Elektromagnetna nihanja: lastnosti in merilo. Od radia do rentgena

Danes vam bomo povedali, kaj so elektromagnetna nihanja, kako so bili odkriti in zakaj so tako pomembni v življenju ljudi.

Marmor in svetloba

Nenavadno je, da se je zgodovina proučevanja fotonov svetlobe začela v antični Grčiji. Radovednost znanstvenikov preteklih obdobij jih je prisilila, da so postavljali vprašanja:

1. Kaj je stvar?
2. Zakaj se les razlikuje od kamna?
3. Kako vidijo žive stvari?
4. Kako se sonce razlikuje od lune?

Toda orodja starodavnega sveta so bila zelo primitivna. Oseba se je morala zanašati na lastne občutke in sklepati le s pomočjo abstraktnih zaključkov. Eden od znanstvenikov je opazil, da marmorne plošče, na katerih stopajo številne noge, sčasoma spremenijo obliko. Korake na vseh javnih zgradbah, na primer templjih, forumih, stadionih, je bilo treba občasno spreminjati. Vsaka noga vzame delček kamna z njim. Razumevanje, da je snov sestavljena iz drobnih delcev, je privedla do takšnega pojma kot »elektromagnetna nihanja«.

Elektrika in kompas

Leta 1820 je danski znanstvenik Oersted odkril, da magnet spreminja položaj polov ob vodniku, ki je vključen v omrežje. Ljudje iz kompasa so se uporabljali že stoletja, električna energija je bila nedavno odkritje. Povezava med njimi je takrat postala občutek. Eksperimenti so nadaljevali Faraday. Ta znanstvenik ni le dokazal tesne povezave med magnetnimi in električnimi polji, temveč tudi ugotovil: tok povzroča obe področji. Tako je bilo ugotovljeno, da elektromagnetna nihanja nastanejo s premikanjem nabojev.

Lastnosti elektromagnetnih valov

Še kasneje, na začetku dvajsetega stoletja, so morali priznati znanstveniki: elektromagnetno polje so bili valovi in ​​delci hkrati. Kot materialni objekti imajo maso in prenašajo zagon. Vendar so fotoni nenavadni delci. Nimajo mase za počitek. To pomeni, da fotoni obstajajo izključno v gibanju skozi prostor. Takoj ko jih snov absorbira, izgubijo svojo individualnost.

Kot valovi imajo elektromagnetni valovi naslednje lastnosti:

• frekvenca;
• valovna dolžina;
• amplituda

Najpogostejši primer fotonov je svetloba.

Svetloba in barva

Ponavadi z besedo "lahki" ljudje predstavljajo tokove sončne svetlobe. V očeh človeka so prikrajšani za barvo. Toda valovna dolžina in obdobje elektromagnetnih nihanj določata senco. Zakaj potem svetilka ali sonce izgleda belo? Ta učinek je posledica mešanja fotonov iz celotnega emisijskega spektra vira. Ko elektromagnetno energijo proizvaja energetsko varčna žarnica, se zdi, da je svetloba osebe »topla« ali »hladna«, vendar bela. In dejansko, mešanica plinov oddaja cel spekter fotonov z različnimi valovnimi dolžinami.

Valna lestvica: od rentgenskega do radia

Glede na valovna dolžina Vsi elektromagnetni valovi so razdeljeni na več področij. Lestvica elektromagnetnih valov vključuje, glede na padajočo valovno dolžino:

1. Radijski valovi. Dajejo nam zvok glasbe, novic in filmov. Ne gre za internetne kanale, ampak za tradicionalni radio in televizijo.
2. Teraherc (ali mikrovalovno) sevanje. Do nedavnega ta obseg ni izstopal iz radijskih valov. Generatorjev terahertskih valov preprosto ni bilo. Zdaj pa obstajajo in koristijo: skenerji na letališčih in železniških postajah uporabljajo to posebno območje. Takšno sevanje ni škodljivo za ljudi in dobro razlikuje med železnimi predmeti v vrečah in paketih potnikov.
3. Infrardeče (ali toplotno) sevanje. Vsaka toplota se prenaša s temi valovi. Kres, sveča, sonce, ljudje so generatorji. Nekatere puščave imajo infrardečo sliko. Praviloma so nočni plenilci, ki so sposobni razlikovati toplejša telesa živih bitij od ozadja ohlajenih kamnov in peska.
4. Vidni spekter Vse barve mavrice, ki jih človeško oko lahko zazna, spadajo na to področje. V celotnem merilu je vidni spekter zelo majhen. Ni jasno, zakaj nam je evolucijski mehanizem dodelil sposobnost videti to.
5. Ultravijolični valovi. Oseba je zaradi njih dobila tan. Uporabne so, ker so smrtonosne: ultravijolično učinkovito ubija bakterije in mikroorganizme. Toda pomanjkanje ultravijoličnih žarkov (na primer med ljudmi na severu) lahko povzroči resne zdravstvene težave.
6. Rentgenski valovi. Oddajajo se bodisi pri upočasnjevanju zelo hitrih elektronov bodisi ko je elektron izločen iz notranje lupine velikega atoma. Uporabno za raziskovanje strukture snovi.
7. Gama žarki. Proizvaja se z jedrsko reakcijo.

Elektromagnetni valovi zunaj ultravijoličnega območja so škodljivi za ljudi. Vendar obstaja hipoteza, da brez njih življenje ne bi moglo nastati.

Okvirji in horizonti

Ne mislite, da je v njej vse jasno in razumljivo, ker obstaja lestvica. Meje območij so nejasne. Na primer rentgenske žarke razlikuje se od gama žarkov le v izvoru izvora, frekvence spektrov pa se močno prekrivajo. Vidni spekter se imenuje tako, ker so te valovne dolžine sposobne zaznati človeško oko. Toda vsi ljudje so drugačni. Nekateri vidijo malo bolj rdečo, nekateri vidijo vijolično. Vidni spekter je povprečna vrednost. Kot vsi ljudje ta koncept ni brez napak.

Oko ima lastnost spektralne občutljivosti. Največja vrednost je v zeleni površini, robovi lestvice pa so slabši. Zato so robovi mavrice zamegljeni, mehki. Kapljice vode med dežjem lomijo elektromagnetno sevanje vseh valovnih dolžin, ki jih Sonce oddaja. Toda oseba vidi le majhen segment te lestvice. Še bolj presenetljivo je, da je znanstveno znanje premagalo te meje. Teleskopi v zemeljski orbiti vidijo infrardeče, ultravijolične, rentgenske in gama valove, ki oddajajo oddaljene galaksije, črne luknje in kvazarje.