FALA ELEKTROMAGNETYCZNA (Pokaż obrazek nr1)

Fala rozchodząca się w próżni lub ośrodku materialnym wywołana zmianami rozkładu

przestrzennego ładunków elektrycznych, objawiająca się jako zmiany natężenia pól –

elektrycznego E i magnetycznego H. W swobodnej przestrzeni jest ona falą poprzeczną tzw.

Falą TEM (nie ma składowych podłużnych); w falowodach lub światłowodach mogą być typu:

TE (pole elektromagnetyczne ma tylko składową poprzeczną, pole magnetyczne ma tylko

składową poprzeczną).

Wśród fal elektromagnetycznych można wyróżnić takie, dla których wszystkie składowe

pola elektromagnetyczne są stałe w danej chwili na pewnej powierzchni tzw. powierzchnia

stałej fazy. Poszczególne rodzaje to:

-Płaskie

-Kuliste

-Cylindryczne

Długość fali-najmniejsza odległość pomiędzy dwoma punktami o tej samej fazie drgań. Dwa

punkty fali są w tej samej fazie, jeżeli wychylenie w obu punktach jest takie samo i oba

znajdują się na etapie wzrostu (lub zmniejszania się). Jeżeli w jednym punkcie wychylenie

zwiększa się a w drugim maleje, to punkty te znajdują się w fazach przeciwnych. tradycyjne

długość fali oznacza się ją grecką literą λ . Dla fali sinusoidalnej najłatwiej określić jej

długość wyznaczając odległość między dwoma sąsiednimi grzbietami.

Długość jakiejkolwiek fali wyrażona jest wzorem:

λ =c/f( napisać na tablicy)

v - prędkość rozchodzenia się fali,

f - jej częstotliwość,

c - prędkość światła w próżni [stała fizyczna (c =300 000 000 m/s)] ( napisać na tablicy)

WIDMO FAL ELEKTROMAGNETYCZNYCH

DZIELIMY TAKŻE NA:

Fale radiowe (pokaż obrazek nr2) – Są najdłuższymi falami elektromagnetycznymi. Fale te są wytwarzane przez szybko

zmienne prądy w antenach. (Długość fali radiowych powyżej 1m)

Zastosowanie:

-radionawigacja

-radiotelegrafia

-radiofonia

-radiolatarnie

-radiokomunikacja lotnicza i morska

-telewizja

-łączność kosmiczna

-radiolokacja

Mikrofale (pokaż obrazek nr3) –Wytwarzane są w urządzenia elektronicznych lub przez masery. Stosowane są one w

urządzeniach radarowych. W badaniach fizycznych służą do badania subtelnych efektów w ciałach

stałych i molekułach. (Długość mikrofali od 1m do 1mm)

Zastosowanie:

-radarowy pomiar prędkości

-radary geodezyjne

–łączność radioliniowa

-łączność międzysatelitarna

-kuchenka mikrofalowa

-suszenie mikrofalowe

Promieniowanie Gamma (pokaż obrazek nr4) - Wytwarzane są przez jądra

promieniotwórcze, powstają też w wyniku pewnych reakcji jądrowych.

(Długość promieniowania gamma poniżej 5 pm.)

Zastosowania:

-Sterylizacja sprzętów medycznych

-Sterylizacja artykułów spożywczych

-Radioterapia

-Pozytonowa emisyjna tomografia komputerowa

-Pomiary grubości np. metali, papieru

-Geologia otworowa

-Chemia radiacyjna

Promieniowanie podczerwone (pokaż obrazek nr5) –Fale takie wytwarzane są

przez rozgrzane ciała stałe oraz gazy molekularne, również

Słońce jest źródłem tych fal. (Długość promieniowania

podczerwonego od 1mm do 780 nm.)

Zastosowanie:

-Przekaz danych w światłowodzie

-Odczyt płyt CD

-Przekaz danych w powietrzu

-Promienniki podczerwieni

-Badanie historii obrazów malarskich

-Spektroskopia

-Sprawdzanie wilgotności budynków

-Pomiar odległości

-Skanery laserowe

Światło widzialne (Pokaż obrazek nr6) – Jest to stosunkowo wąski zakres długości fal, na które reagują nasze

oczy. (Długość światła widzialnego od 780 nm do 380 nm)

Zastosowanie:

-Baterie słoneczne

-Satelitach

-Spektroskopia

-Możliwość widzenia

Promieniowanie nadfioletowe (pokaż obrazek 7,8) – Fale te wytwarzane są na ogół przez wyładowania

elektryczne w gazach, również Słońce jest silnym źródłem światła nadfioletowego.

Promieniowanie nadfioletowe Słońca powoduje jonizację górnych warstw atmosfery.

(Długość promieniowania nadfioletowego od 380 nm do 10 nm) Zastosowanie:

-Lampy jarzeniowe

-Lampy kwarcowe

-Fluorescencja

-Analiza banknotów

-Znaczenie substancji organicznych

-Fotolitografia

-Spektroskopia UV

-Solarium

Promieniowanie X (Roentgena) (pokaż obrazek 9,10)– Wytwarzane są przez specjalne urządzenia zwane

lampami rentgenowskimi. Bardzo silnie oddziałuje z materią, powodując silną

jonizację ośrodka, przez który przechodzą. (Długość promieniowania X 10 nm do 5 pm)

Zastosowanie:

-Medycyna – prześwietlenia rentgenowskie, tomografia komputerowa, radiografia

diagnostyka obrazowa

-Inżynieria – prześwietlanie kadłubów samolotów

-Nauka – Badania struktury cząsteczkowej plastyku

-Astronomia – Satelity krążące wokół Ziemi

-Defektoskopia – Wykrywanie wewnętrznych wad materiału

-Budownictwo – Prześwietlanie konstrukcji

-Lotnisko – Prześwietlanie bagaży w celu znalezienia detektorów

Doświadczenie 1

Przyrządy:

-telefon komórkowy

-radioodbiornik

Temat:

Zakłócenia w odbiorze radiowym

przez fale elektromagnetyczne.

Doświadczenie 2

-telefon komórkowy

-folia aluminiowa

-metalowy garnek

Przyrządy:

Temat:

Odbijanie fal elektromagnetycznych

od przewodników

Włączone, małe radio wkładamy

do garnka. Przy otwartej pokrywce

radio powinno odbierać.

Następnie zamykamy szczelnie

pokrywkę.

Z garnka dobiega szum radia, które

zostało odcięte od sygnału.

Metalowy pojemnik ekranujacy

pole elektryczne nazywamy klatka

Faradaya.

Rys. 6.11 Radio zamknięte w

klatce Faradaya nie odbiera.

Metal odbije fale elektromagnetyczne, bo jest dobrym przewodnikiem

prądu. Jeżeli pole elektryczne jest wzbudzane w pobliżu powierzchni

metalu, wywołuje ono ruch nośników ładunku. Przemieszczony ładunek

wytwarza pole elektryczne o przeciwnym znaku. W ten sposób pole

wewnątrz metalu zostaje zaekranowane, a na zewnątrz powstaje pole,

które daje początek rozchodzącej sie w przeciwnym kierunku, a wiec

odbitej, fali elektromagnetycznej.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

10