Pada tahun 1864, James Clerk Maxwell meramalkan kemungkinan adanya gelombang elektromagnetik di ruang angkasa. Dia mengajukan pernyataan ini berdasarkan kesimpulan yang muncul dari analisis semua data eksperimen yang diketahui pada waktu itu tentang listrik dan magnet.

Maxwell secara matematis menyatukan hukum elektrodinamika, menghubungkan fenomena listrik dan magnet, dan dengan demikian sampai pada kesimpulan bahwa medan listrik dan magnet yang berubah dari waktu ke waktu menimbulkan satu sama lain.

Awalnya, ia menekankan fakta bahwa hubungan antara fenomena magnet dan listrik tidak simetris, dan memperkenalkan istilah "medan listrik pusaran", menawarkan penjelasannya sendiri yang benar-benar baru untuk fenomena induksi elektromagnetik yang ditemukan oleh Faraday: "setiap perubahan dalam medan magnet menyebabkan munculnya ruang di sekitarnya dari medan listrik pusaran yang memiliki garis-garis gaya tertutup.

Adil, menurut Maxwell, adalah pernyataan sebaliknya bahwa "medan listrik yang berubah menimbulkan medan magnet di ruang sekitarnya", tetapi pernyataan ini pada mulanya tetap hanya hipotesis.

Maxwell menuliskan sistem persamaan matematika yang secara konsisten menggambarkan hukum transformasi timbal balik medan magnet dan listrik, persamaan ini kemudian menjadi persamaan dasar elektrodinamika, dan dikenal sebagai "persamaan Maxwell" untuk menghormati ilmuwan besar yang menuliskannya. . Hipotesis Maxwell, berdasarkan persamaan tertulis, memiliki beberapa kesimpulan yang sangat penting untuk sains dan teknologi, yang diberikan di bawah ini.

Gelombang elektromagnetik benar-benar ada

Di ruang angkasa, gelombang elektromagnetik transversal bisa ada, yang merambat dari waktu ke waktu. Fakta bahwa gelombang transversal ditunjukkan oleh fakta bahwa vektor induksi magnet B dan kuat medan listrik E saling tegak lurus dan keduanya terletak pada bidang yang tegak lurus terhadap arah rambat gelombang elektromagnetik.

Kecepatan rambat gelombang elektromagnetik dalam suatu zat terbatas, dan ditentukan oleh sifat listrik dan magnetik zat yang dilalui gelombang tersebut. Dalam hal ini, panjang gelombang sinusoidal berhubungan dengan kecepatan dengan hubungan eksak tertentu = / f, dan bergantung pada frekuensi f dari osilasi medan. Kecepatan c gelombang elektromagnetik dalam ruang hampa adalah salah satu konstanta fisik dasar - kecepatan cahaya dalam ruang hampa.

Karena Maxwell menyatakan terbatasnya kecepatan rambat gelombang elektromagnetik, ini menciptakan kontradiksi antara hipotesisnya dan teori jarak jauh yang diterima pada waktu itu, yang menurutnya kecepatan rambat gelombang seharusnya tidak terbatas. Oleh karena itu teori Maxwell disebut teori aksi jarak pendek.

Dalam gelombang elektromagnetik, transformasi medan listrik dan medan magnet satu sama lain terjadi secara bersamaan, oleh karena itu kerapatan volumetrik energi magnetik dan energi listrik adalah sama. Oleh karena itu, pernyataan benar bahwa modul kuat medan listrik dan induksi medan magnet saling berhubungan di setiap titik dalam ruang dengan hubungan berikut:

Gelombang elektromagnetik dalam proses perambatannya menciptakan aliran energi elektromagnetik, dan jika kita mempertimbangkan area pada bidang yang tegak lurus dengan arah rambat gelombang, maka dalam waktu singkat sejumlah energi elektromagnetik akan bergerak melaluinya. Kerapatan fluks energi elektromagnetik adalah jumlah energi yang dibawa oleh gelombang elektromagnetik melalui permukaan suatu satuan luas per satuan waktu. Dengan mengganti nilai kecepatan, serta energi magnet dan listrik, kita dapat memperoleh ekspresi untuk kerapatan fluks dalam besaran E dan B.

Karena arah rambat energi gelombang bertepatan dengan arah kecepatan rambat gelombang, fluks energi yang merambat dalam gelombang elektromagnetik dapat ditentukan menggunakan vektor yang diarahkan dengan cara yang sama seperti kecepatan rambat gelombang. Vektor ini disebut "vektor Poynting" - untuk menghormati fisikawan Inggris Henry Poynting, yang pada tahun 1884 mengembangkan teori propagasi aliran energi medan elektromagnetik. Kerapatan fluks energi gelombang diukur dalam W/sq.m.

Ketika medan listrik bekerja pada suatu zat, arus kecil muncul di dalamnya, yang merupakan gerakan teratur partikel bermuatan listrik. Arus dalam medan magnet gelombang elektromagnetik ini dikenai aksi gaya Ampere, yang diarahkan jauh ke dalam zat. gaya Ampere dan menghasilkan tekanan sebagai hasilnya.

Fenomena ini kemudian, pada tahun 1900, diselidiki dan dikonfirmasi secara eksperimental oleh fisikawan Rusia Pyotr Nikolaevich Lebedev, yang karya eksperimentalnya sangat penting untuk mengkonfirmasi teori elektromagnetisme Maxwell dan penerimaan serta persetujuannya di masa depan.

Fakta bahwa gelombang elektromagnetik memberikan tekanan memungkinkan untuk menilai keberadaan impuls mekanis dalam medan elektromagnetik, yang dapat dinyatakan untuk satuan volume dalam hal kerapatan volumetrik energi elektromagnetik dan kecepatan rambat gelombang dalam ruang hampa:

Karena momentum dikaitkan dengan pergerakan massa, konsep seperti massa elektromagnetik dapat diperkenalkan, dan kemudian untuk volume satuan rasio ini (sesuai dengan SRT) akan mengambil karakter hukum alam universal, dan akan menjadi berlaku untuk badan material apa pun, terlepas dari bentuk materinya. Dan medan elektromagnetik kemudian mirip dengan benda material - ia memiliki energi W, massa m, momentum p dan kecepatan rambat terbatas v. Artinya, medan elektromagnetik adalah salah satu bentuk materi yang benar-benar ada di alam.

Untuk pertama kalinya pada tahun 1888, Heinrich Hertz secara eksperimental mengkonfirmasi teori elektromagnetik Maxwell. Dia secara empiris membuktikan realitas gelombang elektromagnetik dan mempelajari sifat-sifatnya seperti pembiasan dan penyerapan di berbagai media, serta pemantulan gelombang dari permukaan logam.

Hertz mengukur panjang gelombang, dan menunjukkan bahwa kecepatan rambat gelombang elektromagnetik sama dengan kecepatan cahaya. Karya eksperimental Hertz adalah langkah terakhir menuju pengakuan teori elektromagnetik Maxwell. Tujuh tahun kemudian, pada tahun 1895, fisikawan Rusia Alexander Stepanovich Popov menggunakan gelombang elektromagnetik untuk menciptakan komunikasi nirkabel.

Di sirkuit DC, muatan bergerak dengan kecepatan konstan, dan gelombang elektromagnetik dalam hal ini tidak terpancar ke luar angkasa. Agar radiasi terjadi, perlu menggunakan antena di mana arus bolak-balik, yaitu arus yang dengan cepat mengubah arahnya, tereksitasi.

Dalam bentuknya yang paling sederhana, dipol listrik berukuran kecil cocok untuk memancarkan gelombang elektromagnetik, di mana momen dipol akan berubah dengan cepat seiring waktu. Dipol semacam itu yang sekarang disebut "dipol Hertzian", yang ukurannya beberapa kali lebih kecil dari panjang gelombang yang dipancarkannya.

Ketika dipancarkan oleh dipol Hertzian, fluks maksimum energi elektromagnetik jatuh pada bidang yang tegak lurus terhadap sumbu dipol. Tidak ada energi elektromagnetik yang dipancarkan sepanjang sumbu dipol. Dalam eksperimen Hertz yang paling penting, dipol dasar digunakan baik untuk memancarkan dan menerima gelombang elektromagnetik, dan keberadaan gelombang elektromagnetik telah dibuktikan.

Gelombang elektromagnetik, menurut fisika, termasuk yang paling misterius. Di dalamnya, energi benar-benar menghilang entah dari mana, muncul entah dari mana. Tidak ada objek serupa lainnya dalam semua sains. Bagaimana semua transformasi ajaib ini terjadi?

Elektrodinamika Maxwell

Semuanya dimulai dengan fakta bahwa ilmuwan Maxwell pada tahun 1865, mengandalkan karya Faraday, menurunkan persamaan medan elektromagnetik. Maxwell sendiri percaya bahwa persamaannya menggambarkan torsi dan tegangan gelombang di eter. Dua puluh tiga tahun kemudian, Hertz secara eksperimental menciptakan gangguan semacam itu dalam medium, dan berhasil tidak hanya dalam mendamaikannya dengan persamaan elektrodinamika, tetapi juga dalam memperoleh hukum yang mengatur penyebaran gangguan ini. Kecenderungan aneh telah muncul untuk menyatakan setiap gangguan yang bersifat elektromagnetik sebagai gelombang Hertzian. Namun, radiasi ini bukan satu-satunya cara untuk melakukan transfer energi.

Koneksi tanpa kabel

Sampai saat ini, opsi yang memungkinkan untuk implementasi komunikasi nirkabel tersebut meliputi:

Kopling elektrostatik, juga disebut kapasitif;

induksi;

saat ini;

Koneksi Tesla, yaitu koneksi gelombang kerapatan elektron di sepanjang permukaan konduktif;

Rentang terluas dari pembawa paling umum, yang disebut gelombang elektromagnetik - dari frekuensi ultra-rendah hingga radiasi gamma.

Perlu mempertimbangkan jenis koneksi ini secara lebih rinci.

Ikatan elektrostatik

Kedua dipol digabungkan kekuatan listrik di ruang angkasa, yang merupakan konsekuensi dari hukum Coulomb. Jenis koneksi ini berbeda dari gelombang elektromagnetik dengan kemampuan untuk menghubungkan dipol ketika mereka berada di jalur yang sama. Dengan bertambahnya jarak, kekuatan koneksi melemah, dan pengaruh kuat dari berbagai gangguan juga diamati.

kopling induktif

Berdasarkan medan magnet nyasar induktansi. Diamati antara benda-benda yang memiliki induktansi. Penerapannya cukup terbatas karena aksi jarak pendek.

Koneksi saat ini

Karena penyebaran arus dalam media penghantar, interaksi tertentu dapat terjadi. Jika arus dilewatkan melalui terminal (sepasang kontak), maka arus yang sama ini dapat dideteksi pada jarak yang cukup jauh dari kontak. Inilah yang disebut efek penyebaran arus.

koneksi Tesla

Fisikawan terkenal Nikola Tesla menemukan komunikasi menggunakan gelombang pada permukaan konduktif. Jika di suatu tempat di pesawat kerapatan pembawa muatan terganggu, maka pembawa ini akan mulai bergerak, yang akan cenderung mengembalikan keseimbangan. Karena pembawa memiliki sifat inersia, pemulihan memiliki karakter gelombang.

Koneksi elektromagnetik

Radiasi gelombang elektromagnetik dibedakan oleh aksi jarak jauh yang sangat besar, karena amplitudonya berbanding terbalik dengan jarak ke sumbernya. Metode komunikasi nirkabel inilah yang paling banyak digunakan. Tapi apa itu gelombang elektromagnetik? Pertama, Anda perlu membuat penyimpangan singkat ke dalam sejarah penemuan mereka.

Bagaimana gelombang elektromagnetik "muncul"?

Semuanya dimulai pada tahun 1829, ketika fisikawan Amerika Henry menemukan gangguan dalam pelepasan listrik dalam percobaan dengan stoples Leyden. Pada tahun 1832, fisikawan Faraday menyarankan adanya proses seperti gelombang elektromagnetik. Maxwell menciptakan persamaan elektromagnetismenya yang terkenal pada tahun 1865. Pada akhir abad kesembilan belas, ada banyak upaya yang berhasil untuk menciptakan komunikasi nirkabel menggunakan induksi elektrostatik dan elektromagnetik. Penemu terkenal Edison datang dengan sistem yang memungkinkan penumpang kereta api untuk mengirim dan menerima telegram saat kereta sedang bergerak. Pada tahun 1888, G. Hertz dengan tegas membuktikan bahwa gelombang elektromagnetik muncul menggunakan alat yang disebut vibrator. Hertz melakukan percobaan pada transmisi sinyal elektromagnetik dari jarak jauh. Pada tahun 1890, insinyur dan fisikawan Prancis Branly menemukan alat untuk merekam radiasi elektromagnetik. Selanjutnya, perangkat ini disebut "konduktor radio" (koherer). Pada tahun 1891-1893, Nikola Tesla menjelaskan prinsip dasar pelaksanaan transmisi sinyal jarak jauh dan mematenkan antena tiang, yang merupakan sumber gelombang elektromagnetik. Manfaat lebih lanjut dalam studi gelombang dan implementasi teknis produksi dan penerapannya dimiliki oleh fisikawan dan penemu terkenal seperti Popov, Marconi, de Maur, Lodge, Mirhead, dan banyak lainnya.

Konsep "gelombang elektromagnetik"

Gelombang elektromagnetik adalah fenomena yang merambat di ruang angkasa dengan kecepatan tertentu dan merupakan medan listrik dan magnet bolak-balik. Karena medan magnet dan listrik saling terkait erat satu sama lain, mereka membentuk medan elektromagnetik. Dapat juga dikatakan bahwa gelombang elektromagnetik adalah gangguan medan, dan selama perambatannya, energi yang dimiliki medan magnet diubah menjadi energi medan listrik dan sebaliknya, menurut elektrodinamika Maxwell. Secara lahiriah, ini mirip dengan perambatan gelombang lain di media lain, tetapi ada juga perbedaan yang signifikan.

Apa perbedaan antara gelombang elektromagnetik dan lainnya?

Energi gelombang elektromagnetik merambat dalam medium yang agak sulit dipahami. Untuk membandingkan gelombang-gelombang ini dan gelombang-gelombang lainnya, kita perlu memahami jenis media propagasi apa yang sedang kita bicarakan. Diasumsikan bahwa ruang intra-atomik diisi dengan eter listrik - media tertentu, yang merupakan dielektrik absolut. Semua gelombang selama perambatan menunjukkan transisi energi kinetik menjadi energi potensial dan sebaliknya. Pada saat yang sama, energi maksimum ini digeser dalam ruang dan waktu relatif satu sama lain sebesar seperempat dari total periode gelombang. Dalam hal ini, energi gelombang rata-rata, yang merupakan jumlah dari energi potensial dan kinetik, adalah nilai konstan. Tetapi dengan gelombang elektromagnetik, situasinya berbeda. Energi medan magnet dan listrik mencapai nilai maksimumnya secara bersamaan.

Bagaimana gelombang elektromagnetik dihasilkan?

Materi gelombang elektromagnetik adalah medan listrik (eter). Medan bergerak terstruktur dan terdiri dari energi gerakannya dan energi listrik medan itu sendiri. Oleh karena itu, energi potensial gelombang berhubungan dengan energi kinetik dan sefasa. Sifat gelombang elektromagnetik adalah medan listrik periodik yang berada dalam keadaan gerak translasi di ruang angkasa dan bergerak dengan kecepatan cahaya.

Arus perpindahan

Ada cara lain untuk menjelaskan apa itu gelombang elektromagnetik. Diasumsikan bahwa arus perpindahan muncul dalam eter selama pergerakan medan listrik yang tidak homogen. Mereka muncul, tentu saja, hanya untuk pengamat luar yang diam. Pada saat parameter seperti kekuatan medan listrik mencapai maksimum, arus perpindahan pada titik tertentu dalam ruang akan berhenti. Dengan demikian, pada tegangan minimum, gambar sebaliknya diperoleh. Pendekatan ini menjelaskan sifat gelombang radiasi elektromagnetik, karena energi medan listrik ternyata digeser oleh seperempat periode sehubungan dengan arus perpindahan. Kemudian kita dapat mengatakan bahwa gangguan listrik, atau lebih tepatnya energi gangguan, diubah menjadi energi arus perpindahan dan sebaliknya dan merambat secara gelombang dalam media dielektrik.

Gelombang elektromagnetik adalah hasil dari perdebatan bertahun-tahun dan ribuan percobaan. Bukti adanya kekuatan-kekuatan asal alam yang dapat menghidupkan masyarakat saat ini. Ini adalah penerimaan sebenarnya dari kebenaran sederhana - kita tahu terlalu sedikit tentang dunia tempat kita tinggal.

Fisika adalah ratu di antara ilmu-ilmu alam, mampu menjawab pertanyaan tentang asal usul tidak hanya kehidupan, tetapi juga dunia itu sendiri. Ini memberi para ilmuwan kemampuan untuk mempelajari medan listrik dan magnet, interaksi yang menghasilkan EMW (gelombang elektromagnetik).

Apa itu gelombang elektromagnetik?

Belum lama ini, film “War of the Currents” (2018) telah dirilis di layar negara kita, di mana, dengan sentuhan fiksi, menceritakan tentang perselisihan antara dua ilmuwan besar Edison dan Tesla. Yang satu mencoba membuktikan manfaat arus searah, yang lain - dari arus bolak-balik. Pertempuran panjang ini baru berakhir pada tahun ketujuh abad kedua puluh satu.

Di awal "pertempuran", ilmuwan lain, yang mengerjakan teori relativitas, menggambarkan listrik dan magnet sebagai fenomena serupa.

Pada tahun ketiga puluh abad kesembilan belas, fisikawan kelahiran Inggris Faraday menemukan fenomena induksi elektromagnetik dan memperkenalkan istilah kesatuan medan listrik dan magnet. Ia juga mengklaim bahwa pergerakan di medan ini dibatasi oleh kecepatan cahaya.

Beberapa saat kemudian, teori ilmuwan Inggris Maxwell mengatakan bahwa listrik menyebabkan efek magnet, dan magnet menyebabkan munculnya medan listrik. Karena kedua medan ini bergerak dalam ruang dan waktu, mereka membentuk gangguan - yaitu, gelombang elektromagnetik.

Sederhananya, gelombang elektromagnetik adalah gangguan spasial dari medan elektromagnetik.

Secara eksperimental, keberadaan EMW dibuktikan oleh ilmuwan Jerman Hertz.

Gelombang elektromagnetik, sifat dan karakteristiknya

Gelombang elektromagnetik dicirikan oleh faktor-faktor berikut:

• panjang (jangkauan cukup lebar);
• frekuensi;
• intensitas (atau amplitudo osilasi);
• jumlah energi.

Properti utama dari semua radiasi elektromagnetik adalah panjang gelombang (dalam ruang hampa), yang biasanya ditentukan dalam nanometer untuk spektrum cahaya tampak.

Setiap nanometer mewakili seperseribu mikrometer dan diukur dengan jarak antara dua puncak berurutan (simpul).

Frekuensi radiasi yang sesuai dari gelombang adalah jumlah osilasi sinusoidal dan berbanding terbalik dengan panjang gelombang.

Frekuensi biasanya diukur dalam Hertz. Dengan demikian, panjang gelombang yang lebih panjang sesuai dengan frekuensi radiasi yang lebih rendah, dan panjang gelombang yang lebih pendek sesuai dengan frekuensi radiasi yang lebih tinggi.

Sifat utama gelombang:

• pembiasan;
• refleksi;
• penyerapan;
• gangguan.

kecepatan gelombang elektromagnetik

Kecepatan sebenarnya dari perambatan gelombang elektromagnetik tergantung pada bahan yang dimiliki medium, kerapatan optiknya, dan adanya faktor seperti tekanan.

Selain itu, bahan yang berbeda memiliki kepadatan "pengemasan" atom yang berbeda, semakin dekat mereka, semakin pendek jarak dan semakin tinggi kecepatannya. Akibatnya, kecepatan gelombang elektromagnetik tergantung pada bahan yang dilaluinya.

Eksperimen serupa dilakukan di penumbuk hadron, di mana instrumen utama pengaruhnya adalah partikel bermuatan. Studi tentang fenomena elektromagnetik terjadi di sana pada tingkat kuantum, ketika cahaya didekomposisi menjadi partikel terkecil - foton. Tapi fisika kuantum adalah topik yang terpisah.

Menurut teori relativitas, kecepatan rambat gelombang tertinggi tidak dapat melebihi kecepatan cahaya. Keterbatasan batas kecepatan dalam tulisannya dijelaskan oleh Maxwell, menjelaskan hal ini dengan adanya medan baru - eter. Ilmu pengetahuan resmi modern belum mempelajari hubungan semacam itu.

Radiasi elektromagnetik dan jenisnya

Radiasi elektromagnetik terdiri dari gelombang elektromagnetik, yang diamati sebagai fluktuasi medan listrik dan magnet, merambat dengan kecepatan cahaya (300 km per detik dalam ruang hampa).

Ketika radiasi EM berinteraksi dengan materi, perilakunya berubah secara kualitatif seiring dengan perubahan frekuensi. Mengapa diubah menjadi:

1. Emisi radio. Pada frekuensi radio dan frekuensi gelombang mikro, radiasi em berinteraksi dengan materi terutama sebagai kumpulan muatan umum yang didistribusikan ke sejumlah besar atom yang terpengaruh.
2. Radiasi infra merah. Tidak seperti radiasi radio dan gelombang mikro frekuensi rendah, pemancar inframerah biasanya berinteraksi dengan dipol yang ada dalam molekul individu, yang, saat bergetar, berubah di ujung ikatan kimia pada tingkat atom.
3. Emisi cahaya tampak. Ketika frekuensi meningkat dalam rentang yang terlihat, foton memiliki energi yang cukup untuk mengubah struktur ikatan dari beberapa molekul individu.
4. Radiasi ultraviolet. Frekuensinya meningkat. Sekarang ada cukup energi dalam foton ultraviolet (lebih dari tiga volt) untuk bekerja ganda pada ikatan molekul, terus-menerus mengatur ulang mereka secara kimiawi.
5. Radiasi pengion. Pada frekuensi tertinggi dan terkecil dalam panjang gelombang. Penyerapan sinar ini oleh materi mempengaruhi seluruh spektrum gamma. Efek yang paling terkenal adalah radiasi.

Apa sumber gelombang elektromagnetik?

Dunia, menurut teori muda tentang asal usul segalanya, muncul berkat dorongan hati. Dia melepaskan energi kolosal, yang disebut ledakan besar. Ini adalah bagaimana gelombang em pertama muncul dalam sejarah alam semesta.

Saat ini, sumber-sumber pembentukan gangguan meliputi:

• emv memancarkan vibrator buatan;
• hasil vibrasi gugus atom atau bagian molekul;
• jika ada dampak pada kulit terluar zat (pada tingkat atom-molekul);
• efek yang mirip dengan cahaya;
• selama peluruhan nuklir;
• akibat perlambatan elektron.

Skala dan penerapan radiasi elektromagnetik

Skala radiasi berarti rentang frekuensi gelombang yang luas dari 3·10 6 10 -2 hingga 10 -9 10 -14 .

Setiap bagian dari spektrum elektromagnetik memiliki berbagai aplikasi dalam kehidupan kita sehari-hari:

1. Gelombang dengan panjang kecil (gelombang mikro). Gelombang listrik ini digunakan sebagai sinyal satelit karena mampu melewati atmosfer bumi. Juga, versi yang sedikit ditingkatkan digunakan untuk memanaskan dan memasak di dapur - ini adalah oven microwave. Prinsip memasaknya sederhana - di bawah pengaruh radiasi gelombang mikro, molekul air diserap dan dipercepat, yang menyebabkan hidangan memanas.
2. Gangguan panjang digunakan dalam teknologi radio (gelombang radio). Frekuensinya tidak memungkinkan awan dan atmosfer melewatinya, berkat radio FM dan televisi yang tersedia bagi kita.
3. Gangguan inframerah berhubungan langsung dengan panas. Hampir tidak mungkin untuk melihatnya. Coba perhatikan tanpa peralatan khusus pancaran sinar dari remote control TV, pusat musik, atau radio Anda di dalam mobil. Perangkat yang mampu membaca gelombang seperti itu digunakan di pasukan negara (perangkat penglihatan malam). Juga di kompor induksi di dapur.
4. Ultraviolet juga berhubungan dengan panas. "Generator" alami yang paling kuat dari radiasi semacam itu adalah matahari. Karena aksi radiasi ultraviolet, cokelat terbentuk pada kulit seseorang. Dalam pengobatan, jenis gelombang ini digunakan untuk mendisinfeksi instrumen, membunuh kuman dan.
5. Sinar gamma adalah jenis radiasi paling kuat di mana gangguan gelombang pendek dengan frekuensi tinggi terkonsentrasi. Energi yang terkandung dalam bagian spektrum elektromagnetik ini memberikan sinar daya tembus yang lebih besar. Berlaku dalam fisika nuklir - damai, senjata nuklir - penggunaan tempur.

Pengaruh gelombang elektromagnetik pada kesehatan manusia

Mengukur dampak emv pada manusia adalah tanggung jawab para ilmuwan. Tetapi Anda tidak perlu menjadi spesialis untuk menilai intensitas radiasi pengion - ini memicu perubahan pada tingkat DNA manusia, yang memerlukan penyakit serius seperti onkologi.

Tak heran dampak merugikan dari bencana Chernobyl dianggap salah satu yang paling berbahaya bagi alam. Beberapa kilometer persegi wilayah yang dulunya indah telah menjadi zona eksklusi total. Hingga akhir abad ini, ledakan di pembangkit listrik tenaga nuklir Chernobyl berbahaya sampai waktu paruh radionuklida berakhir.

Beberapa jenis emv (radio, inframerah, ultraviolet) tidak menyebabkan banyak kerusakan pada seseorang dan hanya menimbulkan ketidaknyamanan. Toh medan magnet bumi praktis tidak kita rasakan, tapi emv dari handphone bisa menyebabkan sakit kepala (berdampak pada sistem saraf).

Untuk melindungi kesehatan Anda dari elektromagnetisme, Anda harus menggunakan tindakan pencegahan yang wajar. Alih-alih bermain game komputer selama ratusan jam, pergilah jalan-jalan.

itu adalah proses propagasi interaksi elektromagnetik di ruang angkasa.
Gelombang elektromagnetik dijelaskan oleh persamaan Maxwell yang umum untuk fenomena elektromagnetik. Bahkan tanpa adanya muatan listrik dan arus di ruang angkasa, persamaan Maxwell memiliki solusi bukan nol. Solusi ini menggambarkan gelombang elektromagnetik.
Dengan tidak adanya muatan dan arus, persamaan Maxwell mengambil bentuk berikut:

,

Dengan menerapkan operasi busuk ke dua persamaan pertama, Anda dapat memperoleh persamaan terpisah untuk menentukan kekuatan medan listrik dan magnet

Persamaan ini memiliki bentuk khas persamaan gelombang. Pemisahan mereka adalah superposisi ekspresi dari tipe berikut:

Dimana - Sebuah vektor tertentu, yang disebut vektor gelombang, ? - angka yang disebut frekuensi siklik, ? - fase. Besaran adalah amplitudo komponen listrik dan magnet dari gelombang elektromagnetik. Mereka saling tegak lurus dan sama dalam nilai absolut. Interpretasi fisik dari masing-masing besaran yang diperkenalkan diberikan di bawah ini.
Dalam ruang hampa, gelombang elektromagnetik bergerak dengan kecepatan yang disebut kecepatan cahaya. Kecepatan cahaya adalah konstanta fisika dasar, yang dilambangkan dengan huruf latin c. Menurut postulat dasar teori relativitas, kecepatan cahaya adalah kecepatan maksimum yang mungkin dari transfer informasi atau gerakan tubuh. Kecepatan ini adalah 299.792.458 m/s.
Gelombang elektromagnetik dicirikan oleh frekuensi. Bedakan frekuensi garis? dan frekuensi siklik? = 2??. Tergantung pada frekuensinya, gelombang elektromagnetik termasuk dalam salah satu rentang spektral.
Karakteristik lain dari gelombang elektromagnetik adalah vektor gelombang. Vektor gelombang menentukan arah rambat gelombang elektromagnetik, serta panjangnya. Nilai mutlak dari vektor angin disebut bilangan gelombang.
Panjang gelombang elektromagnetik? = 2? / k, dimana k adalah bilangan gelombang.
Panjang gelombang elektromagnetik berhubungan dengan frekuensi melalui hukum dispersi. Dalam kekosongan, koneksi ini sederhana:

?? = c.

Rasio ini sering ditulis sebagai

? = c k.

Gelombang elektromagnetik dengan frekuensi dan vektor gelombang yang sama dapat berbeda fase.
Dalam ruang hampa, vektor kekuatan medan listrik dan magnet dari gelombang elektromagnetik harus tegak lurus terhadap arah rambat gelombang. Gelombang seperti ini disebut gelombang transversal. Secara matematis, ini dijelaskan oleh persamaan dan . Selain itu, kekuatan medan listrik dan medan magnet saling tegak lurus dan selalu sama nilai absolutnya di setiap titik dalam ruang: E ​​= H. Jika Anda memilih sistem koordinat sehingga sumbu z berimpit dengan arah rambat gelombang elektromagnetik, ada dua kemungkinan yang berbeda untuk arah vektor kekuatan medan listrik. Jika medan eklektik diarahkan sepanjang sumbu x, maka medan magnet akan diarahkan sepanjang sumbu y, dan sebaliknya. Dua kemungkinan yang berbeda ini tidak saling eksklusif dan sesuai dengan dua polarisasi yang berbeda. Masalah ini dibahas secara lebih rinci dalam artikel Polarisasi gelombang.
Rentang spektral dengan cahaya tampak yang dipilih Tergantung pada frekuensi atau panjang gelombang (jumlah ini terkait), gelombang elektromagnetik diklasifikasikan ke dalam rentang yang berbeda. Gelombang dalam rentang yang berbeda berinteraksi dengan tubuh fisik dengan cara yang berbeda.
Gelombang elektromagnetik dengan frekuensi terendah (atau panjang gelombang terpanjang) disebut sebagai jangkauan radio. Pita radio digunakan untuk mengirimkan sinyal jarak jauh menggunakan radio, televisi, ponsel. Radar beroperasi dalam jangkauan radio. Jangkauan radio dibagi menjadi meter, ditsemeter, sentimeter, milimeter, tergantung pada panjang gelombang elektromagnetik.
Gelombang elektromagnetik cenderung termasuk dalam rentang inframerah. Dalam rentang inframerah terletak radiasi termal tubuh. Registrasi getaran ini adalah dasar untuk pengoperasian perangkat night vision. Gelombang inframerah digunakan untuk mempelajari getaran termal dalam benda dan membantu untuk membangun struktur atom padatan, gas dan cairan.
Radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang 400 nm hingga 800 nm termasuk dalam rentang cahaya tampak. Cahaya tampak memiliki warna yang berbeda tergantung pada frekuensi dan panjang gelombang.
Panjang gelombang kurang dari 400 nm disebut ultraungu. Mata manusia tidak dapat membedakannya, meskipun sifatnya tidak berbeda dengan sifat gelombang pada jarak yang terlihat. Frekuensi tinggi, dan, akibatnya, energi kuanta cahaya semacam itu mengarah pada efek gelombang ultraviolet yang lebih merusak pada objek biologis. Permukaan bumi dilindungi dari efek berbahaya gelombang ultraviolet oleh lapisan ozon. Untuk perlindungan tambahan, alam memberi orang kulit gelap. Namun, manusia membutuhkan sinar ultraviolet untuk menghasilkan vitamin D. Itulah sebabnya orang-orang di garis lintang utara, di mana intensitas gelombang ultraviolet kurang intens, telah kehilangan warna kulit gelap mereka.
Gelombang elektromagnetik frekuensi tinggi adalah sinar-x jangkauan. Disebut demikian karena ditemukan oleh Roentgen, mempelajari radiasi yang terbentuk selama perlambatan elektron. Dalam literatur asing, gelombang seperti itu disebut sinar X menghormati keinginan Roentgen agar sinar tidak memanggilnya dengan namanya. Gelombang sinar-X berinteraksi secara lemah dengan materi, diserap lebih kuat di tempat yang kerapatannya lebih besar. Fakta ini digunakan dalam pengobatan untuk fluorografi sinar-x. Gelombang sinar-X juga digunakan untuk analisis unsur dan studi struktur benda kristal.
memiliki frekuensi tertinggi dan panjang terpendek ?-sinar. Sinar tersebut terbentuk sebagai hasil dari reaksi nuklir dan reaksi antara partikel elementer. ?-sinar memiliki efek destruktif yang besar pada objek biologis. Namun, mereka digunakan dalam fisika untuk mempelajari berbagai karakteristik inti atom.
Energi gelombang elektromagnetik ditentukan oleh jumlah energi medan listrik dan magnet. Kepadatan energi pada titik tertentu dalam ruang diberikan oleh:

.

Kepadatan energi rata-rata waktu sama dengan.

,

Dimana E 0 = H 0 adalah amplitudo gelombang.
Kerapatan fluks energi gelombang elektromagnetik sangat penting. Secara khusus, ini menentukan fluks bercahaya dalam optik. Kerapatan fluks energi gelombang elektromagnetik diberikan oleh vektor Umov-Poynting.

Perambatan gelombang elektromagnetik dalam medium memiliki sejumlah fitur dibandingkan dengan perambatan dalam ruang hampa. Fitur-fitur ini terkait dengan sifat-sifat medium dan umumnya bergantung pada frekuensi gelombang elektromagnetik. Komponen listrik dan magnet dari gelombang menyebabkan polarisasi dan magnetisasi medium. Respons medium ini tidak sama dalam hal frekuensi rendah dan tinggi. Pada frekuensi rendah gelombang elektromagnetik, elektron dan ion zat memiliki waktu untuk merespons perubahan intensitas medan listrik dan magnet. Tanggapan media menelusuri fluktuasi temporal menjadi gelombang. Pada frekuensi tinggi, elektron dan ion zat tidak memiliki waktu untuk bergeser selama periode osilasi medan gelombang, dan oleh karena itu polarisasi dan magnetisasi medium jauh lebih sedikit.
Medan elektromagnetik frekuensi rendah tidak menembus logam, di mana ada banyak elektron bebas, yang dipindahkan dengan cara ini, benar-benar memadamkan gelombang elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik mulai menembus logam pada frekuensi yang melebihi frekuensi tertentu, yang disebut frekuensi plasma. Pada frekuensi yang lebih rendah dari frekuensi plasma, gelombang elektromagnetik dapat menembus lapisan permukaan logam. Fenomena ini disebut efek kulit.
Dalam dielektrik, hukum dispersi gelombang elektromagnetik berubah. Jika gelombang elektromagnetik merambat dengan amplitudo konstan dalam ruang hampa, maka dalam medium mereka meluruh karena penyerapan. Dalam hal ini, energi gelombang ditransfer ke elektron atau ion medium. Secara total, hukum dispersi tanpa adanya efek magnetik berbentuk

Dimana bilangan gelombang k adalah kuantitas kompleks total, bagian imajiner yang menggambarkan penurunan amplitudo gelombang elektromagnetik, adalah permitivitas kompleks yang bergantung pada frekuensi medium.
Pada media anisotropik, arah vektor medan listrik dan medan magnet tidak selalu tegak lurus dengan arah rambat gelombang. Namun, arah vektor induksi listrik dan magnet mempertahankan sifat ini.
Dalam suatu medium, dalam kondisi tertentu, jenis gelombang elektromagnetik lain dapat merambat - gelombang elektromagnetik longitudinal, di mana arah vektor kekuatan medan listrik bertepatan dengan arah perambatan gelombang.
Pada awal abad kedua puluh, untuk menjelaskan spektrum radiasi benda hitam, Max Planck menyarankan bahwa gelombang elektromagnetik dipancarkan oleh kuanta dengan energi yang sebanding dengan frekuensi. Beberapa tahun kemudian, Albert Einstein, menjelaskan fenomena efek fotolistrik, memperluas gagasan ini dengan mengasumsikan bahwa gelombang elektromagnetik diserap oleh kuanta yang sama. Dengan demikian, menjadi jelas bahwa gelombang elektromagnetik dicirikan oleh beberapa sifat yang sebelumnya dikaitkan dengan partikel material, sel darah.
Gagasan ini disebut dualisme gelombang sel darah.

Gelombang elektromagnetik (tabel yang akan diberikan di bawah) adalah gangguan medan magnet dan listrik yang didistribusikan di ruang angkasa. Ada beberapa jenis di antaranya. Fisika adalah studi tentang gangguan ini. Gelombang elektromagnetik terbentuk karena fakta bahwa medan listrik bolak-balik menghasilkan medan magnet, dan ini, pada gilirannya, menghasilkan medan listrik.

Sejarah penelitian

Teori pertama, yang dapat dianggap sebagai versi tertua dari hipotesis tentang gelombang elektromagnetik, setidaknya berasal dari zaman Huygens. Pada periode itu, asumsi mencapai perkembangan kuantitatif yang nyata. Huygens pada 1678 menerbitkan semacam "garis besar" teori - "Risalah tentang Cahaya". Pada 1690, ia juga menerbitkan karya luar biasa lainnya. Ini menguraikan teori refleksi kualitatif, pembiasan dalam bentuk yang masih disajikan di buku teks sekolah ("Gelombang elektromagnetik", kelas 9).

Pada saat yang sama, prinsip Huygens dirumuskan. Dengan bantuannya, menjadi mungkin untuk mempelajari gerakan muka gelombang. Prinsip ini kemudian dikembangkan dalam karya-karya Fresnel. Prinsip Huygens-Fresnel sangat penting dalam teori difraksi dan teori gelombang cahaya.

Pada 1660-an-1670-an, Hooke dan Newton membuat kontribusi eksperimental dan teoritis yang besar untuk penelitian. Siapa penemu gelombang elektromagnetik? Siapa yang melakukan eksperimen yang membuktikan keberadaan mereka? Apa saja jenis gelombang elektromagnetik? Lebih lanjut tentang ini nanti.

Pembenaran Maxwell

Sebelum berbicara tentang siapa yang menemukan gelombang elektromagnetik, harus dikatakan bahwa ilmuwan pertama yang memprediksi keberadaan mereka sama sekali adalah Faraday. Dia mengajukan hipotesisnya pada tahun 1832. Teori ini kemudian dikembangkan oleh Maxwell. Pada tahun 1865 ia menyelesaikan pekerjaan ini. Akibatnya, Maxwell memformalkan teori secara ketat secara matematis, mendukung keberadaan fenomena yang sedang dipertimbangkan. Dia juga menentukan kecepatan rambat gelombang elektromagnetik, yang bertepatan dengan nilai kecepatan cahaya yang digunakan. Ini, pada gilirannya, memungkinkannya untuk memperkuat hipotesis bahwa cahaya adalah salah satu jenis radiasi yang dipertimbangkan.

Penemuan eksperimental

Teori Maxwell menemukan konfirmasinya dalam eksperimen Hertz pada tahun 1888. Di sini harus dikatakan bahwa fisikawan Jerman melakukan eksperimennya untuk menyangkal teori tersebut, terlepas dari pembenaran matematisnya. Namun, berkat eksperimennya, Hertz menjadi orang pertama yang menemukan gelombang elektromagnetik dalam praktiknya. Selain itu, selama eksperimennya, ilmuwan mengungkapkan sifat dan karakteristik radiasi.

Hertz memperoleh osilasi dan gelombang elektromagnetik dengan eksitasi serangkaian pulsa dari aliran yang berubah dengan cepat dalam vibrator menggunakan sumber tegangan yang ditingkatkan. Aliran frekuensi tinggi dapat dideteksi menggunakan loop. Dalam hal ini, frekuensi osilasi akan semakin tinggi, semakin tinggi kapasitansi dan induktansinya. Tetapi pada saat yang sama, frekuensi tinggi bukanlah jaminan aliran yang intens. Untuk melakukan eksperimennya, Hertz menggunakan perangkat yang cukup sederhana, yang sekarang disebut "vibrator Hertz". Perangkat ini adalah rangkaian osilasi tipe terbuka.

Diagram pengalaman Hertz

Registrasi radiasi dilakukan dengan menggunakan vibrator penerima. Perangkat ini memiliki desain yang sama dengan perangkat pemancar. Di bawah pengaruh gelombang elektromagnetik dari medan listrik bolak-balik, osilasi arus dibangkitkan di perangkat penerima. Jika dalam perangkat ini frekuensi alami dan frekuensi aliran bertepatan, maka resonansi muncul. Akibatnya terjadi gangguan pada alat penerima dengan amplitudo yang lebih besar. Peneliti menemukan mereka dengan mengamati percikan api antara konduktor di celah kecil.

Dengan demikian, Hertz menjadi orang pertama yang menemukan gelombang elektromagnetik, membuktikan kemampuannya untuk dipantulkan dengan baik dari konduktor. Dia praktis mendukung pembentukan radiasi berdiri. Selain itu, Hertz menentukan kecepatan rambat gelombang elektromagnetik di udara.

Studi karakteristik

Gelombang elektromagnetik merambat di hampir semua media. Di ruang yang dipenuhi materi, radiasi dalam beberapa kasus dapat didistribusikan dengan cukup baik. Tetapi pada saat yang sama mereka agak mengubah perilaku mereka.

Gelombang elektromagnetik dalam ruang hampa ditentukan tanpa redaman. Mereka didistribusikan melalui jarak yang jauh dan sewenang-wenang. Karakteristik utama gelombang meliputi polarisasi, frekuensi dan panjang. Deskripsi sifat dilakukan dalam kerangka elektrodinamika. Namun, cabang fisika yang lebih spesifik berurusan dengan karakteristik radiasi di wilayah spektrum tertentu. Ini termasuk, misalnya, optik.

Bagian energi tinggi berkaitan dengan studi radiasi elektromagnetik keras dari ujung spektral panjang gelombang pendek. Dengan mempertimbangkan ide-ide modern, dinamika tidak lagi menjadi disiplin independen dan digabungkan dalam satu teori.

Teori yang diterapkan dalam studi properti

Saat ini, ada berbagai metode yang berkontribusi pada pemodelan dan studi tentang manifestasi dan sifat getaran. Yang paling mendasar dari teori yang telah terbukti dan lengkap adalah elektrodinamika kuantum. Darinya, melalui penyederhanaan tertentu, dimungkinkan untuk memperoleh metode berikut, yang banyak digunakan di berbagai bidang.

Deskripsi radiasi frekuensi relatif rendah dalam medium makroskopik dilakukan dengan menggunakan elektrodinamika klasik. Ini didasarkan pada persamaan Maxwell. Pada saat yang sama, ada penyederhanaan dalam aplikasi yang diterapkan. Sebuah studi optik menggunakan optik. Teori gelombang digunakan dalam kasus di mana beberapa bagian dari sistem optik berukuran dekat dengan panjang gelombang. Optik kuantum digunakan ketika proses hamburan dan penyerapan foton sangat penting.

Teori optik geometris adalah kasus pembatas di mana panjang gelombang dibiarkan diabaikan. Ada juga beberapa bagian terapan dan fundamental. Ini termasuk, misalnya, astrofisika, biologi persepsi visual dan fotosintesis, dan fotokimia. Bagaimana klasifikasi gelombang elektromagnetik? Tabel yang menggambarkan distribusi ke dalam kelompok disajikan di bawah ini.

Klasifikasi

Ada rentang frekuensi gelombang elektromagnetik. Tidak ada transisi yang tajam di antara mereka, terkadang mereka saling tumpang tindih. Batas-batas di antara mereka agak sewenang-wenang. Karena kenyataan bahwa aliran didistribusikan secara terus menerus, frekuensi secara kaku dikaitkan dengan panjang. Di bawah ini adalah rentang gelombang elektromagnetik.

Radiasi ultrashort biasanya dibagi menjadi mikrometer (submilimeter), milimeter, sentimeter, desimeter, meter. Jika radiasi elektromagnetik kurang dari satu meter, maka itu biasa disebut osilasi frekuensi ultra-tinggi (SHF).

Jenis gelombang elektromagnetik

Di atas adalah rentang gelombang elektromagnetik. Apa saja jenis-jenis aliran? Kelompok ini mencakup sinar gamma dan sinar-x. Pada saat yang sama, harus dikatakan bahwa sinar ultraviolet dan bahkan sinar tampak mampu mengionisasi atom. Batas-batas di mana fluks gamma dan sinar-x berada ditentukan agak bersyarat. Batas 20 eV - 0,1 MeV diterima sebagai orientasi umum. Fluks gamma dalam arti sempit dipancarkan oleh nukleus, sinar-X dipancarkan oleh kulit atom elektron dalam proses merobohkan elektron dari orbit rendah. Namun, klasifikasi ini tidak berlaku untuk radiasi keras yang dihasilkan tanpa partisipasi inti dan atom.

Aliran sinar-X terbentuk ketika partikel bermuatan cepat (proton, elektron, dll.) melambat dan sebagai akibat dari proses yang terjadi di dalam kulit elektron atom. Osilasi gamma muncul sebagai akibat dari proses di dalam inti atom dan selama transformasi partikel elementer.

aliran radio

Karena nilai panjang yang besar, gelombang ini dapat dianggap tanpa memperhitungkan struktur atomistik medium. Satu-satunya pengecualian adalah aliran terpendek, yang berdekatan dengan wilayah spektrum inframerah. Dalam jangkauan radio, sifat kuantum osilasi memanifestasikan dirinya agak lemah. Namun demikian, mereka harus diperhitungkan, misalnya, ketika menganalisis standar waktu dan frekuensi molekuler selama pendinginan peralatan hingga suhu beberapa kelvin.

Sifat kuantum juga diperhitungkan saat menjelaskan osilator dan amplifier dalam rentang milimeter dan sentimeter. Aliran radio terbentuk selama pergerakan arus bolak-balik melalui konduktor dengan frekuensi yang sesuai. Gelombang elektromagnetik yang lewat di ruang angkasa menggairahkan gelombang yang sesuai. Properti ini digunakan dalam desain antena di teknik radio.

Aliran yang terlihat

Radiasi ultraviolet dan inframerah yang terlihat dalam arti luas adalah apa yang disebut bagian optik dari spektrum. Pemilihan wilayah ini ditentukan tidak hanya oleh kedekatan zona yang sesuai, tetapi juga oleh kesamaan instrumen yang digunakan dalam studi dan dikembangkan terutama selama studi cahaya tampak. Ini termasuk, khususnya, cermin dan lensa untuk memfokuskan radiasi, kisi difraksi, prisma, dan lain-lain.

Frekuensi gelombang optik sebanding dengan frekuensi molekul dan atom, dan panjangnya sebanding dengan jarak antarmolekul dan ukuran molekul. Oleh karena itu, fenomena yang disebabkan oleh struktur atomistik materi menjadi signifikan di daerah ini. Untuk alasan yang sama, cahaya, bersama dengan sifat gelombang, juga memiliki sifat kuantum.

Munculnya aliran optik

Sumber yang paling terkenal adalah Matahari. Permukaan bintang (fotosfer) memiliki suhu 6000 Kelvin dan memancarkan cahaya putih terang. Nilai tertinggi dari spektrum kontinu terletak di zona "hijau" - 550 nm. Ada juga sensitivitas visual yang maksimal. Osilasi dalam jangkauan optik terjadi ketika benda dipanaskan. Oleh karena itu, aliran inframerah juga disebut sebagai termal.

Semakin kuat pemanasan tubuh, semakin tinggi frekuensinya, di mana spektrum maksimum berada. Dengan peningkatan suhu tertentu, panas diamati (bersinar dalam kisaran yang terlihat). Dalam hal ini, warna merah muncul lebih dulu, lalu kuning dan seterusnya. Penciptaan dan pendaftaran aliran optik dapat terjadi dalam reaksi biologis dan kimia, salah satunya digunakan dalam fotografi. Bagi sebagian besar makhluk yang hidup di Bumi, fotosintesis bertindak sebagai sumber energi. Reaksi biologis ini terjadi pada tanaman di bawah pengaruh radiasi matahari optik.

Fitur gelombang elektromagnetik

Sifat medium dan sumber mempengaruhi karakteristik aliran. Ini menetapkan, khususnya, ketergantungan waktu bidang, yang menentukan jenis aliran. Misalnya, ketika jarak dari vibrator berubah (karena bertambah), jari-jari kelengkungan menjadi lebih besar. Akibatnya, gelombang elektromagnetik bidang terbentuk. Interaksi dengan materi juga terjadi dengan cara yang berbeda.

Proses penyerapan dan emisi aliran, sebagai suatu peraturan, dapat dijelaskan dengan menggunakan hubungan elektrodinamika klasik. Untuk gelombang di wilayah optik dan untuk sinar keras, terlebih lagi, sifat kuantumnya harus diperhitungkan.

Sumber Aliran

Terlepas dari perbedaan fisik, di mana-mana - dalam zat radioaktif, pemancar televisi, lampu pijar - gelombang elektromagnetik dirangsang oleh muatan listrik yang bergerak dengan percepatan. Ada dua jenis utama sumber: mikroskopis dan makroskopik. Pertama, ada transisi mendadak partikel bermuatan dari satu tingkat ke tingkat lain di dalam molekul atau atom.

Sumber mikroskopis memancarkan sinar-X, gamma, ultraviolet, inframerah, terlihat, dan dalam beberapa kasus radiasi gelombang panjang. Contoh yang terakhir adalah garis dalam spektrum hidrogen, yang sesuai dengan gelombang 21 cm Fenomena ini sangat penting dalam astronomi radio.

Sumber makroskopik adalah pemancar di mana elektron bebas konduktor melakukan osilasi sinkron periodik. Dalam sistem kategori ini, aliran dihasilkan dari milimeter ke terpanjang (di saluran listrik).

Struktur dan kekuatan arus

Dengan percepatan dan arus yang berubah secara berkala saling mempengaruhi dengan kekuatan tertentu. Arah dan besarnya bergantung pada faktor-faktor seperti ukuran dan konfigurasi daerah di mana arus dan muatan berada, arah dan besaran relatifnya. Karakteristik listrik dari media tertentu, serta perubahan konsentrasi muatan dan distribusi arus sumber, juga memiliki pengaruh yang signifikan.

Karena kompleksitas umum dari pernyataan masalah, tidak mungkin untuk mewakili hukum gaya dalam bentuk formula tunggal. Struktur, yang disebut medan elektromagnetik, dan dianggap, jika perlu, sebagai objek matematika, ditentukan oleh distribusi muatan dan arus. Itu, pada gilirannya, dibuat oleh sumber tertentu, dengan mempertimbangkan kondisi batas. Kondisi ditentukan oleh bentuk zona interaksi dan karakteristik material. Jika kita berbicara tentang ruang tanpa batas, keadaan ini dilengkapi. Dalam kasus seperti itu, kondisi radiasi bertindak sebagai kondisi tambahan khusus. Karena itu, perilaku bidang yang "benar" di tak terhingga dijamin.

Garis waktu studi

Lomonosov dalam beberapa ketentuannya mengantisipasi postulat tertentu dari teori medan elektromagnetik: gerakan partikel "berputar" (rotasi), teori cahaya "berfluktuasi" (gelombang), kesamaannya dengan sifat listrik, dll. Inframerah aliran ditemukan pada tahun 1800 oleh Herschel (ilmuwan Inggris), dan pada tahun 1801, ultraviolet dijelaskan oleh Ritter. Radiasi yang lebih pendek dari kisaran ultraviolet ditemukan oleh Roentgen pada tahun 1895, 8 November. Selanjutnya, itu disebut X-ray.

Pengaruh gelombang elektromagnetik telah dipelajari oleh banyak ilmuwan. Namun, Narkevich-Iodko (ilmuwan Belarusia) adalah orang pertama yang mengeksplorasi kemungkinan aliran dan cakupannya. Dia mempelajari sifat-sifat aliran dalam kaitannya dengan pengobatan praktis. Radiasi gamma ditemukan oleh Paul Willard pada tahun 1900. Selama periode yang sama, Planck melakukan studi teoretis tentang sifat-sifat benda hitam. Dalam proses belajar, ia menemukan sifat kuantum dari proses. Karyanya merupakan awal perkembangan, kemudian beberapa karya Planck dan Einstein diterbitkan. Penelitian mereka mengarah pada pembentukan konsep seperti foton. Ini, pada gilirannya, menandai awal dari penciptaan teori kuantum aliran elektromagnetik. Perkembangannya berlanjut dalam karya-karya para ilmuwan terkemuka abad kedua puluh.

Penelitian lebih lanjut dan bekerja pada teori kuantum radiasi elektromagnetik dan interaksinya dengan materi akhirnya mengarah pada pembentukan elektrodinamika kuantum dalam bentuk yang ada saat ini. Di antara ilmuwan terkemuka yang mempelajari masalah ini, selain Einstein dan Planck, Bohr, Bose, Dirac, de Broglie, Heisenberg, Tomonaga, Schwinger, Feynman harus disebutkan.

Kesimpulan

Pentingnya fisika di dunia modern cukup besar. Hampir segala sesuatu yang digunakan saat ini dalam kehidupan manusia telah muncul berkat penggunaan praktis dari penelitian para ilmuwan besar. Penemuan gelombang elektromagnetik dan studinya, khususnya, mengarah pada penciptaan pemancar radio konvensional, dan kemudian ponsel. Aplikasi praktis dari pengetahuan teoretis tersebut sangat penting dalam bidang kedokteran, industri, dan teknologi.

Penggunaan yang meluas ini disebabkan oleh sifat kuantitatif ilmu pengetahuan. Semua eksperimen fisika didasarkan pada pengukuran, perbandingan sifat-sifat fenomena yang dipelajari dengan standar yang tersedia. Untuk tujuan inilah kompleks alat ukur dan unit telah dikembangkan dalam kerangka disiplin. Sejumlah keteraturan umum untuk semua sistem material yang ada. Misalnya, hukum kekekalan energi dianggap sebagai hukum fisika umum.

Sains secara keseluruhan disebut dalam banyak kasus fundamental. Ini terutama disebabkan oleh fakta bahwa disiplin ilmu lain memberikan deskripsi, yang, pada gilirannya, mematuhi hukum fisika. Jadi, dalam kimia, atom, zat yang terbentuk darinya, dan transformasi dipelajari. Tetapi sifat kimia benda ditentukan oleh karakteristik fisik molekul dan atom. Sifat-sifat ini menggambarkan cabang-cabang fisika seperti elektromagnetisme, termodinamika dan lain-lain.