4.7.3. Шкала електромагнітних хвиль

У радіотехніці використовують електромагнітні хвилі, довжини яких лежать у межах від кількох кілометрів до кількох сантиметрів і міліметрів. Проте цим не вичерпується вся різноманітність хвиль, які зустрічаються в природі. За електромагнітною теорією Максвелла, світло являє собою електромагнітні хвилі. Це було доведено дослідами Г. Герца і П. М. Лебедєва. Герц показав, що електромагнітні хвилі поширюються із швидкістю світла, а також відбиваються і заломлю­ються, як і світлові хвилі.

Ці хвилі відбиваються від металевих дзеркал, заломлюються, пере­ходячи з одного діелектрика в інший, і мають властивість подвійного променезаломлення в кристалах ромбічної сірки, тобто поводяться як оптичні хвилі. Лебедєв також уперше експериментально виявив і виміряв тиск світла на тверді тіла та гази і показав, що величина світлового тиску узгоджується з теоретичною формулою Максвелла.

Наше око здатне сприймати електромагнітні хвилі, довжини яких лежать у дуже вузькому інтервалі (0,4 мкм < < 0,75 мкм). Електро­магнітні хвилі, які межують з червоним світлом видимого спектра ( > 0,75 мкм), називаються інфрачервоним випромінюванням. Хвилі, які межують з фіолетовим світлом, називаються ультрафіолетовим випромінюванням ( <0,4 мкм).

Було встановлено, що радіоактивний розпад речовини супроводжується гамма-випромінюванням з довжиною хвилі < 10^-10 м. Тепер відомо, що в електронних прискорювачах і космічному світі виникає гамма-випромінювання ще коротшої довжини хвилі.

Шкала електромагнітних хвиль Таблиця 4.1.

Вид випромінювання	Діапазон довжин хвиль (у вакуумі), м	Діапазон частот, Гц	Метод спостереження
Низькочастотні хвилі Довгі Середні Проміжні Короткі Метрові Дециметрові Сантиметрові Міліметрові Мікрохвилі Інфрачервоні промені Видимі промені Ультрафіолетові промені Рентгенівські промені -промені	Від до 104 104 - 3 103 3 103 - 2 102 2 102 - 5 10 5 10 - 10 10 - 1 1 - 10-1 10-1 - 10-2 10-2 - 10-3 10-3 - 10-4 0,35 10-3 - 0,75 10-6 0,75 10-6 - 0,4 10-6 0,4 10-6 - 5 10-9 10-8 - 10-12 10-11 і менше	Від 0 до 3 104 3 104 - 103 105 - 1,5 106 1,5 106 - 6 106 6 106 - 3 107 3 107 - 3 108 3 108 - 3 109 3 109 - 3 1010 3 1010 - 3 1011 3 1011 - 3 1012 8,6 1011 - 4 1014 4 1014 - 7,5 1014 7,5 1014 - 6 1016 3 1016 - 3 1020 3 1019 і більше	Радіотехнічний Радіотехнічний Радіотехнічний Радіотехнічний Радіотехнічний Радіотехнічний Радіотехнічний Радіотехнічний Радіотехнічний Радіотехнічний Тепловий, фотографічний, частково фотоелектричний Візуальний, фотографічний, фотоелектричний Фотографічний, фотоелектричний Фотографічний, іонізаційний Іонізаційний

Отже, у природі існують електромагнітні хвилі різної довжини. Шкала електромагнітних хвиль являє собою безперервно заповнену градацію від нескінченно довгих електромагнітних хвиль (які відповідають постійному струму) до хвиль, довжина яких дорівнює 10^-16 м.

У табл. 4.1. подано довжини хвиль і частоти електромагнітних коливань різних ділянок електромагнітного спектра.

Межі між різними видами електромагнітного випромінювання до­сить умовні, окремі ділянки перекриваються.

ПИТАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОГО ОПРАЦЮВАННЯ

1. Комплексні числа і їх властивості

2. Резонанс напруг. Резонанс струмів

3. Синхронні та асинхронні двигуни

4. Автотрансформатор

5. Трифазний трансформатор

6. Описання властивостей векторного електромагнітного поля

7. Струм зміщення

8. Система рівнянь Максвела. Рівняння – зв’язки

9. Вихрове електричне поле

10. Рівняння хвилі

11. Плоскі і сферичні хвилі

12. Енергія хвилі

ПИТАННЯ ДЛЯ САМОПЕРЕВІРКИ ЗНАНЬ

1. Що таке коливальний контур?

2. За якими формулами обчислюють енергію електричного та магнітного полів коливального контуру?

3. Описати процес перетворення енергії в коливальному контурі

4. Що таке власні електромагнітні коливання?

5. Записати формулу Томсона

6. За якими законами змінюються заряд, сила струму і напруга в коливальному контурі (записати формули)?

7. Що таке затухаючі коливання (зобразити графік та дати визначення)? Від чого залежить швидкість затухання коливань?

8. Записати формулу коефіцієнта затухання

9. Що таке декремент затухання та логарифмічний декремент затухання (записати формули)?

10. За якими законами змінюються заряд, сила струму і напруга в коливальному контурі із затуханням(записати формули)?

11. Що таке вимушені електромагнітні коливання? Коли вони виникають?

12. Що таке автоколивання?

13. Що таке генератор електромагнітних коливань?

14. Що таке автоколивальна система? Що входить до її складу?

15. Що таке змінний струм?

16. Як отримати змінний струм? Будова генератора змінного струму

17. Які відмінності і переваги змінного струму?

18. Що таке квазістаціонарний струм?

19. Що таке діюче значення сили змінного струму чи напруги (дати визначення і записати формулу)?

20. Зсув фаз між силою струму і напругою

21. Записати закон Ома для кола змінного струму з резистором, конденсатором і котушкою індуктивності

22. Записати формулу повного опору

23. Записати формули індуктивного та ємнісного опорів

24. Що таке електричний резонанс?

25. Коли виникає електричний резонанс? Яка умова резонансу (записати формулу)?

26. Як обчисли резонансну частоту?

27. Як опір, індуктивність та ємність впливають на резонанс?

28. Які характерні особливості резонансу?

29. Записати формули роботи та потужності змінного струму

30. Що таке коефіцієнт потужності (записати формулу) та які способи його підвищення?

31. Як зменшити теплові втрати енергії в лініях електропередач?

32. Будова і принцип дії трансформатора

33. Що таке коефіцієнт трансформації?

34. Що таке автотрансформатор?

35. Електричні станції.

36. Досліди Герца по випромінюванню електромагнітних хвиль. Що таке вібратор Герца?

37. Будова радіо Попова.

38. Принципи радіозв’язку.

39. Що таке модуляція і детектування?

40. Що таке селективність радіоприймача?

41. Що таке чутливість радіоприймача?

42. Що таке інфрачервоні промені, які їх властивості та застосування?

43. Що таке ультрафіолетові промені, які їх властивості та застосування?

44. Що таке рентгенівські промені, які їх властивості та застосування?

45. Шкала електромагнітних хвиль

РЕФЕРАТИ

1. Електрифікація України

2. Способи добування електроенергії

3. Винайдення електродвигуна змінного струму

4. Комплексний метод розрахунку кіл змінного струму

5. Застосування резонансу в техніці

6. Підвищення коефіцієнта потужності споживачів на підприємстві

7. Трифазний струм

8. Винайдення трансформації змінного струму

9. Винаходи І. П. Доливо-Добровольського

10.Застосування електричного резонансу

11. Застосування автоколивань

12. Біографія Д. Максвела – основоположника електродинаміки

13. Винаходи С. Б. Морзе

14. Стільниковий зв’язок

15. Супутникове телебачення

16. Мікрохвильова піч

17. Винайдення радіо

18. Застосування інфрачервоного та ультрафіолетового випромінювань

19. Застосування рентгенівських променів

РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА

Основна:

1. Чолпан П. П. Фізика: Підручник. – К.: Вища школа, 2004. – 567 с.

2. Бушок Г.Ф., Венгер Є.Ф. Курс фізики. Кн.. 2. Електрика і магнетизм. – К.: Вища школа, 2003. – 278 с.

3. Зачек І. Р., Кравчук І. М., Романчишин Б. М. Курс фізики. – Л.: Бескет Біт, 2002. – 375 с.

4. 10. Бушок Г. Ф., Левандовський В. В., Півень Г. Ф. Курс фізики. – К.: Либідь. – 2002. – 441 с.

5. Куліш В.В. Фізика для інженерних спеціальностей. Кн. 2. Термодинаміка. Електромагнетизм. – К.: Вища школа. – 2006. – 232 с.

6. Кучерук І. К. Загальний курс фізики. Т. 2. Електрика і магнетизм. – К.: Вища школа, 2002. – 452 с.

Додаткова:

1. Гейзенбуг В. Физика и философия. Часть и целое. – М.: Наука, 1990. – 400 с.

2. Хромов Ю. А. Фізика. – К.: Наукова думка, 1977. – 508 с.

3. Савельев И. В. Курс общей физики. Т. 2. – М.: Наука, 1988. – 496 с.

4. Салчин Д. К. Сто великих учёных. – М.: ВЕЧЕ, 2000. – 592 с.

5. Лопатиський І. Є. Курс фізики. – Л.: Бескет Біт, 2002. – 376 с.

6. Кудрявцев П. С. Курс истории физики. – М.: Просвящение, 1982. – 447 с.

7. Трохимова Т.И. Курс физики. – М.:Высш. шк., 1990. – 478 с.