ใครเป็นผู้สร้างมาตราส่วนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ผลกระทบต่อมนุษย์
วัตถุประสงค์ของบทเรียน: ให้แน่ใจว่ามีการทำซ้ำกฎพื้นฐานคุณสมบัติในระหว่างบทเรียน คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า;
เกี่ยวกับการศึกษา:จัดระบบเนื้อหาในหัวข้อ แก้ไขความรู้ และเจาะลึกลงไปบ้าง
พัฒนาการ: การพัฒนาคำพูดของนักเรียน ทักษะความคิดสร้างสรรค์ของนักเรียน ตรรกะ ความจำ ความสามารถทางปัญญา
เกี่ยวกับการศึกษา: เพื่อพัฒนาความสนใจของนักเรียนในการเรียนฟิสิกส์ พัฒนาความแม่นยำและทักษะ การใช้เหตุผลในยุคของเขา;
ประเภทบทเรียน: บทเรียนการทำซ้ำและการแก้ไขความรู้
อุปกรณ์: คอมพิวเตอร์ โปรเจคเตอร์ การนำเสนอ “เครื่องชั่ง รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า", แผ่นดิสก์ "ฟิสิกส์. ห้องสมุดโสตทัศนูปกรณ์”
ระหว่างเรียน:
1. คำอธิบายเนื้อหาใหม่
1. เรารู้ว่าความยาวของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอาจแตกต่างกันมาก: จากค่าลำดับ 1,013 ม. (การสั่นสะเทือนความถี่ต่ำ) ถึง 10 -10 ม. (รังสีเอกซ์) แสงเป็นส่วนเล็กๆ ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในสเปกตรัมกว้าง อย่างไรก็ตาม ในระหว่างการศึกษาสเปกตรัมส่วนเล็กๆ นี้เองที่ค้นพบการแผ่รังสีอื่นๆ ที่มีคุณสมบัติผิดปกติ
2. เป็นเรื่องปกติที่จะต้องเน้น รังสีความถี่ต่ำ รังสีวิทยุ รังสีอินฟราเรด แสงที่มองเห็น รังสีอัลตราไวโอเลต รังสีเอกซ์ และรังสีจีด้วยรังสีทั้งหมดนี้ ยกเว้น ก-รังสีคุณคุ้นเคยแล้ว ความยาวคลื่นที่สั้นที่สุด ก-รังสีถูกปล่อยออกมาจากนิวเคลียสของอะตอม
3. ไม่มีความแตกต่างพื้นฐานระหว่างการแผ่รังสีของแต่ละบุคคล ทั้งหมดนี้เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากอนุภาคที่มีประจุ ในที่สุดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะถูกตรวจจับโดยผลกระทบต่ออนุภาคที่มีประจุ . ในสุญญากาศ การแผ่รังสีทุกความยาวคลื่นจะเดินทางด้วยความเร็ว 300,000 กม./วินาที
ขอบเขตระหว่างแต่ละภูมิภาคของระดับรังสีนั้นไม่แน่นอนมาก
4. การแผ่รังสีที่ความยาวคลื่นต่างกัน แตกต่างกันออกไปในแบบที่เป็นอยู่ การรับ(การแผ่รังสีเสาอากาศ, การแผ่รังสีความร้อน, การแผ่รังสีระหว่างการเบรกของอิเล็กตรอนเร็ว ฯลฯ ) และวิธีการลงทะเบียน
5. รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าทุกประเภทที่ระบุไว้นั้นถูกสร้างขึ้นโดยวัตถุอวกาศเช่นกัน และได้รับการศึกษาอย่างประสบความสำเร็จโดยใช้จรวด ดาวเทียมโลกเทียม และ ยานอวกาศ. สิ่งนี้ใช้กับการเอ็กซ์เรย์และ ก- รังสีดูดซับอย่างรุนแรงจากบรรยากาศ
6. เมื่อความยาวคลื่นลดลง ความแตกต่างเชิงปริมาณของความยาวคลื่นนำไปสู่ความแตกต่างเชิงคุณภาพที่มีนัยสำคัญ
7. การแผ่รังสีที่มีความยาวคลื่นต่างกันจะแตกต่างกันอย่างมากในการดูดกลืนแสงตามสสาร รังสีคลื่นสั้น (รังสีเอกซ์ และโดยเฉพาะ ก-rays) ถูกดูดซึมได้น้อย สารที่ทึบแสงต่อคลื่นแสงจะโปร่งใสต่อการแผ่รังสีเหล่านี้ ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ายังขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นด้วย แต่ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างการแผ่รังสีคลื่นยาวและคลื่นสั้นก็คือ การแผ่รังสีคลื่นสั้นเผยให้เห็นคุณสมบัติของอนุภาค
เรามาสรุปความรู้ของเราเกี่ยวกับคลื่นแล้วเขียนทุกอย่างลงในรูปของตาราง
1. การสั่นสะเทือนความถี่ต่ำ
การสั่นสะเทือนความถี่ต่ำ | |
ความยาวคลื่น (ม.) | 10 13 - 10 5 |
ความถี่ เฮิรตซ์) | 3 10 -3 - 3 10 3 |
พลังงาน(EV) | 1 – 1.24 ·10 -10 |
แหล่งที่มา | เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ, ไดนาโม, เครื่องสั่นเฮิรตซ์, เครื่องกำเนิดไฟฟ้าในเครือข่ายไฟฟ้า (50 Hz) เครื่องกำเนิดไฟฟ้าความถี่สูง (อุตสาหกรรม) (200 Hz) เครือข่ายโทรศัพท์ (5000Hz) เครื่องกำเนิดเสียง (ไมโครโฟน, ลำโพง) |
ผู้รับ | อุปกรณ์ไฟฟ้าและมอเตอร์ |
ประวัติความเป็นมาของการค้นพบ | ลอดจ์ (พ.ศ. 2436), เทสลา (1983) |
แอปพลิเคชัน | โรงภาพยนตร์ วิทยุกระจายเสียง (ไมโครโฟน ลำโพง) |
2. คลื่นวิทยุ
คลื่นวิทยุ | |
ความยาวคลื่น (ม.) | 10 5 - 10 -3 |
ความถี่ เฮิรตซ์) | 3 ·10 3 - 3 ·10 11 |
พลังงาน(EV) | 1.24 10-10 - 1.24 10 -2 |
แหล่งที่มา | วงจรการสั่น เครื่องสั่นด้วยกล้องจุลทรรศน์ |
ผู้รับ | เกิดประกายไฟในช่องว่างของเครื่องสั่นที่รับ การเรืองแสงของท่อระบายก๊าซ, การเชื่อมโยงกัน |
ประวัติความเป็นมาของการค้นพบ | เฟดเดอร์เซน (พ.ศ. 2405), เฮิรตซ์ (พ.ศ. 2430), โปปอฟ, เลเบเดฟ, ริกิ |
แอปพลิเคชัน | ยาวเป็นพิเศษ- วิทยุนำทาง การสื่อสารด้วยวิทยุโทรเลข การส่งรายงานสภาพอากาศ ยาว– การสื่อสารด้วยวิทยุโทรเลขและวิทยุโทรศัพท์ วิทยุกระจายเสียง วิทยุนำทาง เฉลี่ย- การสื่อสารด้วยวิทยุโทรเลขและวิทยุโทรศัพท์ วิทยุกระจายเสียง วิทยุนำทาง สั้น- วิทยุสื่อสารสมัครเล่น วีเอชเอฟ- การสื่อสารวิทยุอวกาศ ดีเอ็มวี- โทรทัศน์ เรดาร์ การสื่อสารแบบถ่ายทอดด้วยวิทยุ การสื่อสารทางโทรศัพท์เคลื่อนที่ เอสเอ็มวี-เรดาร์ การสื่อสารแบบถ่ายทอดด้วยวิทยุ การนำทางบนท้องฟ้า โทรทัศน์ผ่านดาวเทียม เอ็มเอ็มวี- เรดาร์ |
รังสีอินฟราเรด | |
ความยาวคลื่น (ม.) | 2 10 -3 - 7.6 10 -7 |
ความถี่ เฮิรตซ์) | 3 ·10 11 - 3 ·10 14 |
พลังงาน(EV) | 1.24 10 -2 – 1.65 |
แหล่งที่มา | ตัวทำความร้อนใด ๆ : เทียน, เตา, หม้อน้ำ, หลอดไส้ไฟฟ้า บุคคลปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาว 9 10 -6 ม |
ผู้รับ | ส่วนประกอบทางความร้อน โบโลมิเตอร์ โฟโตเซลล์ โฟโตรีซิสเตอร์ ฟิล์มถ่ายภาพ |
ประวัติความเป็นมาของการค้นพบ | รูเบนส์และนิโคลส์ (2439) |
แอปพลิเคชัน | ในด้านนิติวิทยาศาสตร์ การถ่ายภาพวัตถุบนโลกในหมอกและความมืด กล้องส่องทางไกลและสถานที่ท่องเที่ยวสำหรับการถ่ายภาพในความมืด การอุ่นเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิต (ในทางการแพทย์) การอบแห้งไม้และตัวรถที่ทาสีแล้ว ระบบเตือนภัยสำหรับการปกป้องสถานที่ กล้องโทรทรรศน์อินฟราเรด |
4. รังสีที่มองเห็นได้
5. รังสีอัลตราไวโอเลต
รังสีอัลตราไวโอเลต | |
ความยาวคลื่น (ม.) | 3.8 10 -7 - 3 ·10 -9 |
ความถี่ เฮิรตซ์) | 8 ·10 14 - 10 17 |
พลังงาน(EV) | 3.3 – 247.5 อีวี |
แหล่งที่มา | ประกอบด้วยแสงแดด หลอดปล่อยก๊าซพร้อมหลอดควอทซ์ ปล่อยออกมาจากของแข็งทุกชนิดที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 1,000 ° C ส่องสว่าง (ยกเว้นปรอท) |
ผู้รับ | ตาแมว, ตัวคูณภาพ สารเรืองแสง |
ประวัติความเป็นมาของการค้นพบ | โยฮันน์ ริตเตอร์, คนธรรมดา |
แอปพลิเคชัน | อิเล็กทรอนิกส์อุตสาหกรรมและระบบอัตโนมัติ หลอดฟลูออเรสเซนต์, การผลิตสิ่งทอ การฆ่าเชื้อในอากาศ |
6. รังสีเอกซ์
รังสีเอกซ์ | |
ความยาวคลื่น (ม.) | 10 -9 - 3 ·10 -12 |
ความถี่ เฮิรตซ์) | 3 ·10 17 - 3 ·10 20 |
พลังงาน(EV) | 247.5 – 1.24 105 อีวี |
แหล่งที่มา | หลอดเอ็กซ์เรย์อิเล็กตรอน (แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วบวก - สูงถึง 100 kV, ความดันในกระบอกสูบ - 10 -3 - 10 -5 n/m 2, แคโทด - ไส้หลอดร้อน วัสดุขั้วบวก W, Mo, Cu, Bi, Co, ทล ฯลฯ Η = 1-3%, การแผ่รังสี – ควอนตัมพลังงานสูง) แสงอาทิตย์โคโรนา |
ผู้รับ | ม้วนฟิล์ม, แสงแวววาวของคริสตัลบางชนิด |
ประวัติความเป็นมาของการค้นพบ | วี. เรินต์เกน, มิลลิเกน |
แอปพลิเคชัน | การวินิจฉัยและการรักษาโรค (ในทางการแพทย์) การตรวจหาข้อบกพร่อง (การควบคุม โครงสร้างภายใน, รอยเชื่อม) |
7. รังสีแกมมา
บทสรุป
ขนาดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งหมดเป็นหลักฐานว่าการแผ่รังสีทั้งหมดมีทั้งควอนตัมและ คุณสมบัติของคลื่น. คุณสมบัติควอนตัมและคลื่นในกรณีนี้ไม่ได้แยกออก แต่เสริมซึ่งกันและกัน คุณสมบัติของคลื่นจะปรากฏชัดเจนมากขึ้นที่ความถี่ต่ำ และชัดเจนน้อยลงที่ความถี่สูง ในทางกลับกัน คุณสมบัติควอนตัมจะปรากฏชัดเจนมากขึ้นที่ความถี่สูงและชัดเจนน้อยลงที่ความถี่ต่ำ ยิ่งความยาวคลื่นสั้นลง คุณสมบัติควอนตัมก็จะยิ่งสว่างขึ้น และอื่นๆ อีกมากมาย ความยาวอีกต่อไปคลื่นก็จะยิ่งแสดงคุณสมบัติของคลื่นได้ชัดเจนยิ่งขึ้น ทั้งหมดนี้ทำหน้าที่เป็นการยืนยันกฎแห่งวิภาษวิธี (การเปลี่ยนแปลงของการเปลี่ยนแปลงเชิงปริมาณเป็นเชิงคุณภาพ)
วรรณกรรม:
- "ฟิสิกส์-11" Myakishev
- แผ่นดิสก์ “บทเรียนฟิสิกส์จากไซริลและเมโทเดียส เกรด 11 "())) "ไซริลและเมโทเดียส, 2549)
- แผ่นดิสก์ “ฟิสิกส์. ห้องสมุดสื่อโสตทัศนูปกรณ์ เกรด 7-11"((1C: "Bustard" และ "Formosa" 2004)
- แหล่งข้อมูลทางอินเทอร์เน็ต
ระดับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าตามอัตภาพประกอบด้วยเจ็ดช่วง:
1. การสั่นสะเทือนความถี่ต่ำ
2. คลื่นวิทยุ
3. รังสีอินฟราเรด
4. รังสีที่มองเห็นได้
5. รังสีอัลตราไวโอเลต
6. เอกซเรย์
7. รังสีแกมมา
ไม่มีความแตกต่างพื้นฐานระหว่างการแผ่รังสีของแต่ละบุคคล ทั้งหมดนี้เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากอนุภาคที่มีประจุ ในที่สุดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะถูกตรวจจับโดยผลกระทบต่ออนุภาคที่มีประจุ ในสุญญากาศ การแผ่รังสีทุกความยาวคลื่นจะเดินทางด้วยความเร็ว 300,000 กม./วินาที ขอบเขตระหว่างแต่ละภูมิภาคของระดับรังสีนั้นไม่แน่นอนมาก
การแผ่รังสีที่ความยาวคลื่นต่างกันจะแตกต่างกันในวิธีการผลิต (การแผ่รังสีเสาอากาศ การแผ่รังสีความร้อน การแผ่รังสีระหว่างการชะลอตัวของอิเล็กตรอนเร็ว ฯลฯ) และวิธีการลงทะเบียน
รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าประเภทต่างๆ ที่ระบุไว้ทั้งหมดนั้นถูกสร้างขึ้นโดยวัตถุอวกาศเช่นกัน และได้รับการศึกษาอย่างประสบความสำเร็จโดยใช้จรวด ดาวเทียมโลกเทียม และยานอวกาศ โดยหลักแล้วใช้กับรังสีเอกซ์และรังสีแกมมาซึ่งถูกดูดซับอย่างรุนแรงจากบรรยากาศ
เมื่อความยาวคลื่นลดลง ความแตกต่างเชิงปริมาณของความยาวคลื่นจะนำไปสู่ความแตกต่างเชิงคุณภาพที่มีนัยสำคัญ
การแผ่รังสีที่มีความยาวคลื่นต่างกันจะแตกต่างกันอย่างมากในการดูดกลืนแสงตามสสาร รังสีคลื่นสั้น (รังสีเอกซ์และโดยเฉพาะอย่างยิ่งรังสีเกรย์) จะถูกดูดซับได้น้อย สารที่ทึบแสงต่อคลื่นแสงจะโปร่งใสต่อการแผ่รังสีเหล่านี้ ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ายังขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นด้วย แต่ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างรังสีคลื่นยาวและคลื่นสั้นก็คือ รังสีคลื่นสั้นแสดงคุณสมบัติของอนุภาค
รังสีอินฟราเรด
รังสีอินฟราเรดคือรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ครอบครองพื้นที่สเปกตรัมระหว่างปลายสีแดงของแสงที่มองเห็น (ความยาวคลื่น แล = 0.74 ไมโครเมตร) และรังสีไมโครเวฟ (แล ~ 1-2 มม.) นี่คือรังสีที่มองไม่เห็นซึ่งมีผลกระทบทางความร้อนเด่นชัด
รังสีอินฟราเรดถูกค้นพบในปี 1800 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ W. Herschel
ขณะนี้ช่วงรังสีอินฟราเรดทั้งหมดแบ่งออกเป็นสามองค์ประกอบ:
บริเวณคลื่นสั้น: แล = 0.74-2.5 µm;
บริเวณคลื่นกลาง: แล = 2.5-50 µm;
บริเวณคลื่นยาว: แล = 50-2000 µm;
แอปพลิเคชัน
ไดโอด IR (อินฟราเรด) และโฟโตไดโอดถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในรีโมทคอนโทรล ระบบอัตโนมัติ ระบบรักษาความปลอดภัย ฯลฯ พวกมันไม่หันเหความสนใจของมนุษย์เนื่องจากการมองไม่เห็น ตัวปล่อยอินฟราเรดใช้ในอุตสาหกรรมเพื่อทำให้พื้นผิวสีแห้ง
เชิงบวก ผลข้างเคียงนอกจากนี้ยังฆ่าเชื้อผลิตภัณฑ์อาหารและเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนของพื้นผิวที่ทาสี ข้อเสียคือความร้อนไม่สม่ำเสมอมากขึ้นซึ่งในบางกรณี กระบวนการทางเทคโนโลยียอมรับไม่ได้โดยสิ้นเชิง
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงความถี่ที่กำหนดไม่เพียงแต่ส่งผลต่อความร้อนเท่านั้น แต่ยังมีผลกระทบทางชีวภาพต่อผลิตภัณฑ์ด้วย และช่วยเร่งการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีในโพลีเมอร์ชีวภาพ
นอกจากนี้รังสีอินฟราเรดยังใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อให้ความร้อนแก่พื้นที่ในร่มและกลางแจ้ง
ในอุปกรณ์มองเห็นตอนกลางคืน: กล้องส่องทางไกล แว่นตา สถานที่ท่องเที่ยว แขนเล็ก, กล้องถ่ายภาพและวีดีโอตอนกลางคืน ในภาพอินฟราเรดของวัตถุที่ตามองไม่เห็นจะถูกแปลงเป็นภาพที่มองเห็นได้
กล้องถ่ายภาพความร้อนใช้ในการก่อสร้างเพื่อประเมินคุณสมบัติฉนวนกันความร้อนของโครงสร้าง ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขา คุณสามารถกำหนดพื้นที่ที่สูญเสียความร้อนมากที่สุดในบ้านที่กำลังก่อสร้างและสรุปเกี่ยวกับคุณภาพของวัสดุก่อสร้างและฉนวนที่ใช้
รังสีอินฟราเรดที่แรงในพื้นที่ร้อนอาจทำให้เกิดอันตรายต่อดวงตาได้ เป็นสิ่งที่อันตรายที่สุดเมื่อรังสีไม่ได้มาพร้อมกับแสงที่มองเห็นได้ ในสถานที่ดังกล่าวจำเป็นต้องสวมอุปกรณ์ป้องกันดวงตาเป็นพิเศษ
รังสีอัลตราไวโอเลต
รังสีอัลตราไวโอเลต (อัลตราไวโอเลต, UV, UV) เป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีช่วงระหว่างปลายสีม่วงของรังสีที่มองเห็นกับรังสีเอกซ์ (380 - 10 นาโนเมตร, 7.9 × 1,014 - 3 × 1,016 เฮิร์ตซ์) โดยทั่วไปแล้วรังสีอัลตราไวโอเลตจะแบ่งออกเป็นใกล้ (380-200 นาโนเมตร) และไกล หรือรังสีอัลตราไวโอเลตในสุญญากาศ (200-10 นาโนเมตร) ซึ่งตั้งชื่อตามนี้เนื่องจากถูกบรรยากาศดูดซับอย่างเข้มข้น และศึกษาโดยอุปกรณ์สุญญากาศเท่านั้น นี่คือรังสีที่มองไม่เห็นซึ่งมีฤทธิ์ทางชีวภาพและเคมีสูง
แนวคิดเรื่องรังสีอัลตราไวโอเลตถูกค้นพบครั้งแรกโดยนักปรัชญาชาวอินเดียในศตวรรษที่ 13 บรรยากาศของพื้นที่ที่เขาอธิบายมีรังสีสีม่วงที่ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาธรรมดา
ในปี ค.ศ. 1801 นักฟิสิกส์ โยฮันน์ วิลเฮล์ม ริตเตอร์ ค้นพบว่าซิลเวอร์คลอไรด์ซึ่งสลายตัวเมื่อสัมผัสกับแสง จะสลายตัวเร็วขึ้นเมื่อสัมผัสกับรังสีที่มองไม่เห็นนอกขอบเขตสีม่วงของสเปกตรัม
แหล่งกำเนิดรังสีอัลตราไวโอเลต
น้ำพุธรรมชาติ
แหล่งกำเนิดรังสีอัลตราไวโอเลตหลักบนโลกคือดวงอาทิตย์
แหล่งที่มาเทียม
UV OUs ของประเภท "ห้องอาบแดดเทียม" ซึ่งใช้ UV LLs ที่ทำให้เกิดสีแทนค่อนข้างเร็ว
หลอดอัลตราไวโอเลตใช้สำหรับการฆ่าเชื้อ (ฆ่าเชื้อ) น้ำ อากาศ และพื้นผิวต่างๆ ในทุกกิจกรรมของมนุษย์
รังสี UV ฆ่าเชื้อโรคที่ความยาวคลื่นเหล่านี้ทำให้เกิดการลดขนาดไทมีนในโมเลกุล DNA การสะสมของการเปลี่ยนแปลงใน DNA ของจุลินทรีย์ทำให้อัตราการสืบพันธุ์และการสูญพันธุ์ช้าลง
การบำบัดน้ำ อากาศ และพื้นผิวด้วยรังสีอัลตราไวโอเลตไม่ได้ส่งผลกระทบเป็นเวลานาน
ผลกระทบทางชีวภาพ
ทำลายจอประสาทตา ทำให้ผิวหนังไหม้ และเป็นมะเร็งผิวหนัง
คุณสมบัติที่เป็นประโยชน์รังสียูวี
การสัมผัสกับผิวหนังทำให้เกิดการสร้างเม็ดสีป้องกัน - การฟอกหนัง
ส่งเสริมการสร้างวิตามินดี
ทำให้เกิดการตายของแบคทีเรียก่อโรค
การประยุกต์ใช้รังสี UV
ใช้หมึก UV ที่มองไม่เห็นเพื่อการป้องกัน บัตรธนาคารและธนบัตรจากการปลอมแปลง รูปภาพและองค์ประกอบการออกแบบที่มองไม่เห็นในแสงปกติจะถูกนำไปใช้กับการ์ด หรือการ์ดทั้งหมดถูกสร้างให้เรืองแสงในรังสียูวี
โลกบอกอะไรกับ Suvorov Sergei Georgievich
ระดับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า
ดังนั้นขนาดของรังสีที่มนุษย์ค้นพบในธรรมชาติจึงกว้างมาก หากเราไปจากคลื่นที่ยาวที่สุดไปหาคลื่นที่สั้นที่สุดเราจะได้ดังภาพนี้ (รูปที่ 27) คลื่นวิทยุมาก่อนเป็นคลื่นที่ยาวที่สุด ซึ่งรวมถึงรังสีที่ค้นพบโดย Lebedev และ Glagoleva-Arkadyeva; เหล่านี้เป็นคลื่นวิทยุที่สั้นเกินขีด ตามมาด้วยรังสีอินฟราเรด แสงที่ตามองเห็น รังสีอัลตราไวโอเลต รังสีเอกซ์ และสุดท้ายคือรังสีแกมมา
ขอบเขตระหว่างการแผ่รังสีที่ต่างกันนั้นขึ้นอยู่กับอำเภอใจ: การแผ่รังสีจะติดตามกันอย่างต่อเนื่องและทับซ้อนกันบางส่วนด้วยซ้ำ
เมื่อพิจารณาจากขนาดของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ผู้อ่านสามารถสรุปได้ว่าการแผ่รังสีที่เราเห็นนั้นเป็นเพียงส่วนเล็กๆ ของสเปกตรัมของการแผ่รังสีทั้งหมดที่เรารู้จัก
เพื่อตรวจจับและศึกษารังสีที่มองไม่เห็น นักฟิสิกส์ต้องติดอาวุธให้ตัวเองด้วยเครื่องมือเพิ่มเติม รังสีที่มองไม่เห็นสามารถตรวจจับได้ด้วยผลกระทบของมัน ตัวอย่างเช่น การแผ่รังสีวิทยุกระทำต่อเสาอากาศ ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนทางไฟฟ้าในเสาอากาศ: รังสีอินฟราเรดมีผลมากที่สุดต่ออุปกรณ์ระบายความร้อน (เทอร์โมมิเตอร์) และรังสีอื่น ๆ ทั้งหมดมีผลรุนแรงที่สุดบนแผ่นภาพถ่าย ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมีในเสาอากาศ เสาอากาศ เครื่องมือวัดความร้อน แผ่นถ่ายภาพเป็น “ดวงตา” ใหม่ของนักฟิสิกส์สำหรับส่วนต่างๆ ของระดับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
ข้าว. 27. ระดับการแผ่รังสี พื้นที่แรเงาตารางแสดงถึงส่วนของสเปกตรัมที่มองเห็นได้ด้วยตามนุษย์
การค้นพบรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่หลากหลายถือเป็นหน้าที่ยอดเยี่ยมที่สุดหน้าหนึ่งในประวัติศาสตร์ฟิสิกส์
จากหนังสือหลักสูตรประวัติศาสตร์ฟิสิกส์ ผู้เขียน สเตปาโนวิช คุดรยาฟเซฟ พาเวลการค้นพบคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ขอให้เรากลับมาที่เฮิรตซ์อีกครั้ง ดังที่เราได้เห็นไปแล้วในงานชิ้นแรกของเขา เฮิรตซ์ได้รับการสั่นทางไฟฟ้าอย่างรวดเร็วและศึกษาผลกระทบของเครื่องสั่นต่อวงจรรับ ซึ่งมีความแข็งแกร่งเป็นพิเศษในกรณีของการสั่นพ้อง ในงานของเขาเรื่อง "On the Action of Current" เฮิรทซ์ก้าวต่อไป
จากหนังสือ NIKOLA TESLA การบรรยาย บทความ โดย เทสลา นิโคลาคุณสมบัติที่น่าสนใจของการแผ่รังสีเอกซ์* บางทีมูลค่าของผลลัพธ์ที่นำเสนอ ณ ที่นี้ ซึ่งได้มาจากความช่วยเหลือของหลอดไฟที่เปล่งออกมา การฉายรังสีเอกซ์โดยให้ความกระจ่างเพิ่มเติมเกี่ยวกับธรรมชาติของรังสี และยังแสดงให้เห็นได้ดีกว่าที่ทราบอยู่แล้ว
จากหนังสือสิ่งที่แสงบอกเกี่ยวกับ ผู้เขียน ซูโวรอฟ เซอร์เก จอร์จีวิชคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่น่าตื่นเต้น วิธีที่ง่ายที่สุดในการกระตุ้นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าคือการสร้างประจุไฟฟ้า ลองจินตนาการถึงแท่งโลหะที่มีลูกบอลอยู่ที่ปลายซึ่งมีประจุไฟฟ้าบวก และมีแท่งที่คล้ายกันอีกอันที่มีประจุอยู่
จากหนังสือประวัติศาสตร์เลเซอร์ ผู้เขียน แบร์โตลอตติ มาริโอการตรวจจับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า แต่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในอวกาศไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตา จะตรวจจับได้อย่างไร? และอะไรกันแน่ที่แกว่งไปมาในคลื่นเหล่านี้ เราศึกษาคุณสมบัติของคลื่นน้ำโดยสังเกตการแกว่งของปลั๊กที่คลื่นน้ำกระทำ
จากหนังสือปัญหาปรมาณู โดย รัน ฟิลิปความยาวคลื่นของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า แต่ในกรณีที่มีการสั่นเป็นคาบซึ่งแพร่กระจายในอวกาศ เราก็สามารถพูดถึงความยาวคลื่นได้เช่นกัน สำหรับคลื่นน้ำ เราเรียกความยาวคลื่นว่าระยะห่างระหว่างยอดสองยอดที่ใกล้ที่สุด ยอดคลื่นน้ำคืออะไร?
จากหนังสือ Asteroid-Comet Hazard: Yesterday, Today, Tomorrow ผู้เขียน ชูสตอฟ บอริส มิคาอิโลวิชการค้นหาตะแกรงสำหรับรังสีเอกซ์ อย่างไรก็ตาม การทำงานกับตะแกรงเลี้ยวเบนก็ประสบปัญหาในตัวเอง ความจริงก็คือ ไม่สามารถเลือกตะแกรงประเภทเดียวกันสำหรับรังสีทั้งหมดได้ การแผ่รังสีที่แตกต่างกันต้องใช้ตะแกรงที่แตกต่างกัน ความกว้างของเส้นตารางแสง
จากหนังสือของผู้เขียนนอกจากนี้ยังพบตะแกรงสำหรับรังสีเอกซ์แต่ก็พบตะแกรงเลี้ยวเบนสำหรับรังสีเอกซ์ด้วย ธรรมชาติเองก็เข้ามาช่วยเหลือที่นี่ ปลาย XIXและต้นศตวรรษที่ 20 นักฟิสิกส์ได้ศึกษาโครงสร้างของของแข็งอย่างเข้มข้น เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่า ของแข็งเป็น
จากหนังสือของผู้เขียนชุดรังสีเอกซ์บนสเปกตรัมรังสีเอกซ์ของอะตอม สภาพภายนอกไม่มีผลกระทบมากนัก แม้ว่าอะตอมจะสัมผัสกันก็ตาม สารประกอบเคมีเลเยอร์ภายในจะไม่ถูกจัดเรียงใหม่ ดังนั้นสเปกตรัมรังสีเอกซ์ของโมเลกุลจึงเหมือนกับสเปกตรัม
จากหนังสือของผู้เขียนงานแปลงรังสีคลื่นยาวเป็นแสงที่มองเห็นได้ ตัวแปลงแสงธรรมชาติ - สารเรืองแสง - แปลงแสงที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่าแสงที่ตามองเห็นให้เป็นแสงที่ตามองเห็นได้ อย่างไรก็ตาม ความต้องการเชิงปฏิบัติเป็นตัวกำหนดภารกิจ
จากหนังสือของผู้เขียนการทดลองค้นพบคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าขนานกับ การศึกษาเชิงทฤษฎีสมการของแมกซ์เวลล์ถูกดำเนินการ การศึกษาเชิงทดลองเกี่ยวกับการสร้างการสั่นทางไฟฟ้าที่ได้รับเมื่อปล่อยประจุตัวเก็บประจุแบบธรรมดาเข้าไป วงจรไฟฟ้า, และ
จากหนังสือของผู้เขียนบทที่ 11 ปัญหาการป้องกันรังสีกัมมันตภาพรังสีปัญหาการป้องกันรังสีกัมมันตภาพรังสีเกิดขึ้นในขั้นตอนต่าง ๆ ของการใช้พลังงานปรมาณู: - ที่ขั้นตอนต่ำสุดซึ่งรวมถึงตัวอย่างเช่นการขุดยูเรเนียมซึ่งเป็นนิวเคลียร์ประเภทหลัก
จากหนังสือของผู้เขียนI. การป้องกันรังสีกัมมันตภาพรังสีที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ 1) ปริมาณรังสีกัมมันตภาพรังสีส่วนใหญ่มักแสดงเป็นค่าเรินต์เกน คณะกรรมการระหว่างประเทศต่างๆ ได้กำหนดไว้ว่า สำหรับคนงานในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ปริมาณรังสีรายสัปดาห์ที่อนุญาตคือ 0.3 เรินต์เกน ปริมาณนี้
จากหนังสือของผู้เขียน9.3. ขนาดทูริน เมื่อเพิ่งค้นพบวัตถุที่มีขนาดใหญ่เพียงพอ ยังไม่ทราบล่วงหน้าว่าวัตถุดังกล่าวอาจเป็นอันตรายต่อโลกในอนาคตอันใกล้หรือไกลกว่านี้ เป็นไปได้แม้ว่าจะไม่น่าเป็นไปได้ก็ตามที่จะได้รับการสังเกตมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้
จากหนังสือของผู้เขียน9.4. มาตราส่วนทางเทคนิคของปาแลร์โมสำหรับการประเมินภัยคุกคามของการชนของโลกกับดาวเคราะห์น้อยและดาวหางมาตราส่วนทูริน ส่วนก่อนหน้าได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่ออธิบายและเผยแพร่ข้อมูลเกี่ยวกับอันตรายของดาวเคราะห์น้อย-ดาวหางเป็นหลักโดยวิธีการ
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจำแนกตามความยาวคลื่น แล หรือความถี่คลื่นที่เกี่ยวข้อง ฉ. โปรดทราบว่าพารามิเตอร์เหล่านี้ไม่เพียงแต่แสดงลักษณะเฉพาะของคลื่นเท่านั้น แต่ยังรวมถึงคุณสมบัติควอนตัมของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าด้วย ดังนั้นในกรณีแรก คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจึงถูกอธิบายโดยกฎคลาสสิกที่ศึกษาในหลักสูตรนี้
พิจารณาแนวคิดเรื่องสเปกตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า สเปกตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าคือย่านความถี่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีอยู่ในธรรมชาติ
สเปกตรัมของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าตามลำดับความถี่ที่เพิ่มขึ้นคือ:
ส่วนต่างๆ ของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าจะแตกต่างกันในลักษณะที่ปล่อยและรับคลื่นที่เป็นของสเปกตรัมส่วนใดส่วนหนึ่ง ด้วยเหตุนี้ จึงไม่มีขอบเขตที่ชัดเจนระหว่างส่วนต่างๆ ของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า แต่แต่ละช่วงจะถูกกำหนดโดยคุณลักษณะเฉพาะของมันเอง และความชุกของกฎของมัน ซึ่งกำหนดโดยความสัมพันธ์ของสเกลเชิงเส้น
คลื่นวิทยุถูกศึกษาโดยอิเล็กโทรไดนามิกส์แบบคลาสสิก แสงอินฟราเรดและรังสีอัลตราไวโอเลตได้รับการศึกษาโดยทั้งทัศนศาสตร์คลาสสิกและฟิสิกส์ควอนตัม รังสีเอกซ์และรังสีแกมมาได้รับการศึกษาในฟิสิกส์ควอนตัมและนิวเคลียร์
พิจารณาสเปกตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าโดยละเอียด
คลื่นความถี่ต่ำ
คลื่นความถี่ต่ำคือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่การสั่นไม่เกิน 100 kHz) เป็นช่วงความถี่นี้ที่ใช้กันทั่วไปในวิศวกรรมไฟฟ้า ในการผลิตพลังงานไฟฟ้าทางอุตสาหกรรม จะใช้ความถี่ 50 เฮิรตซ์ ซึ่งเกิดการส่งสัญญาณ พลังงานไฟฟ้าตามแนวเส้นและการแปลงแรงดันไฟฟ้าโดยอุปกรณ์หม้อแปลงไฟฟ้า ในการบินและการขนส่งภาคพื้นดิน มักใช้ 400 Hz ซึ่งให้ข้อดีด้านน้ำหนัก เครื่องจักรไฟฟ้าและหม้อแปลงไฟฟ้า 8 เท่า เทียบกับความถี่ 50 เฮิรตซ์ อุปกรณ์จ่ายไฟแบบสวิตชิ่งรุ่นล่าสุดใช้ความถี่การแปลงกระแสสลับของหน่วยและหลายสิบ kHz ซึ่งทำให้มีขนาดกะทัดรัดและอุดมด้วยพลังงาน
ความแตกต่างพื้นฐานระหว่างช่วงความถี่ต่ำและความถี่ที่สูงกว่าคือความเร็วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ลดลงตามสัดส่วนของรากที่สองของความถี่จาก 300,000 กม./วินาที ที่ 100 kHz ถึงประมาณ 7,000 กม./วินาที ที่ 50 เฮิร์ตซ์
คลื่นวิทยุ
คลื่นวิทยุเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นมากกว่า 1 มม. (ความถี่น้อยกว่า 3 10 11 Hz = 300 GHz) และน้อยกว่า 3 กม. (สูงกว่า 100 kHz)
คลื่นวิทยุแบ่งออกเป็น:
1. คลื่นยาวในช่วงความยาวตั้งแต่ 3 กม. ถึง 300 ม. (ความถี่ในช่วง 10 5 Hz - 10 6 Hz = 1 MHz)
2. คลื่นกลางในช่วงความยาวตั้งแต่ 300 ม. ถึง 100 ม. (ความถี่ในช่วง 10 6 Hz -3*10 6 Hz = 3 MHz)
3. คลื่นสั้นในช่วงความยาวคลื่นตั้งแต่ 100 ม. ถึง 10 ม. (ความถี่ในช่วง 310 6 Hz-310 7 Hz=30 MHz)
4. คลื่นสั้นเกินขีดที่มีความยาวคลื่นน้อยกว่า 10 เมตร (ความถี่มากกว่า 310 7 Hz = 30 MHz)
ในทางกลับกัน คลื่นสั้นเกินจะแบ่งออกเป็น:
ก) คลื่นเมตร;
B) คลื่นเซนติเมตร
B) คลื่นมิลลิเมตร
คลื่นที่มีความยาวคลื่นน้อยกว่า 1 เมตร (ความถี่น้อยกว่า 300 MHz) เรียกว่า คลื่นไมโครเวฟ หรือ คลื่นความถี่สูงพิเศษ (คลื่นไมโครเวฟ)
เนื่องจากความยาวคลื่นวิทยุมีขนาดใหญ่เมื่อเทียบกับขนาดของอะตอม จึงสามารถพิจารณาการแพร่กระจายของคลื่นวิทยุได้โดยไม่ต้องคำนึงถึงโครงสร้างอะตอมของตัวกลาง เช่น ในทางปรากฏการณ์วิทยา ตามธรรมเนียมในการสร้างทฤษฎีของแมกซ์เวลล์ คุณสมบัติควอนตัมของคลื่นวิทยุจะปรากฏเฉพาะกับคลื่นที่สั้นที่สุดที่อยู่ติดกับส่วนอินฟราเรดของสเปกตรัมและระหว่างการแพร่กระจายของสิ่งที่เรียกว่า พัลส์สั้นเกินขีดด้วยระยะเวลาประมาณ 10 -12 วินาที - 10 -15 วินาที เทียบได้กับเวลาของการสั่นของอิเล็กตรอนภายในอะตอมและโมเลกุล
ความแตกต่างพื้นฐานระหว่างคลื่นวิทยุและความถี่ที่สูงกว่าคือความสัมพันธ์ทางอุณหพลศาสตร์ที่แตกต่างกันระหว่างความยาวคลื่นของตัวพาคลื่น (อีเทอร์) เท่ากับ 1 มม. (2.7°K) และคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่แพร่กระจายในตัวกลางนี้
ผลกระทบทางชีวภาพของรังสีคลื่นวิทยุ
ประสบการณ์การเสียสละอันน่าสยดสยองของการใช้รังสีคลื่นวิทยุอันทรงพลังในเทคโนโลยีเรดาร์แสดงให้เห็นผลกระทบเฉพาะของคลื่นวิทยุขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น (ความถี่)
บน ร่างกายมนุษย์ผลกระทบในการทำลายล้างไม่ได้เกิดขึ้นมากนักด้วยกำลังเฉลี่ยเท่ากับพลังการแผ่รังสีสูงสุด ซึ่งปรากฏการณ์ที่ไม่สามารถย้อนกลับได้เกิดขึ้นในโครงสร้างโปรตีน ตัวอย่างเช่น พลังของการแผ่รังสีต่อเนื่องจากแมกนีตรอนของเตาไมโครเวฟ (ไมโครเวฟ) ที่มีค่า 1 kW ส่งผลต่ออาหารในเตาอบที่มีปริมาตรปิดเล็กน้อย (มีฉนวนป้องกัน) เท่านั้น และเกือบจะปลอดภัยสำหรับคนใกล้เคียง พลังของสถานีเรดาร์ (เรดาร์) 1 kW ของพลังงานเฉลี่ยที่ปล่อยออกมาจากพัลส์สั้นที่มีรอบการทำงาน 1,000: 1 (อัตราส่วนของระยะเวลาการทำซ้ำต่อระยะเวลาพัลส์) และด้วยเหตุนี้พลังงานพัลส์ 1 MW เป็นอันตรายต่อสุขภาพและชีวิตของมนุษย์อย่างมากในระยะไกลถึงหลายร้อยเมตรจากตัวปล่อย แน่นอนว่าในช่วงหลังนี้ ทิศทางของการแผ่รังสีเรดาร์ก็มีบทบาทเช่นกัน ซึ่งเน้นไปที่ผลการทำลายล้างของพัลส์มากกว่ากำลังเฉลี่ย
การสัมผัสกับคลื่นเมตร
คลื่นมิเตอร์ความเข้มสูงที่ปล่อยออกมาจากเครื่องกำเนิดพัลส์ของสถานีเรดาร์มิเตอร์ (เรดาร์) ที่มีกำลังพัลส์มากกว่าหนึ่งเมกะวัตต์ (เช่น สถานีเตือนภัยล่วงหน้า P-16) และสมส่วนกับความยาว ไขสันหลังมนุษย์และสัตว์ตลอดจนความยาวของแอกซอนไปรบกวนการนำไฟฟ้าของโครงสร้างเหล่านี้ ทำให้เกิดกลุ่มอาการไดเอนเซฟาลิก (โรค HF) หลังนำไปสู่การพัฒนาอย่างรวดเร็ว (ในช่วงหลายเดือนถึงหลายปี) ของสมบูรณ์หรือบางส่วน (ขึ้นอยู่กับปริมาณรังสีชีพจรที่ได้รับ) อัมพาตของแขนขากลับไม่ได้ของบุคคลเช่นเดียวกับการหยุดชะงักของปกคลุมด้วยเส้นของลำไส้และ อวัยวะภายในอื่น ๆ
ผลกระทบของคลื่นเดซิเมตร
คลื่นเดซิเมตรเทียบได้กับความยาวคลื่นของหลอดเลือด ซึ่งครอบคลุมอวัยวะของมนุษย์และสัตว์ เช่น ปอด ตับ และไต นี่คือสาเหตุหนึ่งที่ทำให้เกิดเนื้องอก (ซีสต์) ที่ "อ่อนโยน" ในอวัยวะเหล่านี้ การพัฒนาบนพื้นผิวของหลอดเลือด เนื้องอกเหล่านี้นำไปสู่การหยุดการไหลเวียนโลหิตตามปกติและการหยุดชะงักของการทำงานของอวัยวะ หากเนื้องอกดังกล่าวไม่ได้รับการผ่าตัดออกทันเวลา ร่างกายก็อาจถึงแก่ความตายได้ คลื่นระดับเดซิเมตรของระดับความรุนแรงที่เป็นอันตรายจะถูกปล่อยออกมาจากแมกนีตรอนของเรดาร์เช่นเรดาร์ป้องกันทางอากาศแบบเคลื่อนที่ P-15 รวมถึงเรดาร์ของเครื่องบินบางลำ
การสัมผัสกับคลื่นเซนติเมตร
คลื่นเซนติเมตรอันทรงพลังทำให้เกิดโรคต่างๆ เช่น มะเร็งเม็ดเลือดขาว - "เม็ดเลือดขาว" รวมถึงเนื้องอกมะเร็งรูปแบบอื่นในมนุษย์และสัตว์ คลื่นความรุนแรงที่เพียงพอสำหรับการเกิดโรคเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นโดยเรดาร์ระยะเซนติเมตร P-35, P-37 และเรดาร์เครื่องบินเกือบทั้งหมด
รังสีอินฟราเรด แสง และอัลตราไวโอเลต
อินฟราเรด แสง อัลตราไวโอเลตรังสีมีจำนวน บริเวณแสงของสเปกตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในความหมายกว้างๆ ของคำนี้ สเปกตรัมนี้ใช้ช่วงความยาวคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงตั้งแต่ 2·10 -6 ม. = 2 ไมโครเมตร ถึง 10 -8 ม. = 10 นาโนเมตร (ความถี่ตั้งแต่ 1.5·10 14 เฮิร์ตซ์ ถึง 3·10 16 เฮิร์ตซ์) ขีดจำกัดบนของช่วงแสงถูกกำหนดโดยขีดจำกัดคลื่นยาวของช่วงอินฟราเรด และขีดจำกัดล่างโดยขีดจำกัดคลื่นสั้นของอัลตราไวโอเลต (รูปที่ 2.14)
ความใกล้ชิดของบริเวณสเปกตรัมของคลื่นที่ระบุไว้จะเป็นตัวกำหนดความคล้ายคลึงกันของวิธีการและเครื่องมือที่ใช้ในการศึกษาและ การประยุกต์ใช้จริง. ในอดีต เลนส์ ตะแกรงการเลี้ยวเบน ปริซึม ไดอะแฟรม และสารออกฤทธิ์ทางแสงที่รวมอยู่ในอุปกรณ์ทางแสงต่างๆ (อินเทอร์เฟอโรมิเตอร์ โพลาไรเซอร์ โมดูเลเตอร์ ฯลฯ) ถูกนำมาใช้เพื่อวัตถุประสงค์เหล่านี้
ในทางกลับกัน การแผ่รังสีจากบริเวณแสงของสเปกตรัมมีรูปแบบทั่วไปของการส่งสัญญาณของสื่อต่างๆ ซึ่งสามารถได้รับโดยใช้เลนส์เรขาคณิต ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการคำนวณและสร้างทั้งอุปกรณ์แสงและช่องการแพร่กระจายสัญญาณแสง รังสีอินฟราเรดนั้น สัตว์ขาปล้องหลายชนิด (แมลง แมงมุม ฯลฯ) และสัตว์เลื้อยคลาน (งู กิ้งก่า ฯลฯ) มองเห็นได้ สามารถเข้าถึงได้โดยเซ็นเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ (โฟโตเรย์อินฟราเรด) แต่ไม่ได้ส่งผ่านความหนาของชั้นบรรยากาศของโลกซึ่ง ไม่อนุญาต สังเกตจากพื้นผิวดาวอินฟราเรดของโลก - "ดาวแคระน้ำตาล" ซึ่งคิดเป็นมากกว่า 90% ของดาวฤกษ์ทั้งหมดในกาแล็กซี
ความกว้างความถี่ของช่วงออปติคอลคือประมาณ 18 อ็อกเทฟ ซึ่งช่วงออปติคอลคิดเป็นประมาณหนึ่งอ็อกเทฟ () สำหรับอัลตราไวโอเลต - 5 อ็อกเทฟ ( ) รังสีอินฟราเรด - 11 อ็อกเทฟ (
ในส่วนแสงของสเปกตรัม ปรากฏการณ์ที่เกิดจากโครงสร้างอะตอมของสสารมีความสำคัญ ด้วยเหตุนี้ คุณสมบัติควอนตัมจึงปรากฏขึ้นพร้อมกับคุณสมบัติคลื่นของการแผ่รังสีเชิงแสง
แสงสว่าง
แสง แสง รังสีที่มองเห็น - มองเห็นได้ด้วยตาในมนุษย์และบิชอพ ส่วนหนึ่งของสเปกตรัมแสงของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้านั้นครอบครองช่วงความยาวคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงตั้งแต่ 400 นาโนเมตรถึง 780 นาโนเมตร นั่นคือน้อยกว่าหนึ่งอ็อกเทฟ - การเปลี่ยนแปลงความถี่สองเท่า ข้าว. 1.14. ระดับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า หน่วยความจำทางวาจาของลำดับสีในสเปกตรัมแสง: |
รังสีเอกซ์และรังสีแกมมา
ในด้านรังสีเอกซ์และรังสีแกมมา คุณสมบัติควอนตัมของรังสีจะมาก่อน
รังสีเอกซ์เกิดขึ้นเมื่ออนุภาคที่มีประจุเร็ว (อิเล็กตรอน โปรตอน ฯลฯ) เคลื่อนที่ช้าลง รวมถึงผลของกระบวนการที่เกิดขึ้นภายใน เปลือกอิเล็กทรอนิกส์อะตอม
รังสีแกมมาเป็นผลมาจากปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นภายในนิวเคลียสของอะตอม เช่นเดียวกับผลจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ ขอบเขตระหว่างรังสีเอกซ์และรังสีแกมมาถูกกำหนดตามธรรมเนียมโดยค่าของควอนตัมพลังงานที่สอดคล้องกับความถี่ของการแผ่รังสีที่กำหนด
การแผ่รังสีเอกซ์ประกอบด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวตั้งแต่ 50 นาโนเมตรถึง 10 -3 นาโนเมตร ซึ่งสอดคล้องกับพลังงานควอนตัมตั้งแต่ 20 eV ถึง 1 MeV
รังสีแกมมาประกอบด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นน้อยกว่า 10 -2 นาโนเมตร ซึ่งสอดคล้องกับพลังงานควอนตัมที่มากกว่า 0.1 MeV
ธรรมชาติของแสงแม่เหล็กไฟฟ้า
แสงเป็นส่วนที่มองเห็นได้ของสเปกตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งมีความยาวคลื่นอยู่ในช่วง 0.4 µm ถึง 0.76 µm องค์ประกอบสเปกตรัมแต่ละส่วนของรังสีเชิงแสงสามารถกำหนดสีเฉพาะได้ สีขององค์ประกอบสเปกตรัมของรังสีออปติคัลถูกกำหนดโดยความยาวคลื่น สีของรังสีจะเปลี่ยนไปตามความยาวคลื่นลดลงดังนี้: แดง, ส้ม, เหลือง, เขียว, ฟ้า, คราม, ม่วง
แสงสีแดงซึ่งสอดคล้องกับความยาวคลื่นที่ยาวที่สุด กำหนดส่วนปลายสีแดงของสเปกตรัม แสงสีม่วง - สอดคล้องกับขอบสีม่วง
แสงธรรมชาติ (กลางวัน, แสงแดด) จะไม่มีสีและแสดงถึงการซ้อนทับของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากทุกสิ่ง ปรากฏแก่มนุษย์คลื่นความถี่ แสงธรรมชาติเกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากการปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าโดยอะตอมที่ตื่นเต้น ธรรมชาติของการกระตุ้นอาจแตกต่างกัน: ความร้อน, เคมี, แม่เหล็กไฟฟ้า ฯลฯ จากการกระตุ้น อะตอมจะสุ่มปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นเวลาประมาณ 10 -8 วินาที เนื่องจากสเปกตรัมพลังงานของการกระตุ้นอะตอมค่อนข้างกว้าง คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจึงถูกปล่อยออกมาจากสเปกตรัมที่มองเห็นทั้งหมด เฟสเริ่มต้น ทิศทาง และโพลาไรเซชันซึ่งเป็นแบบสุ่ม ด้วยเหตุนี้แสงธรรมชาติจึงไม่มีโพลาไรซ์ ซึ่งหมายความว่า "ความหนาแน่น" ของส่วนประกอบสเปกตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของแสงธรรมชาติที่มีโพลาไรซ์ตั้งฉากกันจะเท่ากัน
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าฮาร์มอนิกในช่วงแสงเรียกว่า สีเดียว. สำหรับคลื่นแสงสีเอกรงค์ คุณลักษณะหลักประการหนึ่งก็คือความเข้ม ความเข้มของคลื่นแสงหมายถึงค่าเฉลี่ยของความหนาแน่นของพลังงานฟลักซ์ (1.25) ที่ถ่ายโอนโดยคลื่น:
เวกเตอร์ Pointing อยู่ที่ไหน
การคำนวณความเข้มของแสง ระนาบ คลื่นเอกรงค์พร้อมแอมพลิจูด สนามไฟฟ้าในตัวกลางที่เป็นเนื้อเดียวกันที่มีการซึมผ่านของอิเล็กทริกและแม่เหล็กตามสูตร (1.35) โดยคำนึงถึง (1.30) และ (1.32) ให้:
ตามเนื้อผ้า ปรากฏการณ์ทางแสงถือเป็นการใช้รังสี คำอธิบายของปรากฏการณ์ทางแสงโดยใช้รังสีเรียกว่า เรขาคณิตแสง. กฎสำหรับการค้นหาวิถีการเคลื่อนที่ของรังสีซึ่งพัฒนาขึ้นในทัศนศาสตร์เชิงเรขาคณิตนั้นมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในทางปฏิบัติสำหรับการวิเคราะห์ปรากฏการณ์ทางแสงและในการสร้างเครื่องมือทางแสงต่างๆ
ให้เรานิยามรังสีโดยอาศัยการแสดงคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของคลื่นแสง ประการแรก รังสีคือเส้นที่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแพร่กระจาย ด้วยเหตุนี้ รังสีจึงเป็นเส้นตรง ณ แต่ละจุดที่เวกเตอร์จุดเฉลี่ยของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าพุ่งเข้าหาเส้นสัมผัสในเส้นนี้
ในสื่อไอโซโทรปิกที่เป็นเนื้อเดียวกัน ทิศทางของเวกเตอร์ชี้จุดเฉลี่ยเกิดขึ้นพร้อมกันกับเส้นปกติกับพื้นผิวคลื่น (พื้นผิวสมมูล) กล่าวคือ ตามเวกเตอร์คลื่น
ดังนั้นในสื่อไอโซโทรปิกที่เป็นเนื้อเดียวกัน รังสีจะตั้งฉากกับหน้าคลื่นที่สอดคล้องกันของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
ตัวอย่างเช่น ลองพิจารณารังสีที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดแสงแบบจุดที่มีสีเดียว จากมุมมองของทัศนศาสตร์เชิงเรขาคณิต รังสีจำนวนมากเล็ดลอดออกมาจากจุดแหล่งกำเนิดในทิศทางแนวรัศมี จากตำแหน่งของแก่นแม่เหล็กไฟฟ้าของแสง คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทรงกลมจะแพร่กระจายจากแหล่งกำเนิด ที่ระยะห่างจากแหล่งกำเนิดมากพอสมควร ความโค้งของหน้าคลื่นสามารถถูกละเลยได้ โดยพิจารณาว่าคลื่นทรงกลมเฉพาะที่จะแบนราบ โดยทำให้พื้นผิวคลื่นหน้าแตกออกเป็น จำนวนมากส่วนที่แบนเฉพาะที่ เป็นไปได้ที่จะวาดเส้นปกติผ่านจุดศูนย์กลางของแต่ละส่วน ไปตามที่คลื่นระนาบแพร่กระจาย เช่น ในรังสีการตีความทางเรขาคณิตและแสง ดังนั้นทั้งสองวิธีจึงให้คำอธิบายที่เหมือนกันของตัวอย่างที่พิจารณา
งานหลักของทัศนศาสตร์เชิงเรขาคณิตคือการหาทิศทางของลำแสง (วิถี) สมการวิถีโคจรพบได้หลังจากแก้ปัญหาความแปรผันในการค้นหาค่าต่ำสุดของสิ่งที่เรียกว่า การกระทำบนวิถีที่ต้องการ โดยไม่ต้องลงรายละเอียดเกี่ยวกับการกำหนดสูตรและวิธีแก้ปัญหาที่เข้มงวด เราสามารถสรุปได้ว่ารังสีเป็นวิถีที่มีความยาวแสงรวมสั้นที่สุด ข้อความนี้เป็นผลมาจากหลักการของแฟร์มาต์
วิธีการแปรผันในการกำหนดวิถีการเคลื่อนที่ของรังสียังสามารถนำไปใช้กับสื่อที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันได้ เช่น สื่อดังกล่าวซึ่งดัชนีการหักเหของแสงเป็นฟังก์ชันของพิกัดของจุดของตัวกลาง หากเราอธิบายรูปร่างของพื้นผิวหน้าคลื่นในตัวกลางที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันด้วยฟังก์ชัน ก็สามารถหาค่าดังกล่าวได้จากการแก้สมการเชิงอนุพันธ์ย่อยที่เรียกว่าสมการไอโคนัล และในกลศาสตร์การวิเคราะห์เรียกว่าสมการแฮมิลตัน-จาโคบี:
ดังนั้น, พื้นฐานทางคณิตศาสตร์การประมาณทางเรขาคณิต-แสง ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าประกอบด้วยวิธีการต่างๆ ในการกำหนดสนามของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าบนรังสี โดยอาศัยสมการไอโคนัลหรือด้วยวิธีอื่นใด การประมาณทางเรขาคณิต-แสงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในทางปฏิบัติในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทางวิทยุเพื่อคำนวณสิ่งที่เรียกว่า ระบบกึ่งออปติคอล
โดยสรุป เราสังเกตว่าความสามารถในการอธิบายแสงพร้อมๆ กันทั้งจากตำแหน่งของคลื่นโดยการแก้สมการของแมกซ์เวลล์และการใช้รังสี ซึ่งทิศทางที่กำหนดจากสมการแฮมิลตัน-จาโคบีที่อธิบายการเคลื่อนที่ของอนุภาค เป็นหนึ่งในการแสดงอาการที่ชัดเจน ความเป็นคู่ของแสง ซึ่งดังที่ทราบกันดีว่านำไปสู่การกำหนดหลักการที่ขัดแย้งกันในเชิงตรรกะของกลศาสตร์ควอนตัม
ในความเป็นจริง ไม่มีความเป็นทวินิยมในธรรมชาติของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ดังที่มักซ์ พลังค์แสดงให้เห็นในปี 1900 ในงานคลาสสิกของเขาเรื่อง "On the Normal Spectrum of Radiation" คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นการแกว่งเชิงปริมาณส่วนบุคคลที่มีความถี่ โวลต์และพลังงาน อี=เอชวี, ที่ไหน ชั่วโมง = ค่าคงที่, ออกอากาศ. อย่างหลังคือตัวกลางซุปเปอร์ฟลูอิดที่มีคุณสมบัติคงตัวของความไม่ต่อเนื่องในการวัด ชม. - ค่าคงตัวของพลังค์. เมื่ออีเธอร์ได้รับพลังงานเกิน hvในระหว่างการฉายรังสี จะเกิด "กระแสน้ำวน" เชิงปริมาณเกิดขึ้น ปรากฏการณ์เดียวกันนี้พบได้ในสื่อ superfluid ทั้งหมดและการก่อตัวของโฟนันในนั้น - ควอนตัมของการแผ่รังสีเสียง
สำหรับการผสมผสานระหว่างการค้นพบของ Max Planck ในปี 1900 กับเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริกที่ Heinrich Hertz ค้นพบในปี 1887 ในปี 1921 คณะกรรมการโนเบลได้มอบรางวัลให้กับ Albert Einstein
1) ตามคำจำกัดความ อ็อกเทฟคือช่วงความถี่ระหว่างความถี่ที่กำหนดเอง w และฮาร์มอนิกที่สอง ซึ่งเท่ากับ 2w
หลายคนรู้อยู่แล้วว่าความยาวของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอาจแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง ความยาวคลื่นมีตั้งแต่ 103 เมตร (สำหรับคลื่นวิทยุ) ถึง 10 เซนติเมตรสำหรับรังสีเอกซ์
คลื่นแสงเป็นส่วนเล็กๆ ของสเปกตรัมที่กว้างที่สุดของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า (คลื่น)
ในขณะที่ศึกษาปรากฏการณ์นี้มีการค้นพบที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์ได้เปิดตาให้มองเห็นรังสีประเภทอื่น ๆ ที่มีคุณสมบัติทางวิทยาศาสตร์ที่ค่อนข้างแปลกและไม่เคยรู้จักมาก่อน
รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า
ความแตกต่างที่สำคัญระหว่าง หลากหลายชนิดไม่มีรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ทั้งหมดนี้เป็นตัวแทนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากอนุภาคที่มีประจุ ซึ่งมีความเร็วมากกว่าอนุภาคในสภาวะปกติ
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถตรวจจับได้โดยการตรวจสอบผลกระทบที่มีต่ออนุภาคที่มีประจุอื่นๆ ในสุญญากาศสัมบูรณ์ (สภาพแวดล้อมที่ไม่มีออกซิเจนโดยสมบูรณ์) ความเร็วการเคลื่อนที่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะเท่ากับความเร็วแสง - 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที
ขอบเขตที่กำหนดในระดับการวัดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าค่อนข้างไม่เสถียรหรือค่อนข้างมีเงื่อนไข
ระดับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า
การแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งมีความยาวหลากหลายจะแยกความแตกต่างจากกันโดยวิธีการที่ได้รับ (การแผ่รังสีความร้อน การแผ่รังสีเสาอากาศ ตลอดจนการแผ่รังสีที่ได้รับอันเป็นผลมาจากการชะลอความเร็วของการหมุนของวัตถุ เรียกว่าอิเล็กตรอนเร็ว)
นอกจากนี้ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า - การแผ่รังสี - แตกต่างกันในวิธีการลงทะเบียน ซึ่งหนึ่งในนั้นคือมาตราส่วนการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า
วัตถุและกระบวนการที่มีอยู่ในอวกาศ เช่น ดาวฤกษ์ หลุมดำที่ปรากฏเป็นผลมาจากการระเบิดของดาวฤกษ์ ยังก่อให้เกิดรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าประเภทต่างๆ ที่ระบุไว้ด้วย การศึกษาปรากฏการณ์เหล่านี้ดำเนินการด้วยความช่วยเหลือของดาวเทียมที่สร้างขึ้นโดยเทียม จรวดที่นักวิทยาศาสตร์และยานอวกาศปล่อยออกมา
ในกรณีส่วนใหญ่, เอกสารการวิจัยมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษารังสีแกมมาและรังสีเอกซ์ การศึกษารังสีประเภทนี้แทบเป็นไปไม่ได้เลยที่จะศึกษาบนพื้นผิวโลกอย่างครบถ้วน เนื่องจากรังสีส่วนใหญ่ที่ดวงอาทิตย์ปล่อยออกมานั้นถูกกักเก็บไว้ในชั้นบรรยากาศของโลกของเรา
ความยาวของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ลดลงย่อมนำไปสู่ความแตกต่างเชิงคุณภาพที่มีนัยสำคัญอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งมีความยาวต่างกัน มีความสามารถแตกต่างกันอย่างมากในเรื่องความสามารถของสสารในการดูดซับรังสีดังกล่าว
รังสีที่มีความยาวคลื่นต่ำ (รังสีแกมมาและรังสีเอกซ์) จะถูกดูดซับโดยสารได้ไม่ดี สำหรับรังสีแกมมาและรังสีเอกซ์ สารที่มีความทึบแสงจนถึงรังสีในช่วงแสงจะมีความโปร่งใส