Електромагнетна осцилација: својства и скала. Од радија до рендгена

Данас ћемо вам рећи које су електромагнетске осцилације, како су откривене и зашто су толико важне у животима људи.

Мермер и светло

Чудно је да је историја проучавања фотона светлости почела у древној Грчкој. Радозналост научника прошлих времена присилила их је да постављају питања:

1. Шта је ствар?
2. Зашто се дрво разликује од камена?
3. Како се живе ствари виде?
4. Како се сунце разликује од Месеца?

Али алати античког света били су веома примитивни. Човек се морао ослонити на своја осећања и доносити закључке само уз помоћ апстрактних закључака. Један научник је приметио да мермерне плоче, на којима се стопала многа стопала, временом мењају облик. Кораци на свим јавним зградама, на примјер, храмови, форуми, стадиони, морали су се периодично мијењати. Дакле, свака нога узима дио честице камена. Схватање да се супстанца састоји од ситних честица довело је до таквог концепта као “електромагнетне осцилације”.

Струја и компас

Године 1820. дански научник Оерстед открио је да магнет мијења положај полова поред проводника укљученог у мрежу. Људи са компаса се користе вековима, струја је недавно откривено. Веза између њих је тада постала сензација. Експерименти су наставили Фарадеј. Овај научник није само доказао блиску везу између магнетних и електричних поља, већ је и установио: струја узрокује оба поља. Тако је утврђено да се електромагнетске осцилације генеришу покретним набојем.

Својства електромагнетних таласа

Чак и касније, на почетку двадесетог века, научници су морали да признају: кванти електромагнетског поља су били таласи и честице истовремено. Као материјални објекти, они имају масу и преносе импулс. Али фотони су необичне честице. Немају масу за одмор. То јест, фотони постоје искључиво у кретању кроз простор. Чим их супстанца апсорбује, они губе своју индивидуалност.

Као и таласи, електромагнетни таласи имају следеће особине:

• фреквенција;
• таласна дужина;
• амплитуде

Најчешћи пример фотона је светлост.

Светло и боја

Обично реч „светло“ људи представљају потоци сунчеве светлости. У очима човека, њима недостаје боја. Али таласна дужина и период електромагнетних осцилација постављају сенку. Зашто онда лампа или сунце изгледају беле? Овај ефекат је последица мешања фотона из целокупног емисионог спектра извора. Када електромагнетну енергију генерише лампа која штеди енергију, чини се да је светлост особе „топла“ или „хладна“, али бела. У ствари, мешавина гасова емитује читав спектар фотона са различитим таласним дужинама.

Таласна скала: од Кс-зрака до радија

Зависно од тога таласна дужина Сви електромагнетски таласи су подељени у неколико области. Скала електромагнетних таласа обухвата, у реду, смањену таласну дужину:

1. Радио таласи. Дају нам звук музике, вести и филмова. Не ради се о интернетским каналима, већ о традиционалном радију и телевизији.
2. Терахерц (или микроталасно) зрачење. До недавно, овај опсег се није издвајао од радио таласа. Генератори терахерц валова једноставно нису постојали. Али сада постоје и користи: скенери на аеродромима и железничким станицама користе овај одређени опсег. Такво зрачење није штетно за људе, и добро разликује жељезне предмете у врећицама и путницима.
3. Инфрацрвено (или термално) зрачење. Свака топлота се преноси овим таласима. Кријес, свијећа, сунце, људи су генератори. Неке пустињске животиње имају инфрацрвени вид. По правилу, то су ноћни предатори који могу разликовати топлија тијела живих бића на позадини хладног камења и пијеска.
4. Видљиви спектар Све боје дуге које људско око може да опази припада овој области. На целој скали, видљиви спектар заузима веома мали део. Није јасно зашто нам је еволуциони механизам дао могућност да видимо тај начин.
5. Ултраљубичасти таласи. Особа добива препланулост због њих. Они су корисни јер су смртоносни: ултраљубичасти ефекти учинковито убијају бактерије и микроорганизме. Али недостатак ултраљубичастих зрака (на примјер, међу народима Сјевера) може узроковати озбиљне здравствене проблеме.
6. Рендгенски таласи. Они се емитују или успоравањем врло брзих електрона или "избацивањем" електрона из унутрашње љуске великог атома. Корисно за истраживање структуре материје.
7. Гама зраке. Произведено нуклеарном реакцијом.

Електромагнетни таласи изван ултраљубичастог опсега су штетни за људе. Међутим, постоји хипотеза да без њих живот не би могао настати.

Оквири и хоризонти

Немојте мислити да, пошто постоји скала, у њој је све јасно и разумљиво. Границе опсега су нејасне. На пример Кс-зраке разликује се од гама зрака само у извору поријекла, а фреквенције спектра се јако преклапају. Видљиви спектар се тако зове, јер су ове таласне дужине у стању да опажају људско око. Али сви људи су различити. Неки виде мало више црвене боје, неки виде љубичасту. Видљиви спектар је просечна вредност. Као и сви људи, овај концепт није без грешака.

Око има својство спектралне осетљивости. Максимум лежи у зеленој површини, а ивице скале се сматрају лошијим. Дакле, рубови дуге изгледају замагљени, нејасни. Капи воде током кише преламају електромагнетно зрачење свих таласних дужина које Сунце емитира. Али особа види само мали сегмент ове скале. Још више изненађује што су научна знања превазишла ове границе. Телескопи у Земљиној орбити виде инфрацрвени, ултраљубичасти, рендгенски и гама таласе који емитују удаљене галаксије, црне рупе и квазаре.