки їх амплітуда обернено пропорційна відстані до джерела. Саме цей спосіб бездротового зв'язку набув найбільшого поширення. Але що таке електромагнітні хвилі? Для початку необхідно здійснити невеликий екскурс в історію їхнього відкриття.

Як з'явилися електромагнітні хвилі?

Почалося все у 1829 році, коли американський фізик Генрі виявив обурення електричних розрядів в експериментах із лейденськими банками. У 1832 фізиком Фарадеєм було висунуто припущення про існування такого процесу, як електромагнітні хвилі. Максвелл у 1865 році створив свої знамениті рівняння електромагнетизму. Наприкінці дев'ятнадцятого століття було багато успішних спроб створення бездротового зв'язку за допомогою електростатичної та електромагнітної індукції. Знаменитий винахідник Едісон вигадав систему, яка дозволяла пасажирам залізниці відправляти та отримувати телеграми прямо під час руху поїзда. 1888 року Г. Герц однозначно довів те, що електромагнітні хвилі з'являються за допомогою пристрою, названого вібратором. Герц здійснив досвід передачі електромагнітного сигналу на відстань. В 1890 інженер і фізик Бранлі з Франції винайшов пристрій для реєстрації електромагнітних випромінювань. Згодом цей прилад був названий "радіокондуктором" (когерер). У 1891-1893 роках Нікола Тесла описав основні принципи здійснення передачі сигналів на великі відстані та запатентував щоглу антену, яка була джерелом електромагнітних хвиль. Подальші заслуги у вивченні хвиль та технічної реалізації їх отримання та застосування належать таким знаменитим фізикам та винахідникам, як Попов, Марконі, де Мор, Лодж, Мірхед та багатьом іншим.

Поняття «електромагнітна хвиля»

Електромагнітна хвиля - це явище, яке поширюється у просторі з певною кінцевою швидкістю і являє собою змінне електричне та магнітне поле. Так як магнітні та електричні поля нерозривно пов'язані один з одним, то вони утворюють електромагнітне поле. Також можна сказати, що електромагнітна хвиля - це обурення поля, причому під час свого поширення енергія, яка є у магнітного поля, переходить в енергію електричного поля і назад, згідно електродинаміки Максвелла. Зовні це схоже на поширення будь-якої іншої хвилі в будь-якому іншому середовищі, проте є й суттєві відмінності.

Відмінність електромагнітних хвиль від інших?

Енергія електромагнітних хвиль поширюється у досить незрозумілому середовищі. Щоб порівнювати ці хвилі та будь-які інші, необхідно зрозуміти, про яке середовище поширення йдеться. Передбачається, що внутрішньоатомний простір заповнює електричний ефір - специфічне середовище, яке є абсолютним діелектриком. Усі хвилі під час поширення виявляють перехід кінетичної енергії в потенційну та назад. При цьому у цих енергій зрушені максимум у часі та просторі щодо один одного на одну четверту повного періоду хвилі. Середня енергія хвилі при цьому, будучи сумою потенційної та кінетичної енергії, є постійною величиною. Але з електромагнітними хвилями справа інакша. Енергії та магнітного та електричного поля досягають максимальних значень одночасно.

Як виникає електромагнітна хвиля?

Матерія електромагнітної хвилі – це електричне поле (ефір). Поле, що рухається, є структурованим і складається з енергії його руху та електричної енергії самого поля. Тому потенційна енергія хвилі пов'язана з кінетичною та синфазнаю. Природа електромагнітної хвилі є періодичним електричним полем, яке знаходиться в стані поступального руху в просторі і рухається зі швидкістю світла.

Струми усунення

Є й інший спосіб пояснити, що являють собою електромагнітні хвилі. Передбачається, що в ефірі виникають струми зміщення під час руху неоднорідних електричних полів. Виникають вони, звісно, ​​лише нерухомого стороннього спостерігача. У момент, коли такий параметр, як напруженість електричного поля, досягає свого максимуму, струм зміщення в даній точці простору припиниться. Відповідно, при мінімумі напруженості виходить зворотна картина. Цей підхід проясняє хвильову природу електромагнітного випромінювання, оскільки енергія поля електричного виявляється зсунутою однією четверту періоду стосовно струмів усунення. Тоді можна сказати, що електричне збурення, а точніше енергія збурення, трансформується в енергію струму зміщення і назад і поширюється хвильовим чином діелектричної середовищі.

Випромінювання електромагнітних хвиль, піддаючись зміні частоти коливання зарядів, змінює довжину хвилі і набуває різних властивостей. Людина буквально оточена пристроями, яким властиво випромінювання та прийом електромагнітних хвиль. Це мобільні телефони, радіо, телемовлення, рентген-апарати в медустановах і т.д. Навіть тіло людини має електромагнітне поле і, що дуже цікаво, кожен орган має свою частоту випромінювання. Заряджені частинки, що розповсюджуються, випромінюють один на одного, провокуючи зміну частоти коливання і вироблення енергії, що може бути використане як в творчих, так і в руйнівних цілях.

Електромагнітне випромінювання. Загальна інформація

Електромагнітне випромінювання є зміною стану та інтенсивності поширення електромагнітних коливань, викликаних взаємодією електричного та магнітного полів.

Глибоким вивченням властивостей характерних для електромагнітних випромінювань займаються:

• електродинаміка;
• оптика;
• радіофізика.

Випромінювання електромагнітних хвиль створюється і поширюється завдяки коливанню зарядів, у процесі чого виділяється енергія.Вони мають характер поширення, подібним до механічних хвиль. Руху зарядів притаманне прискорення – з часом їхня швидкість змінюється, що є основною умовою для випромінювання електромагнітних хвиль. Потужність хвилі безпосередньо з силою прискорення і прямо пропорційна їй.

Показники, що визначають характерні риси електромагнітного випромінювання:

• частота коливання заряджених частинок;
• довжина хвилі випромінюваного потоку;
• поляризація.

Електричне поле, яке знаходиться найближче до заряду, схильному до коливань, зазнає змін. Проміжок часу, витрачений на ці зміни, дорівнюватиме проміжку часу коливань заряду. Рух заряду можна порівняти з коливаннями тіла, що підвішено на пружині, різниця лише в частоті переміщення.

До поняття «випромінювання» відносяться електромагнітні поля, які спрямовуються якнайдалі від джерела виникнення і втрачають свою інтенсивність зі збільшенням відстані, утворюючи хвилю.

Розповсюдження електромагнітних хвиль

Праці Максвелла і відкриті ним закони електромагнетизму дозволяють отримати значно більше інформації, ніж можуть надати факти, на основі яких проводиться дослідження. Наприклад, одним із висновків на основі законів електромагнетизму виступає висновок, що електромагнітна взаємодія має кінцеву швидкість поширення.

Якщо слідувати теорії далекодії, то отримуємо, що сила, яка впливає на електричний заряд, що знаходиться в нерухомому стані, змінює свої показники при зміні розташування сусіднього заряду. Згідно з цією теорією, заряд буквально «відчуває» крізь вакуум присутність собі подібного і миттєво переймає дію.

Поняття про близькість, що сформувалися, мають зовсім інший погляд на те, що відбувається. Заряд, переміщаючись, має змінне електричне поле, яке, у свою чергу, сприяє виникненню змінного магнітного поля в навколишньому просторі. Після цього змінне магнітне поле стимулює виникнення електричного і так ланцюжком далі.

Таким чином, відбувається «обурення» електромагнітного поля, викликане зміною місця заряду в просторі. Воно поширюється і, як наслідок, впливає на існуюче поле, змінюючи його. Діставшись сусіднього заряду, «обурення» вносить зміни до показників сили, що діє на нього. Відбувається це через деякий час після усунення першого заряду.

Питанням принципу поширення електромагнітних хвиль захоплено займався Максвелл. Витрачений час та сили у результаті увінчалися успіхом. Він довів наявність кінцевої швидкості цього процесу і навів математичне обгрунтування.

Реальність існування електромагнітного поля підтверджується наявністю кінцевої швидкості «обурення» та відповідає показникам швидкості світла у просторі, позбавленому атомів (вакуумі).

Шкала електромагнітних випромінювань

Всесвіт наповнений електромагнітними полями з різним діапазоном випромінювання і кардинально різниться довжиною хвилі, яка може варіюватися від кількох десятків кілометрів до нікчемної частки сантиметра.Вони дозволяють отримувати інформацію про об'єкти, що знаходяться на величезних відстанях від Землі.

На основі твердження Джеймса Максвелла про різницю довжини електромагнітних хвиль була розроблена спеціальна шкала, яка містить класифікацію діапазонів існуючих частот і довжин випромінювань, що утворюють змінне магнітне поле у ​​просторі.

У своїх напрацюваннях Г. Герц і П. Н. Лебедєв експериментально довели вірність тверджень Максвелла і обґрунтували той факт, що випромінювання світла – це хвилі електромагнітного поля, що характеризуються невеликою довжиною, що утворюються шляхом природної вібрації атомів та молекул.

Між діапазонами немає різких переходів, але вони також мають чітких меж. Хоч би якою була частота випромінювання, всі пункти шкали описують електромагнітні хвилі, які виникають завдяки зміні положення заряджених частинок. На властивості зарядів впливає довжина хвилі. При зміні її показників змінюється відбиває, проникає здібності, рівень видимості тощо.

Характерні особливості електромагнітних хвиль дають можливість вільно поширюватися як у вакуумі, і у просторі, заповненому речовиною. Слід зазначити, що, переміщаючись у просторі, випромінювання змінює свою поведінку. У порожнечі швидкість поширення випромінювання не змінюється, тому частота коливань жорстко взаємопов'язана із довжиною хвилі.

Електромагнітні хвилі різних діапазонів та їх властивості

До електромагнітних хвиль відносяться:

• Низькочастотні хвилі. Характеризуються частотою коливань трохи більше 100 КГц. Даний діапазон застосовується для роботи електричних пристроїв і двигунів, наприклад, мікрофона або гучномовця, телефонних мереж, а також в галузі радіомовлення, кіноіндустрії та ін. їх частоти. Вагомий внесок у відкриття та вивчення низькочастотних хвиль зробили Лодж та Тесла.
• Радіохвилі. Відкриття Герцем радіохвиль у 1886 р. подарувало світу можливість передавати інформацію, не використовуючи дроти. Довжина радіохвилі впливає характер її поширення. Вони, подібно до частот звукових хвиль, виникають завдяки змінному струму (у процесі здійснення радіозв'язку змінний струм протікає в приймач – антену). Високочастотна радіохвиля сприяє значному випромінюванню радіохвиль в навколишній простір, що дає унікальну можливість передавати інформацію на великі відстані (радіо, телебачення). Подібного роду надвисокочастотні випромінювання використовуються для здійснення зв'язку в умовах космосу, а також у побуті. Наприклад, мікрохвильова НВЧ-піч, що випромінює радіохвилі, стала гарною помічницею для господинь.
• Інфрачервоне випромінювання (ще називають "теплове"). Згідно з класифікацією шкали електромагнітних випромінювань, область поширення інфрачервоних випромінювань знаходиться після радіохвиль і перед видимим світлом. Інфрачервоні хвилі випромінюють усі тіла, що випромінюють тепло. Прикладами джерел таких випромінювань є печі, батареї, що використовуються для опалення, засновані на тепловіддачі води, лампи розжарювання. На сьогоднішній день розроблені спеціальні пристрої, які дозволяють побачити у темряві предмети, від яких виходить тепло. Такими природними датчиками розпізнавання тепла в області очей мають змії. Це дозволяє їм відстежувати видобуток та полювати вночі. Людина застосовує інфрачервоні випромінювання, наприклад, для обігріву будівель, для сушіння овочів, а також деревини, в галузі військової справи (наприклад, прилади нічного бачення або тепловізори), для бездротового управління аудіоцентром або телевізором та іншими пристроями за допомогою пульта.
• Видимий світло. Має світловий спектр від червоного до фіолетового і сприймається оком людини, що є головною відмінністю. Колір, що випромінюється різною довжиною хвилі, надає електрохімічний вплив на систему візуального сприйняття людини, але не входить до розділу властивостей електромагнітних хвиль даного діапазону.
• Ультрафіолетове випромінювання. Не фіксується оком людини і має довжину хвилі за значенням менше, ніж у фіолетового світла. У невеликих дозуваннях промені ультрафіолету викликають лікувальний ефект, сприяють виробленню вітаміну Д, здійснюють бактерицидну дію та позитивно впливають на центральну нервову систему. Надмірна насиченість навколишнього середовища ультрафіолетовими променями призводить до пошкодження шкірних покривів та руйнування сітківки ока, тому офтальмологи рекомендують використання сонячних окулярів у літні місяці. Ультрафіолетове випромінювання застосовують у медицині (промені ультрафіолету використовуються для кварцових ламп), для перевірки справжності грошових купюр, у розважальних цілях на дискотеках (подібне освітлення змушує світитися світлі матеріали), а також визначення придатності продуктів харчування.
• Рентгенівське випромінювання. Такі хвилі не помітні для людського ока. Вони мають дивовижну властивість проникати крізь шари речовини, уникаючи сильного поглинання, що недоступне променям видимого світла. Випромінювання сприяє виникненню світіння деяких різновидів кристалів і впливає на фотографічну плівку. Використовується в галузі медицини для діагностування захворювань внутрішніх органів та для лікування певного списку хвороб, для перевірки внутрішнього пристрою виробів щодо наявності дефектів, а також зварних швів у техніці.
• Гамма-випромінювання. Найбільш короткохвильове електромагнітне випромінювання, що випромінює ядра атома. Зменшення довжини хвилі призводить до змін якісних показників. Гамма-випромінювання має проникаючу здатність, що у багато разів перевищує рентгенівські промені. Може проходити крізь бетонну стіну завтовшки один метр і навіть крізь свинцеві перешкоди завтовшки кілька сантиметрів. У ході розпаду речовин або єднання відбувається викид складових елементів атома, що отримало назву радіація. Такі хвилі відносять до переліку радіоактивних випромінювань. Під час вибуху ядерної боєголовки на короткий час утворюється електромагнітне поле, яке є продуктом реакції між променями гамма-спектру та нейтронами. Воно ж виступає основним елементом ядерної зброї, що впливає, повністю блокує або порушує роботу радіоелектроніки, провідного зв'язку і систем, що забезпечують електропостачання. Також під час вибуху ядерної зброї вивільняється багато енергії.

Висновки

Хвилі електромагнітного поля, володіючи певною довжиною і перебуваючи в певному діапазоні коливання, можуть надавати як позитивний вплив на організм людини та її рівень адаптації до навколишнього середовища, завдяки розробці допоміжних електричних приладів, так і негативний, і навіть руйнуючий вплив на здоров'я та місце існування людини .