Электромагнитные волны

Пёрышкин «Физика 9», §51–54

Откуда берётся электромагнитная волна

Меняющееся магнитное поле порождает электрическое, меняющееся электрическое — магнитное. Раз начавшись, процесс отрывается от источника и уходит в пространство: это электромагнитная волна.

Что нужно, чтобы волна излучилась3

Нужен ускоренно движущийся заряд. Заряд, летящий равномерно, волну не излучает.

На практике это переменный ток в антенне: заряды в ней колеблются, значит, движутся с ускорением.

Чем выше частота колебаний, тем интенсивнее излучение — поэтому радиопередатчики работают на высоких частотах.

⚗

Опыт в Физлабе

Электромагнитная волна

Векторы E и B перпендикулярны друг другу и оба перпендикулярны направлению распространения. Переключи камеру, чтобы посмотреть вдоль каждой оси.

Открыть опыт

Скорость, длина волны, частота

В вакууме все электромагнитные волны идут с одной скоростью — скоростью света.

c = 3\cdot10^{8}\ \text{м/с}, \qquad \lambda = \dfrac{c}{\nu} = c\,T

\lambda

— длина волны,

\nu

— частота,

T

— период

Считаем на пальцах4

Радиостанция на частоте 100 МГц: $\lambda = 3\cdot10^{8}/10^{8} = 3$ м. Отсюда и длина автомобильной антенны.

Микроволновка работает на 2,45 ГГц: $\lambda \approx 12$ см.

Видимый свет: $\lambda$ от 380 до 760 нм, то есть частота порядка $10^{15}$ Гц.

В веществе скорость меньше, чем в вакууме, и частота не меняется — значит, меняется длина волны.

Шкала электромагнитных волн

Радиоволны → микроволны → инфракрасное → видимый свет → ультрафиолет → рентген → гамма. Природа одна и та же, разница только в частоте.

Чем длиннее волна, тем лучше огибает препятствия3

Длинные радиоволны огибают Землю и идут за горизонт — на них работает дальняя связь.

Ультракороткие волны и свет распространяются практически прямолинейно, поэтому телевышку ставят повыше.

С ростом частоты растёт энергия: рентген и гамма уже способны выбивать электроны из атомов, поэтому опасны.

Свет — это тоже электромагнитная волна

Видимый свет занимает узкую полоску шкалы. Всё, что дальше в оптике — отражение, преломление, линзы, — свойства электромагнитной волны.

Разобранные примеры

Найдите длину электромагнитной волны частотой

10^6

Гц.разбор

$\lambda=\dfrac{c}{\nu}$ , $c=3\cdot10^8$ м/с.
$\lambda=\dfrac{3\cdot10^8}{10^6}=300$ м.

Ответ:

300

Расположите по возрастанию длины волны: рентген, видимый свет, радиоволны.разбор

Чем больше частота, тем короче волна.
Рентген самый высокочастотный, радиоволны — самые низкочастотные.
Порядок: рентген $<$ видимый свет $<$ радиоволны.

Ответ: рентген, свет, радиоволны

Электромагнитная индукция.…Прямолинейное распростране…