Електромагнітне випромінювання
Електромагн́ітне випром́інювання (англ. electromagnetic radiation) — взаємопов'язані коливання електричного (Е) i магнітного (B) полів, що утворюють електромагнітне поле, а також процес утворення вільного електромагнітного поля за нерівномірного руху та взаємодії електричних зарядів[2]. Розповсюдження випромінення здійснюється за допомогою електромагнітних хвиль. Електромагнітні хвилі випромінюються зарядженими частинками, атомами, молекулами, антенами та іншими випромінювальними системами[3]. Електромагнітне випромінювання — це потік фотонів, який лише за великої їх кількості можна розглядати як неперервний процес.
| Електромагнітне випромінювання | |
 | |
 | |
| Першовідкривач або винахідник | Генріх Герц[1] |
|---|---|
| Дата відкриття (винаходу) | 13 листопада 1886[1] |
| Є об'єднанням | див. список:d |
 Електромагнітне випромінювання у Вікісховищі | |
Види електромагнітних коливань
ред.Розрізняють вимушені (під впливом зовнішніх джерел) і власні електромагнітні коливання. У необмеженому просторі або в системах з втратами енергії можливі електромагнітні коливання з неперервним спектром частот. Просторово обмежені системи мають дискретний спектр частот, причому кожній частоті відповідає один або кілька незалежних типів коливань (мод).
Представлення коливань у вигляді суперпозиції мод з неперервним або дискретним спектром можливе для довільної складної системи провідників та діелектриків, якщо поля, струм або заряди в них зв'язані між собою лінійними співвідношеннями.
Основні характеристики
ред.Основними характеристиками електромагнітного випромінювання заведено вважати частоту, довжину хвилі і поляризацію.
Довжина хвилі прямо пов'язана з частотою через (групову) швидкість поширення випромінювання. Групова швидкість поширення електромагнітного випромінювання у вакуумі дорівнює швидкості світла, в інших середовищах ця швидкість є меншою. Фазова швидкість електромагнітного випромінювання у вакуумі також дорівнює швидкості світла, у різних середовищах вона може бути як меншою, так і більшою від швидкості світла[4].
Інші процеси та явища
ред.У неоднорідному середовищі спостерігаються явища відбивання, заломлення, дифракції та інтерференції електромагнітних хвиль.
Наукові галузі, що займаються вивченням електромагнітного випромінювання
ред.Описом властивостей і параметрів електромагнітного випромінювання у цілому займається класична електродинаміка, хоча властивостями випромінювання окремих областей спектра займаються певні спеціалізовані розділи фізики (частково так склалося історично, частково обумовлено істотною конкретною специфікою, особливо щодо взаємодії випромінювання різних діапазонів з речовинами, частково також специфікою прикладних задач). До таких спеціалізованих розділів належать оптика (та її розділи) і радіофізика. Жорстким електромагнітним випромінюванням короткохвильового діапазону спектра займається фізика високих енергій.
Існують з різницею у деталях та ступені спільності різні теорії, що дозволяють змоделювати й дослідити властивості й прояви електромагнітного випромінювання. Найбільш основоположною із завершених та перевірених теорій такого роду є квантова електродинаміка, з якої шляхом тих чи інших спрощень можна в принципі отримати усі перераховані нижче теорії, що мають широке застосування у своїх областях. Для опису низькочастотного електромагнітного випромінювання в макроскопічній області використовують, зазвичай, класичну електродинаміку, що ґрунтується на рівняннях Максвелла, причому існують її спрощення у прикладних застосуваннях. Для оптичного випромінювання (аж до рентгенівського діапазону) застосовують оптику (зокрема, фізичну оптику, коли розміри деяких частин оптичної системи близькі до довжин хвиль; квантову оптику, коли істотними є процеси поглинання, випромінювання і розсіювання фотонів; геометричну оптику — граничний випадок хвильової оптики, коли довжиною хвилі випромінювання можна знехтувати). Гамма-випромінювання найчастіше є предметом ядерної фізики, з інших — медичних і біологічних — позицій вивчається вплив електромагнітного випромінювання у радіології. Існує також низка областей — фундаментальних і прикладних — таких, як астрофізика, фотохімія, біологія фотосинтезу і зорового сприйняття, ряд областей спектрального аналізу, для яких електромагнітне випромінювання (найчастіше — певного діапазону) і його взаємодія з речовиною відіграють ключову роль. Всі ці області межують і навіть перетинаються з описаними вище розділами фізики.
Діапазони електромагнітного випромінювання
ред.Електромагнітне випромінювання заведено розділяти за частотними діапазонами (див. таблицю). Між діапазонами немає чітких переходів, іноді вони перекриваються, а межі між ними є умовними. Оскільки швидкість поширення випромінювання (у вакуумі) стала, то частота його коливань жорстко пов'язана з довжиною хвилі у вакуумі.
| Назва діапазону | Довжини хвиль, λ | Частота, ν | Джерела випромінювання | |
|---|---|---|---|---|
| Радіохвилі | наддовгі | понад 10 км | до 30 кГц | Атмосферні та магнітосферні явища. Радіозв'язок. |
| Довгі | 10 км — 1 км | 30 кГц — 300 кГц | ||
| Середні | 1 км — 100 м | 300 кГц — 3 МГц | ||
| Короткі | 100 м — 10 м | 3 МГц — 30 МГц | ||
| Ультракороткі | 10 м — 1 мм | 30 МГц — 300 ГГц[5] | ||
| Інфрачервоне випромінювання | 1 мм — 780 нм | 300 ГГц — 429 ТГц | Вивчення молекул і атомів при теплових та електричних впливах. | |
| Видиме випромінювання | 780—380 нм | 429 ТГц — 750 ТГц | ||
| Ультрафіолетові | 380нм — 10нм | 3× 1014 Гц — 3× 1016 Гц | Випромінювання атомів під впливом прискорених електронів. | |
| Рентгенівські | 10 нм — 5 пм | 3× 1016Гц — 6× 1019 Гц | Атомні процеси при впливі прискорених заряджених частинок. | |
| Гамма | до 5 пм | понад 6× 1019 Гц | Ядерні і космічні процеси, радіоактивний розпад. | |
Радіохвилі. Ультракороткі радіохвилі заведено поділяти на метрові, дециметрові, сантиметрові, міліметрові й субміліметрові (мікрометрові). Хвилі довжиною λ < 1 м (ν > 300 МГц) прийнято також називати мікрохвилями або хвилями надвисоких частот (НВЧ).
Іонізаційне електромагнітне випромінювання. До цієї групи традиційно відносять рентгенівське і гамма-випромінювання, хоча, іонізувати атоми може й ультрафіолетове випромінювання, і навіть видиме світло. Межі областей рентгенівського й гамма-випромінювання можуть бути визначеними лише досить умовно. Для загальної орієнтації можна прийняти, що енергія рентгенівських квантів лежить у межах 20 еВ — 0,1 МеВ, а енергія гамма-квантів — вище від 0,1 МеВ. У вузькому розумінні гамма-випромінювання здійснюється ядром, а рентгенівське — атомною електронною оболонкою при вибиванні електрона з низькорозташованих орбіт, хоча ця класифікація незастосована до жорсткого випромінювання, що генерується без участі атомів і ядер (наприклад, синхротронного чи гальмівного випромінювання).
Вплив на організм людини
ред.Правове регулювання в Україні
ред.Гранично допустимі рівні електромагнітного випромінювання визначаються відповідно до Державних санітарних норм і правил захисту населення від впливу електромагнітних випромінювань, затверджених наказом Міністерства охорони здоров'я України від 01 серпня 1996 року № 239, зареєстрованих у Міністерстві юстиції України 29 серпня 1996 року за № 488/1513.[6]
Див. також
ред.Примітки
ред.- ↑ а б http://scihi.org/heinrich-hertz-electromagnetic-waves/
- ↑ «Излучение» [Архівовано 19 листопада 2016 у Wayback Machine.] / Физическая энциклопедия. (рос.)
- ↑ «Електромагнітне випромінювання» [Архівовано 6 листопада 2016 у Wayback Machine.] / Енциклопедія сучасної України / ред. кол.: І. М. Дзюба [та ін.] ; НАН України, НТШ. — К. : Інститут енциклопедичних досліджень НАН України, 2001–2024. — ISBN 966-02-2074-X./\.
- ↑ Принцип максимальності швидкості світла теорії відносності при цьому не порушується, так як швидкість перенесення енергії та інформації — пов'язана з груповою, а не фазовою швидкістю — у будь-якому випадку не перевищує швидкості світла
- ↑ ГОСТ 24375-80 Радиосвязь Термины и определения.
- ↑ Про затвердження державних саніт... наказ Міністерства охорони здоров'я України від 01.08.1996 № 239. Архів оригіналу за 27 вересня 2018.
Література
ред.- Яворський Б. М. Довідник з фізики: для інженерів та студентів вищих навч. закладів / Б. М. Яворський, А. А. Детлаф, А. К. Лебедєв. — Т. : Навчальна книга-Богдан, 2005. — 1034 с. — ISBN 966-692-818-3.
- Глосарій термінів з хімії // Й. Опейда, О. Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Донецьк: Вебер, 2008. — 758 с. — ISBN 978-966-335-206-0
- Физика. Большой энциклопедический словарь/Гл. ред. А. М. Прохоров. — 4-е изд. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1999. — С. 874—876. ISBN 5-85270-306-0
Посилання
ред.
- Вплив електромагнітного випромінювання на живі організми на сайті «Прилади для вимірювання і контролю радіації»