§ 8.9. Электромагнитные волны

Электромагнитные волны – распространяющееся в пространстве возмущение (изменение состояния) электромагнитного поля (то есть, взаимодействующих друг с другом электрического и магнитного полей). Электромагнитные волны возникают ввиду того, что переменное электрическое поле порождает переменное магнитное поле, которое в свою очередь порождает переменное электрическое поле.

Рис. 8.18

Рис. 8.18

• Скорость распространения электромагнитных волн в среде

где ε и μ – диэлектрическая и магнитная проницаемости среды.

Рис. 8.19

Рис. 8.19

Электромагнитное излучение способно распространяться практически во всех средах. В вакууме (пространстве, свободном от вещества и тел, поглощающих или испускающих электромагнитные волны) электромагнитное излучение распространяется без затуханий на сколь угодно большие расстояния, но в ряде случаев достаточно хорошо распространяется и в пространстве, заполненном веществом (несколько изменяя при этом свое поведение).

Плотность потока электромагнитного излучения – отношение электромагнитной энергии ∆W, проходящей за время ∆t сквозь перпендикулярную излучению поверхность площадью S, к произведению площади S на время ∆t:

Единица плотности потока излучения: ватт на метр в квадрате (Вт/м²).

• Плотность потока электромагнитного излучения

где ω – плотность электромагнитной энергии.

§ 8.10. Шкала электромагнитных волн.

Электромагнитные волны, обладая широким диапазоном частот (длин волн) отличаются по способам их генерации и регистрации, а также по своим свойствам. Электромагнитное излучение принято делить по частотным диапазонам (см. таблицу). Между диапазонами нет резких переходов, они иногда перекрываются, а границы между ними условны.

Поскольку скорость распространения излучения (в вакууме) постоянна, то частота его колебаний жёстко связана с длиной волны в вакууме. В таблице (см. ниже) представлены различные виды электромагнитных волн, хотя следует отметить, что границы между различными их видами условны.

Радиоволны. Ультракороткие радиоволны принято разделять на метровые, дециметровые, сантиметровые, миллиметровые и субмиллиметровые (микрометровые). Волны с длиной λ < 1 м (ν > 300 МГц) принято также называть микроволнами или волнами сверхвысоких частот (СВЧ).

Ионизирующее электромагнитное излучение. К этой группе традиционно относят рентгеновское и гамма-излучение, хотя, строго говоря, ионизировать атомы может и ультрафиолетовое излучение, и даже видимый свет. Границы областей рентгеновского и гамма-излучения могут быть определены лишь весьма условно. Для общей ориентировки можно принять, что энергия рентгеновских квантов лежит в пределах 20 эВ — 0,1 МэВ, а энергия гамма-квантов — больше 0,1 МэВ. В узком смысле гамма-излучение испускается ядром, а рентгеновское — атомной электронной оболочкой при выбивании электрона с низколежащих орбит.

Вид излучения	Длина волны, м	Частота волны	Источник излучения
Радиоволны	сверхдлинные	более 10^4	Менее 30 кГц	Атмосферные и магнитосферные явления. Радиосвязь.
	длинные	10^4 - 10^3	30 – 300 кГц
	средние	10^3 - 100	300 кГц – 3 мГц
	короткие	100 10	3 мГц – 30 мГц
	ультракороткие	10 - 1	30 мГц – 300 ГГц
Инфакрасное излучение	1 мм – 780 нм	300 ГГц – 429 ТГц	Излучение молекул и атомов при тепловых и электрических воздействиях.
Видимый свет	780 нм – 380 нм	429 – 750 ТГц
Ультрафиолетовое излучение	380 нм – 10 нм	7,5·10^14 - 3·10^16 Гц	Излучение атомов под воздействием ускоренных электронов.
Рентгеновское излучение	2∙10^-9 – 6∙10^-12	3∙10^17 – 5∙10^19Гц	Атомные процессы при воздействии ускоренных заряженных частиц.
γ - излучение	< 6∙10^-12	> 5∙10^19	Ядерные и космические процессы, радиоактивный распад.