41.Электромагнитные волны.Шкала электромагнитных волн

Электромагнитные волны,электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве с конечной скоростью.Диэлектрики способны поглощать электромагнитные волны.Некоторые вещества (например, металл) способны поглощать электромагнитные волны. Электромагнитные волны способны изменять свое направление на границе диэлектрика.Электромагнитные волны являются поперечными волнами. Это означает, что векторы Е и В электромагнитного поля волны перпендикулярны к направлению ее распространения.

Спектр электромагнитного излучения в порядке увеличения частоты составляют:

1) Низкочастотные волны; Низкочастотные волны представляют собой электромагнитные волны, частота колебаний которых не превышает 100 КГц

2) Радиоволны; Радиоволны представляют собой электромагнитные волны, длины которых превосходят 1 мм (частота меньше 3 1011гц = 300 Ггц) и менее 3 км (выше 100 кГц).

Радиоволны делятся на:1. Длинные волны в интервале длин от 3 км до 300 м( частота в диапазоне 105 гц -106гц= 1 МГц);2. Средние волны в интервале длин от 300 м до 100 м (частота в диапазоне 106 гц -3*106гц=3мгц);3. Короткие волны в интервале длин волн от 100м до 10м (частота в диапазоне 3106гц-3107гц=30мгц);4. Ультракороткие волны с длиной волны меньше 10м(частота больше 3107гц=30Мгц).Ультракороткие волны в свою очередь делятся на :а) метровые волны;б) сантиметровые волны;в) миллиметровые волны;

Волны с длиной волны меньше, чем 1 м (частота меньше чем 300мгц) называются микроволнами или волнами сверхвысоких частот(СВЧ - волны).

3) Инфракрасное излучение; Ширина оптического диапазона по частоте составляет примерно 18 октав, на инфракрасное излучение - 11 октав ().

4) Световое излучение;

5) Рентгеновское излучение; Рентгеновское излучение составляют электромагнитные волны с длиной от50 нм до 10-3нм, что соответствует энергии квантов от 20эв до 1Мэв.

6) Гамма излучение. Гамма излучение составляют электромагнитные волны с длиной волны меньше 10-2нм, что соответствует энергии квантов больше 0.1Мэв.

42.Продольные и поперечные волны.Уравнение волны.Характеристики волн.Интерференция волн.Стоячие волны

Продольные волны ─ распространяющееся с конечной скоростью в пространстве переменное взаимодействие материи, которое обычно характеризуется двумя функциями ─ векторной, направленной вдоль потока энергии волны, и скалярной функцией.

Поперечная волна - волна, распространяющаяся в направлении, перпендикулярном к плоскости, в которой происходят колебания частиц среды (в случае упругой волны) или в которой лежат векторы электрического и магнитного поля (для электромагнитной волны).

 уравнением волны

 x=xmsinω⋅(t−rυ)

Из этого выражения видно, что координата х любой точки на расстоянии r от источника волны зависит от величины  rλ, то есть от числа длин волн, укладывающихся на расстоянии r.  x=xmsin(ω⋅t−2πrλ)

Характеристики волн:

Геометрические элементы

Геометрически у волнывыделяют следующие элементы:

гребень волны— множество точек волны с максимальным положительным отклонением от состояния равновесия;

долина (ложбина) волны— множество точек волны с наибольшим отрицательным отклонением от состояния равновесия;

волновая поверхность— множество точек, имеющих в некий фиксированный момент времени одинаковуюфазу колебаний. В зависимости от формы фронта волны выделяют плоские, сферические, эллиптические и другие волны.

Временна́я и пространственная периодичности

Поскольку волновые процессы обусловлены совместным колебанием элементов динамической системы (осцилляторов, элементарных объёмов), они обладают как свойствами колебаний своих элементов, так и свойствами совокупности этих колебаний. К первым относится временная периодичность — скорость изменения фазы с течением времени в какой-то заданной точке, называемую частотойволны; К волновым свойствам относится пространственная периодичность — скорость изменения фазы (запаздывание процесса во времени) в определённый момент времени с изменением координаты —длина волныλ.

Временная и пространственная периодичности взаимосвязаны. В упрощённом виде для линейных волн эта зависимость имеет следующий вид[4]:

где c — скорость распространения волны в данной среде.

Для сложных процессов с дисперсией и нелинейностью, данная зависимость применима для каждой частоты спектра, в который может быть разложен любой волновой процесс.

Интенсивность волны

Для характеристики интенсивности волнового процесса используют три параметра: амплитудаволнового процесса,плотность энергииволнового процесса иплотность потока энергии.

Интерференция волн — взаимное увеличение или уменьшение результирующей амплитудыдвух или несколькихкогерентных волнпри их наложении друг на друга.[1]Сопровождается чередованием максимумов (пучностей) и минимумов (узлов) интенсивности в пространстве. Результат интерференции (интерференционная картина) зависит от разностифазнакладывающихся волн.

Стоя́чая волна́ — колебанияв распределённых колебательных системах с характерным расположением чередующихся максимумов (пучностей) и минимумов (узлов)амплитуды. Практически такая волна возникает приотраженияхот преград и неоднородностей в результате наложения отражённой волны на падающую. При этом крайне важное значение имеетчастота,фазаи коэффициент затухания волны в месте отражения.

В случае гармонических колебаний в одномерной среде стоячая волна описывается формулой:

,

где u — возмущения в точке х в момент времени t, —амплитудастоячей волны,— частота , k —волновой вектор,—фаза.