Электромагнитное излучение

Электромагнитное излучение

 

Характеристики, виды излучений

 

Подготовил студент 3 курса ИПИМиФ

Блинов Александр

Электромагнитное излучение

 

Основные сведения

 

Характеристики излучения

 

Виды излучения

Меню

 

Виды электромагнитного излучения

 

Радиоволны 

 

Инфракрасное излучение

 

Оптическое (видимое)

 

Ультрафиолетовое излучение

 

Рентгеновское излучение

 

Гамма - излучение

Радиоволны 

 

Радиоизлуче́ние (радиово́лны, радиочастоты) — электромагнитное излучение с длинами волн 5×10−5—1010 метров и частотами, соответственно, от 6×1012 Гц и до нескольких Гц. Радиоволны используются при передаче данных в радиосетях.

История исследования

В 1888 году Г.Р. Герц впервые смог получить электромагнитные волны с длиной волны в несколько десятков сантиметров.

Диапазоны радиочастот и длин радиоволн

 Радиочастоты — частоты или полосы частот в диапазоне 3 кГц — 3000 ГГц, которым присвоены условные наименования. Этот диапазон соответствует частоте переменного тока электрических сигналов для вырабатывания и обнаружения радиоволн. Так как большая часть диапазона лежит за границами волн, которые могут быть получены при механической вибрации, радиочастоты обычно относятся к электромагнитным колебаниям.

Закон РФ «О связи» устанавливает следующие понятия, относящиеся к радиочастотам:

радиочастота — частота электромагнитных колебаний, устанавливаемая для обозначения единичной составляющей радиочастотного спектра;

радиочастотный спектр — совокупность радиочастот в установленных Международным союзом электросвязи пределах, которые могут быть использованы для функционирования радиоэлектронных средств или высокочастотных устройств;

распределение полос радиочастот — определение предназначения полос радиочастот посредством записей в Таблице распределения полос радиочастот между радиослужбами Российской Федерации, на основании которых выдается разрешение на использование конкретной полосы радиочастот, а также устанавливаются условия такого использования

Использование диапазонов по радиослужбам регламентируется Регламентом радиосвязи Российской Федерации и международными соглашениями.

 

Далее

 

Меню

 

Виды электо –

магнитных волн

ГОСТ 24375 даёт следующую обобщённую разбивку радиочастотного диапазона, основанную на международных стандартах:

1)Очень  низкие частоты — 3—30 кГц, соответствует  сверхдлинным волнам

2)Низкие  частоты — 30—300 кГц, соответствует  длинным волнам

3)Средние  частоты — 300—3000 кГц, соответствует  средним волнам

4)Высокие  частоты — 3—30 МГц, соответствует  коротким волнам

5)Очень  высокие частоты — 30—300 МГц, соответствует  ультракоротким (или метровым волнам)

6)Ультравысокие  частоты — 300—3000 МГц, соответствует  дециметровым волнам

7)Сверхвысокие  частоты — 3—30 ГГц, соответствует  сантиметровым волнам

8)Крайне  высокие частоты — 30—300 ГГц, соответствует  миллиметровым волнам

9)Гипервысокие  частоты — 300—3000 ГГц, соответствует  субмиллиметровым волнам

Вышеприведённая классификация не получила широкого распространения и в ряде случаев вступает в противоречие с национальными стандартами (ГОСТ) в области радиоэлектроники. На практике под низкочастотным диапазоном подразумевается звуковой диапазон, а под высокочастотным — весь радиодиапазон, выше 30 кГц, в том числе сверхвысокочастотный (свыше 300 МГц).

Традиционные обозначения радиочастотных диапазонов на Западе сложились в ходе Второй мировой войны. В настоящее время они закреплены в США стандартом IEEE, а также международным стандартом ITU.

Примеры выделенных радиодиапазонов

* Диапазон средних волн с амплитудной модуляцией (AM волны) — 530—1610 кГц

разные диапазоны коротких волн — 5,9—26,1 МГц

* Гражданский диапазон — 26,965—27,405 МГц

*Телевизионные каналы: 1—5 размещаются в диапазоне от 48 до 100 МГц, 6—12 — от 174 до 230 МГц, 21—39 — от 470 до 622 МГц

*Диапазон ультракоротких волн c частотной модуляцией (FM волны) — 88—108 МГц, кроме 76—90 МГц в Японии)

*ISM-диапазон

*Диапазоны военных частот

*Диапазоны частот гражданской авиации

*Морские и речные диапазоны

 

Далее

 

Назад

 

Виды электро –

магнитных волн

 

Меню

Диапазоны радиочастот в гражданской радиосвязи

В России для гражданской радиосвязи выделены три диапазона частот:

27 МГц (Си-Би, Citizens’ Band — гражданский диапазон), с разрешённой выходной мощностью передатчика до 10 Вт;

433 МГц (LPD, Low Power Device), выделено 69 каналов для носимых радиостанций с выходной мощностью передатчика не более 0,01 Вт;

446 МГц (PMR, Personal Mobile Radio), выделено 8 каналов для носимых радиостанций с выходной мощностью передатчика не более 0,5 Вт.

Некоторые частоты, используемые в гражданской авиации

74,8—75,2 МГц — маркерные радиомаяки

108—117,975 МГц — радиосистемы навигации  и посадки

118—135,975 МГц — УКВ-радиосвязь (командная  связь)

328,6—335,4 МГц — радиосистемы посадки (глиссадный канал)

960—1215 МГц — радионавигационные  системы

 

 

 

Назад

 

Виды электро –

магнитных волн

 

Меню

Инфракрасное излучение

 

Инфракра́сное излуче́ние — электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света (с длиной волны λ = 0,74 мкм) и микроволновым излучением (λ ~ 1—2 мм).

Инфракрасное излучение было открыто в 1800 г. английским учёным У. Гершелем.

Сейчас весь диапазон инфракрасного излучения делят на три составляющих:

• коротковолновая область: λ = 0,74—2,5 мкм;
• средневолновая область: λ = 2,5—50 мкм;
• длинноволновая область: λ = 50—2000 мкм;

Последнее время длинноволновую окраину этого диапазона выделяют в отдельный, независимый диапазон электромагнитных волн — терагерцовое излучение (субмиллиметровое излучение).

Инфракрасное излучение также называют «тепловым» излучением, так как инфракрасное излучение от нагретых предметов воспринимается кожей человека как ощущение тепла. При этом длины волн, излучаемые телом, зависят от температуры нагревания: чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения. Спектр излучения абсолютно чёрного тела при относительно невысоких (до нескольких тысяч Кельвинов) температурах лежит в основном именно в этом диапазоне.

Использование

ИК (инфракрасные) диоды и фотодиоды повсеместно применяются в пультах дистанционного управления, системах автоматики, охранных системах и т. п. Они не отвлекают внимание человека в силу своей невидимости. Инфракрасные излучатели применяют в промышленности для сушки лакокрасочных поверхностей. Инфракрасный метод сушки имеет существенные преимущества перед традиционным, конвекционным методом. В первую очередь это, безусловно, экономический эффект. Скорость и затрачиваемая энергия при инфракрасной сушке меньше тех же показателей при традиционных методах.

 

Далее

 

Меню

 

Виды электро –

магнитных волн

Положительным побочным эффектом так же является стерилизация пищевых продуктов, увеличение стойкости к коррозии покрываемых красками поверхностей. Недостатком же является существенно большая неравномерность нагрева, что в ряде технологических процессов совершенно неприемлемо.

Особенностью применения ИК-излучения в пищевой промышленности является возможность проникновения электромагнитной волны в такие капиллярно-пористые продукты, как зерно, крупа, мука и т. п. на глубину до 7 мм. Эта величина зависит от характера поверхности, структуры, свойств материала и частотной характеристики излучения. Электромагнитная волна определённого частотного диапазона оказывает не только термическое, но и биологическое воздействие на продукт, способствует ускорению биохимических превращений в биологических полимерах (крахмал, белок, липиды). Конвейерные сушильные транспортёры с успехом могут использоваться при закладке зерна в зернохранилища и в мукомольной промышленности.

Кроме того, инфракрасное излучение повсеместно применяют для обогрева помещений и уличных пространств. Инфракрасные обогреватели используются для организации дополнительного или основного отопления в помещениях (домах, квартирах, офисах и т.п.), а так же для локального обогрева уличного пространства (уличные кафе, беседки, веранды).

Опасность здоровью

Сильное инфракрасное излучение в местах высокого нагрева может вызывать опасность для глаз. Наиболее опасно, когда излучение не сопровождается видимым светом. В таких местах необходимо надевать специальные защитные очки для глаз.

 

 

Меню

 

Виды электро –

магнитных волн

 

Назад

Свет — электромагнитное излучение, испускаемое нагретым или находящимся в возбуждённом состоянии веществом, воспринимаемое человеческим глазом. Под светом понимают не только видимый свет, но и примыкающие к нему широкие области спектра.

В физике свет изучается в разделе Оптика, может рассматриваться либо как электромагнитная волна, скорость распространения в вакууме которой постоянна, либо как поток фотонов: частиц, обладающих определённой энергией и нулевой массой.

 

Характеристики света

Одной из характеристик света является его цвет, который определяется длиной волны для монохроматического излучения, или суммарным спектром сложного излучения.

Свет может распространяться там, где звук уже не существует (если смотреть через прозрачный колпак, из-под которого выкачали воздух, то видно, как бьётся молоточек колокольчика под колпаком, а звука не слышно). Значит, световые колебания распространяются в особой среде, эту среду Гюйгенс назвал эфиром (современная наука отрицает существование эфира).

Скорость света в вакууме с ≈ 299 792 458 м/с

Физические величины, связанные со светом: яркость, освещённость, световой поток, световая отдача.

Видимый свет — электромагнитное излучение с длинами волн ≈ 380—760 нм (от фиолетового до красного).

 

Оптическое (видимое) излучение (свет)

 

Далее

 

Меню

 

Виды электро –

магнитных волн

Источники света

В прикладных науках важна точная характеристика источника света. Особенно важны следующие типы источников:

● Абсолютно чёрное тело

● Источник А

● Источник В

● Источник С

● Источник D65

Указанные источники имеют разную цветовую температуру.

Лампы дневного света выпускают на разные световые диапазоны, в том числе:

Лампы белого света (цветовая температура 3500 К),

Лампы холодного белого света (цветовая температура 4300 К)

 

Назад

 

Виды электро –

магнитных волн

 

Меню

Ультрафиолетовое излучение

 

Ультрафиоле́товое излуче́ние (ультрафиолет, УФ, UV) — электромагнитное излучение, занимающее диапазон между фиолетовым концом видимого излучения и рентгеновским излучением (380 — 10 нм, 7,9×1014 — 3×1016 Гц). Диапазон условно делят на ближний (380—200 нм) и дальний, или вакуумный (200—10 нм) ультрафиолет, последний так назван, поскольку интенсивно поглощается атмосферой и исследуется только вакуумными приборами.

История открытия

Понятие об ультрафиолетовых лучах впервые встречается у индийского философа 13-го века Shri Madhvacharya в его труде Anuvyakhyana. Атмосфера описанной им местности Bhootakasha содержала фиолетовые лучи, которые невозможно увидеть обычным глазом.

Вскоре после того, как было обнаружено инфракрасное излучение, немецкий физик Иоганн Вильгельм Риттер начал поиски излучения и в противоположном конце спектра, с длиной волны короче, чем у фиолетового цвета. В 1801 году он обнаружил, что хлорид серебра, разлагающийся под действием света, быстрее разлагается под действием невидимого излучения за пределами фиолетовой области спектра. Тогда, многие ученые, включая Риттера, пришли к соглашению, что свет состоит из трех отдельных компонентов: окислительного или теплового (инфракрасного) компонента, осветительного компонента (видимого света), и восстановительного (ультрафиолетового) компонента. В то время ультрафиолетовое излучение называли также «актиническим излучением».

Идеи о единстве трёх различных частей спектра были впервые озвучены лишь в 1842 году в трудах Александра Беккереля, Македонио Меллони и др.

Воздействие на здоровье человека

Биологические эффекты ультрафиолетового излучения в трёх спектральных участках существенно различны, поэтому биологи иногда выделяют, как наиболее важные в их работе, следующие диапазоны:

• Ближний ультрафиолет, УФ-A лучи (UVA, 315—400 нм)
• УФ-B лучи (UVB, 280—315 нм)
• Дальний ультрафиолет, УФ-C лучи (UVC, 100—280 нм)

 

Меню

 

Виды электро –

магнитных волн

 

Далее

Практически весь UVC и приблизительно 90 % UVB поглощаются озоном, а также

водным паром, кислородом и углекислым газом при прохождении солнечного света

через земную атмосферу. Излучение из диапазона UVA достаточно слабо поглощается

 атмосферой. Поэтому радиация, достигающая поверхности Земли, в значительной