Elektromagnit to'lqinlar. Elektromagnit to'lqinlar shkalasi

To'lqinlar chastotasi to'lqin uzunligi
Uzoq - 0,1 dan 0,4 MGts gacha 3000 dan 700 m gacha
O'rta - 0,5 dan 1,5 MGts gacha 600 dan 200 m gacha
Qisqa - 3 dan 25 MGts gacha 100 dan 11 m gacha
Ultrashort - 10 dan 1 m gacha 100 MGts gacha
Metr to'lqinlaridan tashqari, ultra qisqa to'lqin (VHF) diapazoni dekimetr, santimetr va millimetr to'lqinlarini ham o'z ichiga oladi. Radioeshittirish uchun ajratilgan hududlar:
Uzun to'lqinlar - 2000 - 750 m
O'rtacha to'lqinlar - 600-180 m
Qisqa to'lqinlar - 80 - 10 m
Ultra qisqa to'lqinlar - 10-5 m
Bular eshittirish guruhlari deb ataladi. Radioaloqa spektrining boshqa bo'limlari radiotelefon aloqasi, havo kemalari, mayoq, dengiz va boshqa maxsus radio xizmatlari bilan radioaloqa uchun mo'ljallangan.
600 to'lqin ustida m mashhur SOS signali uzatiladi - favqulodda signal. Ushbu to'lqinda faqat favqulodda transmitterlar ishlaydi.
Qisqa to'lqinlar uzoq masofali aloqa uchun ishlatiladi. Televizion ko'rsatuvlar metr to'lqinlarida efirga uzatiladi. Desimetr va santimetr to'lqinlari radar, radionavigatsiya va radiogeodeziyada qo'llaniladi. Millimetr to'lqinlari so'nggi paytlarda radarda tobora ko'proq foydalanilmoqda. Ular maxsus, jismoniy tadqiqotlarda ham qo'llaniladi.

• 
  RADIO
  
• 
  Elektromagnit to'lqinlar
  

Radio diapazoni to'lqin uzunliklarining atomlar o'lchamiga nisbatan katta qiymatlari tufayli radio to'lqinlarning tarqalishi muhitning atomistik tuzilishini hisobga olmagan holda ko'rib chiqilishi mumkin, ya'ni. Maksvell nazariyasini qurishda odatiy hol bo'lganidek, fenomenologik jihatdan. Radioto'lqinlarning kvant xususiyatlari faqat spektrning infraqizil qismiga ulashgan eng qisqa to'lqinlar uchun va deb ataladigan tarqalish paytida namoyon bo'ladi. atomlar va molekulalar ichidagi elektronlarning tebranish vaqti bilan solishtirish mumkin bo'lgan 10 -12 sek - 10 -15 sek tartibli davomiyligi bilan ultra qisqa impulslar.
Radioto'lqinlar va yuqori chastotalar o'rtasidagi asosiy farq to'lqin tashuvchisi (efir) to'lqin uzunligi 1 mm (2,7 ° K) ga teng va bu muhitda tarqaladigan elektromagnit to'lqin o'rtasidagi boshqa termodinamik munosabatdir.
Radioto'lqin nurlanishining biologik ta'siri
Radar texnologiyasida kuchli radioto'lqin nurlanishidan foydalanishning dahshatli qurbonlik tajribasi to'lqin uzunligiga (chastota) qarab radio to'lqinlarining o'ziga xos ta'sirini ko'rsatdi.
Inson tanasiga halokatli ta'sir o'rtacha emas, balki oqsil tuzilmalarida qaytarilmas hodisalar sodir bo'ladigan eng yuqori radiatsiya quvvati. Misol uchun, 1 kVt bo'lgan mikroto'lqinli pechning (mikroto'lqinli pech) magnetronining uzluksiz nurlanish kuchi faqat pechning kichik yopiq (qalqonlangan) hajmidagi oziq-ovqatga ta'sir qiladi va yaqin atrofdagi odam uchun deyarli xavfsizdir. Radar stantsiyasining quvvati (radar, radar) 1 kVt quvvatga ega bo'lgan qisqa impulslar tomonidan chiqariladigan o'rtacha quvvat 1000: 1 (takrorlash davrining impuls davomiyligiga nisbati) va shunga mos ravishda impuls kuchi 1 ga teng. MVt, emitentdan yuzlab metrgacha bo'lgan masofada inson salomatligi va hayoti uchun juda xavflidir. Ikkinchisida, albatta, radar nurlanishining yo'nalishi ham rol o'ynaydi, bu o'rtacha emas, balki aniq impulsning halokatli ta'sirini ta'kidlaydi.
Metr to'lqinlarining ta'siri
Bir megavattdan ortiq impuls kuchiga ega (masalan, P-16 erta ogohlantirish stantsiyasi) va orqa miya uzunligiga mos keladigan metr balandlikdagi radar stantsiyalarining (RLS) impuls generatorlari tomonidan chiqariladigan yuqori intensivlikdagi metr to'lqinlari odamlar va hayvonlarning shnuri, shuningdek, aksonlarning uzunligi bu tuzilmalarning o'tkazuvchanligini buzadi, bu esa diensefalik sindromni (SHS kasalligi) keltirib chiqaradi. Ikkinchisi inson oyoq-qo'llarining to'liq yoki qisman (qabul qilingan impulsli nurlanish dozasiga qarab) qaytarilmas falajining tez rivojlanishiga (bir necha oydan bir necha yilgacha) olib keladi, shuningdek, ichaklarning innervatsiyasini buzadi. va boshqa ichki organlar.
Desimetr to'lqinlarining ta'siri
Desimetrli to'lqinlar to'lqin uzunligi bo'yicha o'pka, jigar va buyraklar kabi inson va hayvonlarning a'zolarini qoplaydigan qon tomirlari bilan mutanosibdir. Bu organlarda "yaxshi" o'smalar (kistalar) rivojlanishiga sabab bo'lgan sabablardan biridir. Qon tomirlari yuzasida rivojlanayotgan bu o'smalar normal qon aylanishining to'xtashiga va organlarning buzilishiga olib keladi. Agar bunday o'smalar jarrohlik yo'li bilan o'z vaqtida olib tashlanmasa, u holda organizmning o'limi sodir bo'ladi. P-15 mobil havo mudofaa radarlari kabi radarlarning magnetronlari, shuningdek, ba'zi samolyotlarning radarlari tomonidan xavfli intensivlik darajasidagi dekimetrli to'lqinlar chiqariladi.
Santimetrli to'lqinlarning ta'siri
Kuchli santimetrli to'lqinlar leykemiya - "leykemiya" kabi kasalliklarni, shuningdek, odamlar va hayvonlarda xavfli o'smalarning boshqa shakllarini keltirib chiqaradi. Ushbu kasalliklarning paydo bo'lishi uchun etarli intensivlikdagi to'lqinlar P-35, P-37 santimetr masofali radarlar va deyarli barcha samolyot radarlari tomonidan ishlab chiqariladi.
infraqizil, yorug'lik, shu jumladan ultrabinafsha, radiatsiyalar elektromagnit to'lqinlar spektrining optik mintaqasi so'zning keng ma'nosida. Ro'yxatga olingan to'lqinlarning spektral bo'limlarining yaqinligi ularni o'rganish uchun ishlatiladigan usullar va asboblarning o'xshashligiga olib keldi va amaliy qo'llash. Tarixiy jihatdan bu maqsadlar uchun linzalar, difraksion panjaralar, prizmalar, diafragmalar, turli optik qurilmalar tarkibiga kiruvchi optik faol moddalar (interferometrlar, polarizatorlar, modulyatorlar va boshqalar) ishlatilgan.

Boshqa tomondan, spektrning optik mintaqasining nurlanishi turli xil muhitlar o'tishning umumiy qonuniyatlariga ega, ularni geometrik optika yordamida olish mumkin, bu ham optik qurilmalarni, ham optik signal tarqalish kanallarini hisoblash va qurish uchun keng qo'llaniladi.

Spektral va boshqa optik tahlil usullari moddalar va elektromagnit nurlanishning o'zaro ta'siridan kelib chiqadigan turli xil hodisalar va ta'sirlardan foydalanishga asoslangan. Oldingi bo'limda aniqlanganidek, yorug'lik ikki tomonlama xususiyatga ega bo'lib, ham to'lqin, ham korpuskulyar (diskret) xususiyatlarga ega. Elektromagnit to'lqin ikki komponentdan iborat - elektr (intensivlik vektori). elektr maydoni) va magnit (magnit induksiya vektori), bir-biriga va to'lqin harakati yo'nalishiga perpendikulyar yo'naltirilgan. Boshqa to'lqin jarayonlaridan farqli o'laroq, masalan, tovush to'lqinlari, elektromagnit nurlanishning tarqalishi uchun o'tkazuvchan muhit kerak emas. Elektromagnit nurlanishning korpuskulyar-to'lqinli tabiatini hisobga olgan holda, uni tavsiflash uchun mos ravishda ikki xil xususiyatdan foydalanish mumkin - kvant va to'lqin. To'lqin xarakteristikalariga tebranish chastotasi, to'lqin uzunligi va to'lqin soni kiradi va kvant xarakteristikalari kvant energiyasini o'z ichiga oladi.
To'lqin uzunligi, λ to'lqinning tebranishlarining bir davrida o'tadigan masofani (ikki ketma-ket maksimal orasidagi masofa) ifodalaydi. To'lqin uzunligi metr (m) bilan o'lchanadi, lekin ba'zi hollarda amalda bir nechta o'lchov birliklari - nanometrlar (nm) yoki mikrometrlar (mkm), shuningdek, angstromlar (Å) kabi tizimdan tashqari birliklardan foydalanish afzalroqdir. .


Chastotasi, ν - bu 1 soniyadagi tebranishlar soni va gertsda (1 Hz = 1 s -1) yoki uning ko'paytmalarida o'lchanadi, masalan, 1 MGts = 10 6 Hz. To'lqin uzunligi va tebranish chastotasi quyidagi tenglama bilan o'zaro bog'langan:
Bu erda c - berilgan muhitda to'lqinning tarqalish tezligi. Elektromagnit to'lqin uchun shaklning munosabati o'rinli:
bu yerda c 0 - yorug'likning vakuumda tarqalish tezligi (2,99792 . 10 8 m/s), n - muhitning sindirish ko'rsatkichi. Tebranish chastotasi, umuman olganda, to'lqin uzunligidan ko'ra ko'proq asosiy xususiyatdir, chunki u faqat nurlanish manbasining xususiyatlariga bog'liq va muhitning xususiyatlariga bog'liq emas. To'lqin uzunligi muhitning tabiatiga, haroratga va bosimga bog'liq.
to'lqin raqami, vakuumdagi 1 sm to'lqinlar sonini ifodalaydi va o'lchamga ega (sm -1), shakl ifodasi bilan aniqlanadi:
Elektromagnit nurlanishni zarralar oqimi - fotonlar sifatida ham ko'rish mumkin. Elektromagnit nurlanishning to'lqin va korpuskulyar tabiati o'rtasidagi bog'liqlik Plank tenglamasi asosida o'rnatiladi:

Bu taniqli formulaga zid kelmaydi:
hisobga olib:
keyin navbati bilan:


Moddaning 1 moliga energiyani olish uchun bu qiymatni Avogadro soniga ko'paytirish kerak, ya'ni. bizda mos ravishda:
energiyaning o'lchov birligi joul (J) dir. Spektroskopiyada tizimdan tashqari o'lchov birligi elektron volt (eV) ham tez-tez ishlatiladi:
Plank formulasidan:
yoki uning ekvivalent shakli:
shuningdek, shakl munosabatlari:
quyidagicha:

yoki kvant eng pastdan o'tish sharti bilan energiya darajasi eng yuqori darajaga yoki aksincha - eng yuqori energiya darajasidan eng past energiya darajasiga kvant o'tishlari, biz mos ravishda:

bundan tashqari, agar , u holda energiyaning yutilishi va elektronning quyi energiya darajasidan yuqori energiya darajasiga o'tishi mavjud. Agar , u holda teskari jarayon sodir bo'ladi - elektronning yuqori energiya darajasidan pastroq energiya darajasiga o'tishi va buning natijasida energiya kvantlari ko'rinishidagi ortiqcha energiyaning chiqishi. Yuqorida olingan munosabatlardan kelib chiqadiki, elektromagnit nurlanishning to'lqin uzunligi qancha uzun bo'lsa (tebranish chastotasi qanchalik past bo'lsa), uning energiyasi shunchalik past bo'ladi va aksincha - elektromagnit nurlanishning to'lqin uzunligi qanchalik qisqa bo'ladi (tebranish chastotasi qanchalik katta bo'lsa). ), uning energiyasi qanchalik katta bo'ladi. Elektromagnit nurlanishning barcha energiyalari (to'lqin uzunliklari, chastotalari) yig'indisi uning elektromagnit spektri deb ataladi. Spektroskopik tahlil usullarida spektr (yutilish spektri, emissiya spektri) kvant energiyasi bilan berilgan energiyaga ega bo'lgan kvantlar soni o'rtasidagi bog'liqlikdir. Yuqoridagi jadval elektromagnit spektrning tuzilishini yaxshi ko'rsatadi. Ko'rinib turibdiki, yutilish yoki emissiya spektrlari tushunchalariga asoslangan spektroskopik tahlil usullari uchun mos diapazon elektromagnit spektrning ancha tor mintaqasida joylashgan. Uning bu maydoni elektromagnit nurlanishning optik diapazoni deb ham ataladi. Elektromagnit spektrning boshqa hududlari, masalan, neytron faollashuvi tahlili, rentgen nurlanishini tahlil qilish, mikroto'lqinli spektroskopiya, yadro va elektron paramagnit rezonans spektroskopiyasi (NMR va EPR spektroskopiyasi) kabi aniqroq tahlil usullarida qo'llaniladi.