СПЕКТР ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ

Свойства электромагнитных излучений. Электромагнитные излучения с различными длинами волн имеют довольно много различий, но все они, от радиоволн и до гамма-излучения, одной физической природы. Все виды электромагнитного излучения в большей или меньшей степени проявляют свойства интерференции, дифракции и поляризации, характерные для волн. Вместе с тем все виды электромагнитного излучения в большей или меньшей мере обнаруживают квантовые свойства.

Общим для всех электромагнитных излучений являются механизмы их возникновения: электромагнитные волны с любой длиной волны могут возникать при ускоренном движении электрических зарядов или при переходах молекул, атомов или атомных ядер из одного квантового состояния в другое. Гармонические колебания электрических зарядов сопровождаются электромагнитным излучением, имеющим частоту, равную частоте колебаний зарядов.

Радиоволны. При колебаниях, происходящих с частотами от 10⁵ до 10¹² Гц, возникают электромагнитные излучения, длины волн которых лежат в интервале от нескольких километров до нескольких миллиметров. Этот участок шкалы электромагнитных излучений относится к диапазону радиоволн. Радиоволны применяются для радиосвязи, телевидения, радиолокации.

Инфракрасное излучение. Электромагнитные излучения с длиной волны, меньшей 1-2 мм, но большей 8·^-7 м, т.е. лежащие между диапазоном радиоволн и диапазоном видимого света, называются инфракрасным излучением.

Область спектра за красным его краем впервые экспериментально была исследована в 1800 г. английским астрономом Вильямом Гершелем (1738-1822). Гершель поместил термометр с зачерненным шариком за красный край спектра и обнаружил повышение температуры. Шарик термометра нагревался излучением, невидимым глазом. Это излучение назвали инфракрасными лучами.

Инфракрасное излучение испускают любые нагретые тела. Источниками инфракрасного излучения служат печи, батареи водяного отопления, электрические лампы накаливания.

С помощью специальных приборов инфракрасное излучение можно преобразовать в видимый свет и получать изображения нагретых предметов в полной темноте. Инфракрасное излучение применяется для сушки окрашенных изделий, стен зданий, древесины.

Видимый свет. К видимому свету (или просто свету) относятся излучения с длиной волны примерно от 8·10^-7 до 4·10^-7 м, от красного до фиолетового света.

Значение этого участка спектра электромагнитных излучений в жизни человека исключительно велико, так как почти все сведения об окружающем мире человек получает с помощью зрения.

Свет является обязательным условием для развития зеленых растений и, следовательно, необходимым условием для существования жизни на Земле.

Ультрафиолетовое излучение. В 1801 г. немецкий физик Иоганн Риттер (1776-1810), исследуя спектр, открыл, что за его фиолетовым краем имеется область, создаваемая невидимыми глазом лучами. Эти лучи воздействуют на некоторые химические соединения. Под действием этих невидимых лучей происходит разложение хлорида серебра, свечение кристаллов сульфида цинка и некоторых других кристаллов.

Невидимое глазом электромагнитное излучение с длиной волны меньше, чем у фиолетового света, называют ультрафиолетовым излучением. К ультрафиолетовому излучению относят электромагнитные излучения в диапазоне длин волн от 4·10^-7 до 1·10^-8 м.

Ультрафиолетовое излучение способно убивать болезнетворных бактерий, поэтому его широко применяют в медицине. Ультрафиолетовое излучение в составе солнечного света вызывает биологические процессы, приводящие к потемнению кожи человека - загару.

В качестве источников ультрафиолетового излучения в медицине используются газоразрядные лампы. Трубки таких ламп изготавливают из кварца, прозрачного для ультрафиолетовых лучей; поэтому эти лампы называют кварцевыми лампами.

Рентгеновские лучи. Если в вакуумной трубке между нагретым катодом, испускающим электроны, и анодом приложить постоянное напряжение в несколько десятков тысяч вольт, то электроны будут сначала разгоняться электрическим полем, а затем резко тормозиться в веществе анода при взаимодействии с его атомами. При торможении быстрых электронов в веществе или при переходах электронов на внутренних оболочках атомов (рис. 287) возникают электромагнитные волны с длиной волны меньше, чем у ультрафиолетового излучения. Это излучение было открыто в 1895 г. немецким физиком Вильгельмом Рентгеном (1845-1923). Электромагнитные излучения в диапазоне длин волн от 10^-14 до 10^-7 м называются ретгеновскими лучами.

Рис. 287

Рентгеновские лучи невидимы глазом. Они проходят без существенного поглощения через значительные слои вещества, непрозрачного для видимого света. Обнаруживают рентгеновские лучи по их способности вызывать определенное свечение некоторых кристаллов и действовать на фотопленку.

Способность рентгеновских лучей проникать через толстые слои вещества используется для диагностики заболеваний внутренних органов человека. В технике рентгеновские лучи применяются для контроля внутренней структуры различных изделий, сварных швов. Рентгеновское излучение обладает сильным биологическим действием и применяется для лечения некоторых заболеваний.

Гамма-излучение. Гамма-излучением называют электромагнитное излучение, испускаемое возбужденными атомными ядрами и возникающее при взаимодействии элементарных частиц.

Гамма-излучение - самое коротковолновое электромагнитное излучение ( ≤10^-10 м). Его особенностью являются ярко выраженные корпускулярные свойства. Поэтому гамма-излучение обычно рассматривают как поток частиц - гамма-квантов. В области длин волн от 10^-10 до 10^-14 м диапазоны рентгеновского и гамма-излучений перекрываются, в этой области рентгеновские и гамма-кванты по своей природе тождественны и отличаются лишь происхождением.

Формулы

Механические гармонические колебания

Электромагнитные гармонические колебания

Виток в однородном магнитном поле

Индуктивность и емкость в цепи переменного тока

Длина волны

Преломление волн

Преломление света

Интерференция волн

Дифракционная решетка

Формула линзы

Увеличение линзы

Оптическая сила линзы

Линза собирающая

Линза рассеивающая

Изображение действительное

Изображение мнимое

Релятивистский закон сложения скоростей

Релятивистский импульс скоростей

Релятивистская масса

Закон взаимосвязи массы и энергии

Полная энергия тела

Обозначения

	Обозначения	Единицы
	- координата	1 м
- амплитуда колебаний	1 м
- циклическая частота
- фаза
- начальная фаза
- частота периодического процесса	1 Гц
	- период колебания	1 с
- ускорение свободного падения
- электрический заряд	1 Кл
- ЭДС индукции	1 В
	- мгновенное значение силы тока	1 А
	- магнитный поток	1 Вб
- площадь контура	1 м2
- магнитная индукция	1 Тл
	- мгновенное значение напряженияна катушке	1 В
- мгновенное значение напряжения на конденсаторе	1 В
	- амплитуда колебаний напряжения	1 В
- амплитуда колебаний силы тока	1 А
- индуктивное сопротивление	1 Ом
- емкостное сопротивление	1 Ом
	- длина волны	1 м
- скорость распространения колебаний	1 м/с
- период колебания	1 с
- частота	1 Гц
- скорость света в вакууме	=2,998·108м/с
	- относительный показатель преломления
- абсолютные показатели преломления
	- разность хода
	- период решетки
	- фокусное расстояние линзы
- расстояние до изображения
- расстояние до предмета
	- увеличение
- оптическая сила линзы	1 дптр
	- масса покоя
- релятивистская масса
- релятивистский импульс
- изменение массы
- изменение энергии
- полная энергия тела

КВАНТОВАЯ ФИЗИКА