Электромагнитная волна.
Краткое описания понятия электромагнитной волны и её характеристик.
Всем знакомы такие слова как электричество и магнитизм. Они окружают нас повсюду. Большинство современных технологий так или иначе связаны с использованием электричества и магнитизма. Но что же это по сути своей? Давайте разберемся.
С древних времен люди знакомы с этими явлениями. Электрические удары некоторых видов рыб, магнитные свойства янтаря.
Само слово электричесство происходит от древнегреческого "электрон", что в переводе означает янтарь.
Первые попытки теоретического освоения этого явления предпринял Франклин в 18 веке. Он охарактеризовал его как нематериальную жидкость. Также он открыл наличие противоположных свойств, которым дал названия положительный и отрицательный заряды.
В 19в. ученые обнаружили взаимосвязь между электричеством и магнетизмом, а позже выяснили , что это по сути две стороны одного природного явления, электромагнитизма, обладающего волновыми свойствами.
С предыстроией разобрались. Теперь несколько слов о самом явлении.
По современным представлениям все пространство Вселенной наполнено квантовыми полями различных видов энергий. Напряженности этих полей проявляются в виде квантов, волнообразно распространяющихся в пространстве и через взаимодействие друг с другом образующих все то , что мы называем материальным миром.
С древних времен люди знакомы с этими явлениями. Электрические удары некоторых видов рыб, магнитные свойства янтаря.
Само слово электричесство происходит от древнегреческого "электрон", что в переводе означает янтарь.
Первые попытки теоретического освоения этого явления предпринял Франклин в 18 веке. Он охарактеризовал его как нематериальную жидкость. Также он открыл наличие противоположных свойств, которым дал названия положительный и отрицательный заряды.
В 19в. ученые обнаружили взаимосвязь между электричеством и магнетизмом, а позже выяснили , что это по сути две стороны одного природного явления, электромагнитизма, обладающего волновыми свойствами.
С предыстроией разобрались. Теперь несколько слов о самом явлении.
По современным представлениям все пространство Вселенной наполнено квантовыми полями различных видов энергий. Напряженности этих полей проявляются в виде квантов, волнообразно распространяющихся в пространстве и через взаимодействие друг с другом образующих все то , что мы называем материальным миром.
Одно из таких полей - электромагнитное, складывающееся из неразрывно связанных друг с другом электрического и магнитного поля, проявляющихся в виде перемещающихся в пространстве-времени волн напряженности.
Электрическая и магнитная волна.
Электрическая волна - это перемещение напряженности электрического поля в пространстве и времени.
Напряженность это мера воздействия на обьект имеющий заряд.
Что такое заряд по сути своей ученым неизвестно. Это некое фундаментальное свойство материи, позволяющее частицам, имеющим этот заряд притягиваться друг к другу или отталкиваться.
Известно , что заряд этот бывает двух типов "положительный" и "отрицательный". Хотя могли эти типы назвать и как угодно иначе, например "светлый" и "темный" или просто "альфа" и "омега". Но назвали как назвали. Именно от типа заряда зависит будут частицы притягиваться или отталкиваться. Одинаковые типы отталкиваются, разные притягиваются.
Электрическая и магнитная волна.
Электрическая волна - это перемещение напряженности электрического поля в пространстве и времени.
Напряженность это мера воздействия на обьект имеющий заряд.
Что такое заряд по сути своей ученым неизвестно. Это некое фундаментальное свойство материи, позволяющее частицам, имеющим этот заряд притягиваться друг к другу или отталкиваться.
Известно , что заряд этот бывает двух типов "положительный" и "отрицательный". Хотя могли эти типы назвать и как угодно иначе, например "светлый" и "темный" или просто "альфа" и "омега". Но назвали как назвали. Именно от типа заряда зависит будут частицы притягиваться или отталкиваться. Одинаковые типы отталкиваются, разные притягиваются.
Электрическая волна всегда сопровождается магнитной волной, напряженность , которой меняется в перпендикулярной плоскости.
На рисунке стрелка Х показывает направление в пространстве-времени, куда движется волна в целом. А стрелки Е и Н показывают в каких плоскостях в пространстве-времени распространяются волнообобразные скачки напряжения. Как видите из рисунка плоскости скачков электрического и магнитного напряжения перепендикулярны друг другу. А направления волн напряжения перпендикулярны общему направлению распространения электромагнитной волны.
Вот таким и только таким образом распространяются электромагнитные волны в пространстве-времени.
Характеристики волны.
Вот таким и только таким образом распространяются электромагнитные волны в пространстве-времени.
Характеристики волны.
Амплитуда - это расстояние или время между нулевыми значениями напряженности.
Длина волны - это растояние или время между пиками напряженности одного знака.
Волны с разными длинами воспринимаются нами в виде разных цветов. Человеческий глаз воспринимает в виде цветов волны в диапазоне от 380 до 740 нанометров.
(1 нанометр = 0.000000001 метра)
Приборами мы детектируем волны и более короткие и более длинные.
Классификация волн по длине:
Длина волны - это растояние или время между пиками напряженности одного знака.
Волны с разными длинами воспринимаются нами в виде разных цветов. Человеческий глаз воспринимает в виде цветов волны в диапазоне от 380 до 740 нанометров.
(1 нанометр = 0.000000001 метра)
Приборами мы детектируем волны и более короткие и более длинные.
Классификация волн по длине:
Вставка о длинах волн.
Самая короткая задетектированная электромагнитная волна на 2026г. - это высокоэнергетические фотоны гамма излучения длиной порядка 0,000000000001 нанометров или 10-²⁰ метров).
Самые длинные задетектированные электромагнитные волны относятся к реликтовому излучению от Большого взрыва и достигают сотен тысяч километров.
Если говорить о теории, то нет обоснованного теоретического ограничения для длин волн.
Можно предположить что самые короткие доступные в нашей реальности ограничены пределом Планковской длины (1,6×10-³⁵ метра), а самые длинные размером Вселенной, который нам не известен (размер видимой Вселенной 46,5 миллиардов световых лет в любом направлении, соответственно общий диаметр видимой Вселенной 93 миллиарда световых лет, это 8,798 × 10¹⁴ километра).
Самая короткая задетектированная электромагнитная волна на 2026г. - это высокоэнергетические фотоны гамма излучения длиной порядка 0,000000000001 нанометров или 10-²⁰ метров).
Самые длинные задетектированные электромагнитные волны относятся к реликтовому излучению от Большого взрыва и достигают сотен тысяч километров.
Если говорить о теории, то нет обоснованного теоретического ограничения для длин волн.
Можно предположить что самые короткие доступные в нашей реальности ограничены пределом Планковской длины (1,6×10-³⁵ метра), а самые длинные размером Вселенной, который нам не известен (размер видимой Вселенной 46,5 миллиардов световых лет в любом направлении, соответственно общий диаметр видимой Вселенной 93 миллиарда световых лет, это 8,798 × 10¹⁴ километра).
Период волны - это полное колебание напряженности в плюс и в минус за какое-то время/расстояние.
Частота волны -это условное значение, а именно количество полных колебаний за 1 секунду.
Чем длиннее волна, тем соответственно меньше полных колебаний она делает за единицу времени или расстояния. Соответственно чем длиннее волна, тем меньше ее частота.
А чем выше частота, тем соответственно больше пиков напряжения за единицу времени и значит тем большее воздействие на заряженный объект она оказывает.
Это называется энергией волны.
Формула энергии электромагнитной волны:
Е= постоянная Планка × частота волны.
Именно поэтому коротковолновое излучение (ультрафиолет, ренгеновское излучение, гамма излучение, она же условно радиация) столь разрушительно. Потому что оно высокоэнергитично, т.е. несет в себе множество пиков напряженности за единицу времени и этими пиками бомбит по заряженным объектам, выводя их из состочния равновесия и даже разрушая их.
Теперь о поляризации электромагнитных волн.
Поляризация -это вектор направления всплесков напряженности электрических и магнитных волн.
Этот вектор всегда находится в плоскости перпендикулярной напраправлению движения самой волны.
Частота волны -это условное значение, а именно количество полных колебаний за 1 секунду.
Чем длиннее волна, тем соответственно меньше полных колебаний она делает за единицу времени или расстояния. Соответственно чем длиннее волна, тем меньше ее частота.
А чем выше частота, тем соответственно больше пиков напряжения за единицу времени и значит тем большее воздействие на заряженный объект она оказывает.
Это называется энергией волны.
Формула энергии электромагнитной волны:
Е= постоянная Планка × частота волны.
Именно поэтому коротковолновое излучение (ультрафиолет, ренгеновское излучение, гамма излучение, она же условно радиация) столь разрушительно. Потому что оно высокоэнергитично, т.е. несет в себе множество пиков напряженности за единицу времени и этими пиками бомбит по заряженным объектам, выводя их из состочния равновесия и даже разрушая их.
Теперь о поляризации электромагнитных волн.
Поляризация -это вектор направления всплесков напряженности электрических и магнитных волн.
Этот вектор всегда находится в плоскости перпендикулярной напраправлению движения самой волны.
На картинке волна движется слева направо (это называется волновой вектор), а векторами Е и В обозначены направления всплесков напряженности электрического и магнитного поля (это называется вектор амплитуды)
В зависимости от поляризации векторы амплитуды могут быть линейными (всплески в одном и том же направлении), а могут быть круговыми (когда всплески идут по кругу в разных направлениях вокруг волнового вектора)
Линейная поляризация
В зависимости от поляризации векторы амплитуды могут быть линейными (всплески в одном и том же направлении), а могут быть круговыми (когда всплески идут по кругу в разных направлениях вокруг волнового вектора)
Линейная поляризация
Круговая поляризация.
Круговая поляризация возникает, когда встречаются две линейно поляризованные волны, которые колеблются в перпендикулярных плоскостях (например, одна вертикально, другая горизонтально) при соблюдении двух условий:
Круговая поляризация возникает, когда встречаются две линейно поляризованные волны, которые колеблются в перпендикулярных плоскостях (например, одна вертикально, другая горизонтально) при соблюдении двух условий:
- Равенство амплитуд.
- Сдвиг фаз на 90°: одна волна должна отставать от другой на четверть цикла.
Элиптическая поляризация.
Если второе условие слившихся волн не соблюдается (конкретное значение разности фаз), то поляризация приобретает элиптическую форму.
Если второе условие слившихся волн не соблюдается (конкретное значение разности фаз), то поляризация приобретает элиптическую форму.
Поляризация в быту.
Самое часто встречающееся свойство поляризации в бытовой жизни - это поляризационые очки, устраняющие блики света от отражающих поверхностей.
Суть процесса в следующем. Солнечный свет хаотичен и неполяризован. Но при отражении от поверхности свет приобретает поляризацию паралельно поверхности. В основном отражают горизонтальные поверхности (снег, вода, асфальт). Этот отраженный свет и бликует нам в глаза. Поляризационные очки просто содержат фильтр, пропускающий свет только с одним конкретным видом поляризации - вертикальной. Таким образом свет с горизонтальной поляризацией, отраженный от горизотальных поверхностей, просто не достигает ваших глаз. А свет под углом имеет частичную вероятность прохождения. Как становится понятно из вышесказонного поляризационные очки не эффективны в устранинии бликов от вертикальных поверхностей (если это, конечно, не какие-то специальные очки с вертикальными фильтрами) Подавляющее большинство очков отсекает горизонтально поляризованный свет, поскольку в природе горизонтальных отражающих поверхностей гораздо больше. Кстати, забыл уточнить, направление поляризации света принято называть по направлению пиков напряженности электрической составляющей в электромагнитной волне.
Самое часто встречающееся свойство поляризации в бытовой жизни - это поляризационые очки, устраняющие блики света от отражающих поверхностей.
Суть процесса в следующем. Солнечный свет хаотичен и неполяризован. Но при отражении от поверхности свет приобретает поляризацию паралельно поверхности. В основном отражают горизонтальные поверхности (снег, вода, асфальт). Этот отраженный свет и бликует нам в глаза. Поляризационные очки просто содержат фильтр, пропускающий свет только с одним конкретным видом поляризации - вертикальной. Таким образом свет с горизонтальной поляризацией, отраженный от горизотальных поверхностей, просто не достигает ваших глаз. А свет под углом имеет частичную вероятность прохождения. Как становится понятно из вышесказонного поляризационные очки не эффективны в устранинии бликов от вертикальных поверхностей (если это, конечно, не какие-то специальные очки с вертикальными фильтрами) Подавляющее большинство очков отсекает горизонтально поляризованный свет, поскольку в природе горизонтальных отражающих поверхностей гораздо больше. Кстати, забыл уточнить, направление поляризации света принято называть по направлению пиков напряженности электрической составляющей в электромагнитной волне.
