Elektromagnetska oscilacija: svojstva i mjerilo. Od radija do rendgena

Danas ćemo vam reći koje su elektromagnetske oscilacije, kako su otkrivene i zašto su toliko važne u životima ljudi.

Mramor i svjetlo

Začudo, povijest proučavanja fotona svjetlosti počela je u staroj Grčkoj. Radoznalost znanstvenika prošlih vremena prisilila ih je da postavljaju pitanja:

1. Što je stvar?
2. Zašto se drvo razlikuje od kamena?
3. Kako žive živa bića?
4. Kako se sunce razlikuje od Mjeseca?

Ali alati drevnog svijeta bili su vrlo primitivni. Čovjek se morao osloniti na vlastite osjećaje i donositi zaključke samo uz pomoć apstraktnih zaključaka. Jedan znanstvenik je primijetio da mramorne ploče na kojima se stopala mnoga stopala mijenjaju oblik tijekom vremena. Koraci na svim javnim zgradama, na primjer, hramovi, forumi, stadioni, morali su se periodično mijenjati. Dakle, svaka noga uzima dio čestice kamena. Razumijevanje da se tvar sastoji od sitnih čestica dovelo je do takvog koncepta kao "elektromagnetske oscilacije".

Struja i kompas

Godine 1820. danski znanstvenik Oersted otkrio je da magnet mijenja položaj polova pored vodiča uključenog u mrežu. Ljudi kompasa su se stoljećima koristili, struja je nedavno otkriveno. Veza između njih postala je u to vrijeme senzacija. Eksperimenti su nastavili Faraday. Ovaj znanstvenik ne samo da je dokazao blisku povezanost magnetskih i električnih polja, već i utvrdio: struja uzrokuje oba polja. Tako je utvrđeno da elektromagnetske oscilacije nastaju pomicanjem naboja.

Svojstva elektromagnetskih valova

Čak i kasnije, početkom dvadesetog stoljeća, znanstvenici su morali priznati: kvanti elektromagnetskog polja su bili valovi i čestice istovremeno. Kao materijalni objekti, oni imaju masu i odašilju zamah. Ali fotoni su neobične čestice. Nemaju masu za odmor. To jest, fotoni postoje isključivo u kretanju kroz prostor. Čim ih tvar apsorbira, oni gube svoju individualnost.

Poput valova, elektromagnetski valovi imaju sljedeća svojstva:

• frekvencija;
• valna duljina;
• amplituda.

Najčešći primjer fotona je svjetlo.

Svjetlo i boja

Obično s riječju "svjetlo" ljudi predstavljaju potoke sunčeve svjetlosti. U očima čovjeka, oni su lišeni boje. No valna duljina i razdoblje elektromagnetskih oscilacija postavljaju sjenu. Zašto onda svjetiljka ili sunce izgledaju bijelo? Taj je učinak posljedica miješanja fotona iz cijelog spektra emisije izvora. Kada elektromagnetsku energiju generira svjetiljka koja štedi energiju, čini se da je svjetlo osobe "toplo" ili "hladno", ali bijelo. Zapravo, mješavina plinova emitira cijeli spektar fotona s različitim valnim duljinama.

Valna skala: od X-zraka do radija

Ovisno o tome valna duljina Svi elektromagnetski valovi su podijeljeni u nekoliko područja. Ljestvica elektromagnetskih valova uključuje redoslijedom smanjenja valne duljine:

1. Radiovalovi. Oni nam daju zvuk glazbe, vijesti i filmova. Ne radi se o internetskim kanalima, već o tradicionalnom radiju i televiziji.
2. Teraherc (ili mikrovalno) zračenje. Sve do nedavno, ovaj se raspon nije razlikovao od radiovalova. Generatori terahercnih valova jednostavno nisu postojali. Ali sada postoje i koristi: skeneri u zračnim lukama i na željezničkim postajama koriste ovaj raspon. Takvo zračenje nije štetno za ljude, i dobro razlikuje željezne predmete u vrećicama i putnicima.
3. Infracrveno (ili termalno) zračenje. Svaka toplina se prenosi tim valovima. Krijes, svijeća, sunce, ljudi su generatori. Neke pustinjske životinje imaju infracrveni vid. U pravilu, oni su noćni predatori, sposobni razlikovati toplija tijela živih bića na pozadini hladnog kamenja i pijeska.
4. Vidljivi spektar Sve boje duge koje ljudsko oko može opaziti pripadaju ovom području. Na cijeloj ljestvici, vidljivi spektar zauzima vrlo mali dio. Nije jasno zašto nam je evolucijski mehanizam dao mogućnost da tako vidimo.
5. Ultraljubičasti valovi. Osoba dobiva preplanulost zbog njih. Oni su korisni jer su smrtonosni: ultraljubičasto učinkovito ubija bakterije i mikroorganizme. No, nedostatak ultraljubičastih zraka (na primjer, među narodima Sjevera) može uzrokovati ozbiljne zdravstvene probleme.
6. Rendgenski valovi. Oni se emitiraju ili pri usporavanju vrlo brzih elektrona ili kada se elektron izbaci iz unutarnje ljuske velikog atoma. Korisno za istraživanje strukture materije.
7. Gama zrake. Proizveden nuklearnom reakcijom.

Elektromagnetski valovi izvan ultraljubičastog područja štetni su za ljude. Međutim, postoji hipoteza da bez njih život ne bi mogao nastati.

Okviri i horizonti

Nemojte misliti da je, budući da postoji mjerilo, u njemu sve jasno i razumljivo. Granice raspona su nejasne. Na primjer X-zračenje razlikuje se od gama zraka samo u izvoru podrijetla, a frekvencije spektra snažno se preklapaju. Vidljivi spektar se naziva tako jer su te valne duljine u stanju percipirati ljudsko oko. Ali svi ljudi su različiti. Neki vide malo više crvene boje, neki vide ljubičastu. Vidljivi spektar je prosječna vrijednost. Kao i svi ljudi, ovaj koncept nije bez pogrešaka.

Oko ima svojstvo spektralne osjetljivosti. Maksimum leži u zelenom području, a rubovi ljestvice se smatraju lošijima. Dakle, rubovi duge izgledaju zamagljeni, nejasni. Kapi vode tijekom kiše prelamaju elektromagnetsko zračenje svih valnih duljina koje Sunce emitira. No, osoba vidi samo mali segment te ljestvice. Još više iznenađuje što su znanstvene spoznaje prevladale te granice. Teleskopi u Zemljinoj orbiti vide infracrveni, ultraljubičasti, rendgenski i gama valove koji emitiraju udaljene galaksije, crne rupe i kvazare.