Oscillazioni elettromagnetiche: proprietà e scala. Dalla radio ai raggi x

Oggi vi diremo quali sono le oscillazioni elettromagnetiche, come sono state scoperte e perché sono così importanti nella vita delle persone.

Marmo e luce

Stranamente, la storia dello studio dei fotoni di luce è iniziata nell'antica Grecia. La curiosità degli studiosi di epoche passate li ha costretti a porre domande:

1. Qual è la materia?
2. Perché il legno è diverso dalla pietra?
3. Come vedono gli esseri viventi?
4. In che modo il sole differisce dalla luna?

Ma gli strumenti del mondo antico erano molto primitivi. Una persona doveva fare affidamento sui propri sentimenti e trarre conclusioni solo con l'aiuto di conclusioni astratte. Uno scienziato ha notato che le lastre di marmo, su cui molti piedi stanno camminando, cambiano forma nel tempo. I passaggi su tutti gli edifici pubblici, ad esempio templi, forum, stadi, dovevano essere cambiati periodicamente. Quindi, ogni gamba prende con sé una particella di pietra. Capire che una sostanza costituita da minuscole particelle ha portato a un concetto come "oscillazioni elettromagnetiche".

Elettricità e bussola

Nel 1820, lo scienziato danese Oersted scoprì che il magnete cambia la posizione dei poli vicino al conduttore incluso nella rete. Le persone del compasso hanno usato per secoli, l'elettricità è stata una scoperta recente. La connessione tra loro divenne una sensazione in quel momento. Gli esperimenti continuarono Faraday. Questo scienziato non solo ha dimostrato la stretta connessione tra campi magnetici ed elettrici, ma ha anche stabilito: l'attuale causa entrambi i campi. Quindi, è stato trovato che le oscillazioni elettromagnetiche sono generate da cariche in movimento.

Proprietà delle onde elettromagnetiche

Anche più tardi, all'inizio del XX secolo, gli scienziati dovettero ammettere: i quanti di campi elettromagnetici erano contemporaneamente onde e particelle. Come oggetti materiali, hanno massa e trasmettono quantità di moto. Ma i fotoni sono particelle insolite. Non hanno messa a riposo. Cioè, i fotoni esistono esclusivamente in movimento attraverso lo spazio. Non appena la sostanza li assorbe, perdono la loro individualità.

Come le onde, le onde elettromagnetiche hanno le seguenti proprietà:

• frequenza;
• lunghezza d'onda;
• ampiezza.

L'esempio più comune di fotoni è la luce.

Luce e colore

Solitamente con la parola "luce" le persone rappresentano flussi di luce solare. Agli occhi dell'uomo, sono privati ​​del colore. Ma la lunghezza d'onda e il periodo delle oscillazioni elettromagnetiche creano l'ombra. Perché allora la lampada o il sole appaiono bianchi? Questo effetto è dovuto alla miscelazione di fotoni dall'intero spettro di emissione della sorgente. Quando l'energia elettromagnetica viene generata da una lampada a risparmio energetico, la luce di una persona sembra essere "calda" o "fredda", ma bianca. E infatti, una miscela di gas emette un intero spettro di fotoni con diverse lunghezze d'onda.

Scala dell'onda: dai raggi X alla radio

A seconda lunghezza d'onda Tutte le onde elettromagnetiche sono suddivise in diverse aree. La scala delle onde elettromagnetiche include, in ordine decrescente di lunghezza d'onda:

1. Onde radio Ci danno il suono della musica, delle notizie e dei film. Non si tratta di canali Internet, ma di radio e televisione tradizionali.
2. Radiazione di Terahertz (o microonde). Fino a poco tempo fa questa gamma non si distingueva dalle onde radio. Generatori di onde terahertz semplicemente non esistevano. Ma ora esistono e beneficiano: scanner di aeroporti e stazioni ferroviarie utilizzano questa particolare gamma. Tale radiazione non è dannosa per gli esseri umani, ed è ben distingue gli oggetti di ferro in borse e pacchetti viaggiatori.
3. Radiazione infrarossa (o termica). Qualsiasi calore viene trasferito da queste onde. Falò, una candela, il sole, le persone sono generatori. Alcuni animali del deserto hanno una visione a infrarossi. Di regola, sono predatori notturni, capaci di distinguere i corpi più caldi delle creature viventi sullo sfondo di pietre e sabbia raffreddate.
4. Spettro visibile Tutti i colori dell'arcobaleno che l'occhio umano è in grado di percepire appartengono a quest'area. Su tutta la scala, lo spettro visibile occupa una frazione molto piccola. Non è chiaro il motivo per cui il meccanismo evolutivo ci ha assegnato la capacità di vedere in quel modo.
5. Onde ultraviolette Una persona si abbronza a causa loro. Sono utili perché sono mortali: l'ultravioletto uccide efficacemente batteri e microrganismi. Ma la mancanza di raggi ultravioletti (ad esempio, tra i popoli del Nord) può causare seri problemi di salute.
6. Onde a raggi X. Vengono emessi sia quando si decelerano elettroni molto veloci o quando l'elettrone viene "buttato fuori" dal guscio interno di un grande atomo. Utile per la ricerca della struttura della materia.
7. Raggi gamma Prodotto dalla reazione nucleare.

Le onde elettromagnetiche oltre la gamma degli ultravioletti sono dannose per l'uomo. Tuttavia, c'è un'ipotesi che senza di loro la vita non potrebbe essere sorto.

Cornici e orizzonti

Non pensare che dal momento che esiste una scala, tutto è chiaro e comprensibile. I bordi delle gamme sono sfocati. Per esempio X-radiazioni differisce dai raggi gamma solo nella fonte di origine e le frequenze degli spettri si sovrappongono fortemente. Lo spettro visibile è chiamato così perché queste lunghezze d'onda sono in grado di percepire l'occhio umano. Ma tutte le persone sono diverse. Alcuni vedono un po 'più rosso, altri vedono il viola. Lo spettro visibile è il valore medio. Come tutti gli umani, questo concetto non è privo di errori.

L'occhio ha una proprietà di sensibilità spettrale. Il massimo risiede nell'area verde, ei bordi della scala sono percepiti in modo peggiore. Pertanto, i bordi dell'arcobaleno appaiono sfocati, sfocati. Le gocce d'acqua durante la pioggia rifrangono le radiazioni elettromagnetiche di tutte le lunghezze d'onda emesse dal Sole. Ma una persona vede solo un piccolo segmento di questa scala. Tanto più sorprendente che la conoscenza scientifica abbia superato questi limiti. I telescopi nell'orbita terrestre vedono onde infrarosse, ultraviolette, a raggi X e gamma che emettono galassie lontane, buchi neri e quasar.