Что представляет собой шкала электромагнитных волн

Шкала электромагнитных волн — это

Электромагнитные волны представляют большой интерес для изучения с точки зрения науки. В процессе исследования разных видов излучений рассматривают природу возникновения, свойства, характер, эффект, механизмы проявления и другие параметры явлений. Удобным инструментом и источником информации для научных изысканий в области рассматриваемой темы служит специальная шкала.

В основной состав исследуемых с помощью шкалы волн входят электромагнитные колебания, транспортирующие энергию и информацию. В набор включены разные виды волновых явлений, в том числе:

• радиоволны;
• микроволновое излучение;
• инфракрасный свет;
• видимый световой спектр;
• ультрафиолет;
• рентген;
• гамма-излучение.

Перечисленные формы волн обладают рядом уникальных свойств, интересных в плане практического применения в тех или иных сферах хозяйственной деятельности. Электромагнитное излучение лежит в основе распространенных технологий. На его принципах построены современные системы коммуникаций и связи. К примеру, электромагнитные волны необходимы для организации телевизионных трансляций, сетей беспроводного доступа, проведения диагностических процедур в медицине, навигации по спутникам, построения оптических систем.

По какому принципу построена

Волны электромагнитной природы излучений характеризуются разной длиной и частотой. В зависимости от озвученных параметров их располагают в определенном месте шкалы. Под длиной понимают удаленность пары соседних точек друг от друга в пределах рассматриваемой волны. Частотой измеряют число колебательных движений при реализации волнового процесса за единичный временной интервал. Классификация волн по частоте и длине позволяет выделять их в определенный фрагмент спектра. В результате формируют шкалу.

Что образует шкалу электромагнитных волн

Радиоволны обладают максимальной из представленных длиной волны и минимальной частотой относительно других волн изучаемого спектра. Протяженность такой волны составляет от нескольких единиц до сотен тысяч метров. Микроволны характеризуются меньшей длиной до нескольких сантиметров и повышенной частотой по сравнению с предыдущим типом излучения.

В инфракрасном спектре находятся еще более короткие волны с увеличенными показателями частоты относительно аналогичных параметров микроволн. Длина рассматриваемых типов волнового излучения колеблется от нескольких микрометров до некоторого количества миллиметров. Видимый свет доступен для зрительных органов человека. Различаемые глазом волны обладают протяженностью 400-700 нанометров.

Ультрафиолет отличается меньшей длиной волн до нескольких сотен нанометров и превышает предыдущий вид излучения по величине частоты. Рентгеновское излучение обладает сравнительно короткими волнами и высокой частотой. Минимальные параметры протяженности волн характерны для гамма-лучей. Данный параметр измеряют в фемтометрах и пикометрах.

Видимая и невидимая зоны шкалы

В спектре присутствуют видимая зона и диапазон, волны в котором не различимы для человеческого глаза. В первом случае излучение воспринимается зрительными органами людей в зависимости от персональных физиологических особенностей и соответствует интервалу \( \lambda =0,38-0,76\ мкм.\) Несложно с помощью закономерностей, известных из физики, посчитать частоту видимого волнового диапазона. С точки зрения оптики предусмотрено два типа частот. Расчет круговой частоты выполняют по формуле:

\(\omega =\frac{2\pi }{T}\)

Здесь за Т обозначают период колебательного движения волны.

Другой вид частоты \(\nu\) связывают с периодичностью колебаний с помощью следующего математического соотношения:

\(\nu =\frac{1}{T}\)

Таким образом, рассматриваемые показатели допустимо объединить в общем выражении путем несложных преобразований:

\(\omega =2\pi \nu \left(2.3\right)\)

При известной величине скорости \(c=3\cdot {10}^8\frac{м}{с}\)c, с которой перемещаются электромагнитные волны в вакуумной среде, допустимо составить такое уравнение:

\(\lambda =cT\to T=\frac{\lambda }{c}\)

В результате при исследовании пределов видимой зоны излучения справедливо следующее соотношение:

\(\nu =\frac{c}{\lambda },\ \omega =2\pi \frac{c}{\lambda }\)

Путем подстановки известной длины различимого волнового излучения можно рассчитать искомые характеристики:

\({\nu }_1=\frac{3\cdot {10}^8}{0,38\cdot {10}^{-6}}=7,9\cdot {10}^{14}\left(Гц\right),\ {\nu }_2=\frac{3\cdot {10}^8}{0,76\cdot {10}^{-6}}=3,9\cdot {10}^{14}\left(Гц\right).\)

\({\omega }_1=2\cdot 3,14\cdot 7,9\cdot {10}^{14}=5\cdot {10}^{15}\left(с^{-1}\right),{\omega }_1=2\cdot 3,14\cdot 3,9\cdot {10}^{14}=2,4\cdot {10}^{15}\left(с^{-1}\right).\)

Применение шкалы

Шкалу электромагнитных волн применяют в разных отраслях науки и прикладной деятельности. Те или иные форматы волновых процессов используют при построении современных коммуникационных сетей и каналов связи. Посредством радиоволн и микроволн передают сигналы, транслируемые по радио и телевидению, реализуют проекты сотовой и беспроводной связи, подключают спутниковый доступ. С помощью таких систем происходит информационный обмен и передача сигналов на значительные расстояния, в том числе, без необходимости в прокладке проводов.

Разнообразные типы излучений используют в медицинской сфере. Оборудование, в основе которого волновые явления, незаменимо в процессе диагностики и терапии заболеваний. Посредством рентгена получают снимки внутренних органов и скелета. Ультразвуком исследуют жизненноважные системы и ткани организма. Распространена радиотерапия в программах лечения опухолевых болезней.

Возможности и свойства волнового излучения служат предметом изучения в таких направлениях, как оптика и фотоника. Результаты исследований в этой области используют при создании и изготовлении оптической аппаратуры, измерительных приборов и другого высокоточного оборудования. Электромагнитные волны необходимы для реализации технологий генерации и транспортировки электрической энергии. Специальные панели используют для преобразования солнечного излучения в электричество.