FALE ELEKTROMAGNETYCZNE

Tajemnice fizyki

fale elektromagnetyczne

O fali elektromagnetycznej mówimy odniesieniu do zmiennego pola elektrycznego i magnetycznego W II połowie XIX wieku teorię rozchodzenia się fal opracował James Clerk Maxwell. Fale elektromagnetyczne odkrył Heinrich Hertz w 1886 roku, a teoria Maxwella została potwierdzona.

co to jest fala elektromagnetyczna?

Fala elektromagnetyczna to rozchodzenie się zmiennych pół elektrycznych i magnetycznych w przestrzeni. Aby wzbudzić falę elektromagnetyczną, trzeba w jakimś miejscu wywołać zmianę pola magnetycznego lub elektrycznego.

FALE ELEKTROMAGNETYCZNE

Do fal elektromagnetycznych zalicza się: fale radiowe, mikrofale, podczerwień, światło widzialne, ultrafiolet, promieniowanie rentgenowskie i promieniowanie gamma. Podane fale różnią się między sobą długością i częstotliwością.

Długość fali i częstotliwość są do siebie odwrotnie proporcjonalne:

λ=vf

gdzie: λ – długość fali; v – prędkość rozchodzenia się fali; f – częstotliwość fali.

W próżni wszystkie rodzaje fal elektromagnetycznych rozchodzą się z jednakową prędkością (c), która wynosi 3·108ms.

Fale radiowe i telewizyjne mają najmniejsze częstotliwości. Są wykorzystywane przede wszystkim w komunikacji. Ze względu na długość fale radiowe dzieli się na długie i krótkie. Na tzw. falach krótkich nadają rozgłośnie radiowe, które wykorzystują różne częstotliwości nadawania dla różnych miejsc w kraju. Są też stacje, które na obszarze całej Polski nadają na jednej częstotliwości – wtedy wykorzystywane są tzw. fale długie. Dzięki nim można odbierać programy stacji radiowych z innych krajów europejskich.

Mikrofale są wytwarzane przez specjalne lampy elektronowe. Mikrofale rozchodzą się bez problemów w powietrzu, nawet przy niesprzyjających warunkach atmosferycznych (mgła, opady). Dzięki temu znalazły zastosowanie w radarach – urządzeniach służących do określania położenia. Radary stosuje się w meteorologii, np. do śledzenia chmur deszczowych. Mikrofale znalazły zastosowanie także w łączności radioliniowej i satelitarnej.

Promieniowanie podczerwone jest wysyłane przez wszystkie ciała o temperaturze wyższej niż zero absolutne. Źródłem podczerwieni jest rozgrzane żelazko, żarówka, skóra człowieka, Słońce itp.

Dzięki temu, że ciało człowieka jest źródłem podczerwieni, w nocy można prowadzić obserwacje za pomocą noktowizorów i kamer termowizyjnych. Powierzchnie ciał stałych i cieczy nagrzewają się dzięki podczerwieni, ponieważ częstotliwość fali i częstotliwość drgań cząsteczek ciał stałych i cieczy są zbliżone. Promieniowanie podczerwone nie ogrzewa gazów, więc astronomowie wykorzystują tę właściwość do obserwacji rodzących się gwiazd w mgławicach. Podczerwień znalazła zastosowanie również w przesyłaniu danych – w aparatach komórkowych IRDA oraz w światłowodach.

FALE ELEKTROMAGNETYCZNE

Światło widzialne, czyli rejestrowane przez ludzki wzrok, mieści się w zakresie od 400 nm do 780 nm. Oko odbiera fale o różnych częstotliwościach i ich złożenia, mózg interpretuje je zaś jako kolory.

FALE ELEKTROMAGNETYCZNE

Ultrafiolet (UV) to promieniowanie, które dociera do nas razem z promieniami słonecznymi. Jest ono niezbędne do wytwarzania witaminy D w organizmie człowieka, ale nadmiar tego promieniowania może grozić poważnymi konsekwencjami. Ultrafiolet to fala elektromagnetyczna o częstotliwości większej od światła widzialnego. Źródłami ultrafioletu są Słońce i lampy kwarcowe. Ma zastosowanie m.in. w sterylizacji pomieszczeń szpitalnych i w kryminalistyce.

W 1895 roku Wilhelm Röntgen odkrył Promieniowanie rentgenowskie (X). Jego źródłem są specjalne lampy. Emitują one promieniowanie w wyniku hamowania rozpędzonych elektronów na metalowej elektrodzie. Promieniowanie rentgenowskie ma szerokie zastosowanie w diagnostyce medycznej (prześwietlenia RTG, mammografia i inne), ponieważ przenika przez skórę i jest pochłaniane przez kości.

FALE ELEKTROMAGNETYCZNE

Promieniowanie gamma jest falą elektromagnetyczną o największej częstotliwości i najmniejszej długości fali. Jest dużo bardziej przenikliwe niż promieniowanie X, może swobodnie przenikać przez papier, tekturę, aluminium. Pochłaniane jest przez warstwę ołowiu. Źródłem tego promieniowania są różne pierwiastki promieniotwórcze. Niektóre z nich stosowane są w medycynie i radioterapii. Więcej temat promieniowania gamma dowiecie się z rozdziałów poświęconych fizyce jądrowej i atomowej.

podsumowanie!

• Fale elektromagnetyczne są falami poprzecznymi, które rozchodzą się z prędkością 300 000 km/s.

• Długość fali (λ) oblicza się ze wzoru: λ=vfgdzie v – prędkość rozchodzenia się fali f – częstotliwość.

• Im większa jest długość fali, tym mniejsza jest jej częstotliwość. Mówimy, że długość i częstotliwość fali są do siebie odwrotnie proporcjonalne.

• Do fal elektromagnetycznych zaliczamy fale radiowe i telewizyjne, mikrofale, podczerwień, światło widzialne, ultrafiolet, promieniowanie rentgenowskie i promieniowanie gamma.

• Fale radiowe mają największą długość fali i najmniejszą częstotliwość. Znalazły zastosowanie w radiofonii i telewizji.

• Mikrofale mają mniejszą długość niż fale radiowe. Stosowane są m.in. w radarach, łączności satelitarnej, kuchenkach mikrofalowych.

• Podczerwień jest emitowana przez ciała ciepłe i gorące, także przez ciało człowieka.

• Ultrafiolet ma większą częstotliwość niż światło widzialne. Źródłem ultrafioletu są lampy kwarcowe i Słońce.

• Promieniowanie rentgenowskie jest przenikliwe, zatrzymuje je warstwa ołowiu.

• Promieniowanie gamma ma największą częstotliwość i jest najbardziej przenikliwe.

Maja Jaśkowiak