I prawo Maxwella

Zmienne pole magnetyczne wytwarza wirowe pole elektryczne. Cyrkulacja wektora natężenia pola elektrycznego jest równa szybkości zmian strumienia pola magnetycznego.

II prawo Maxwella

Pole magnetyczne wytwarzane jest przez prąd elektryczny, jak również przez zmienne pole elektryczne. (Cyrkulacja wektora indukcji pola magnetycznego po krzywej zamkniętej jest równa sumie natężenia prądu elektrycznego przenikającego przez powierzchnię rozpiętą na tej krzywej, pomnożonemu przez współczynnik przenikalności magnetycznej próżni oraz szybkości zmiany strumienia pola elektrycznego, przechodzącego przez tę powierzchnię pomnożonej przez iloczyn współczynnika przenikalności elektrycznej i magnetycznej próżni).

III Fala elektromagnetyczna

Zgodnie z II prawem Maxwella wokół zmiennego w czasie pola elektrycznego powstaje pole magnetyczne. Jeżeli pole elektryczne zmieniało się zgodnie z funkcja sinus, to również pole magnetyczne będzie zmienne zgodnie z funkcja sinus. Według I prawa Maxwella wokół zmiennego w czasie pola magnetycznego powstaje zmienne pole elektryczne. Wokół zmiennego pola elektrycznego powstaje zmienne pole magnetyczne itd… Ta ciągła zmiana pól elektrycznego i magnetycznego w przestrzeni jest istota fali elektromagnetycznej.

IV wielkości opisujące fale

Okres fali T, jest to czas, po jakim fala znajduje się w tej samej fazie. Okres mierzymy w jednostkach czasu

Długość fali Lambda jest to droga jaką przebędzie fala w ciągu trwania okresu. Długość fali mierzymy w jednostkach długości.

Częstotliwość jest to ilość pełnych okresów w czasie 1s. Wyrażamy ja w hercach [Hz]

Rodzaje promieniowania elektromagnetycznego

1. Promieniowanie radiowe

   1. Fale ultrakrótkie : długość 1m, częstotliwość 10⁸ Hz

   2. Fale krótkie : Długość 10² m, częstotliwość 10⁶ Hz

   3. Fale długie : długość 10⁴ m, częstotliwość 10⁴ Hz

Zastosowania : Radia, telefony komórkowe, TV i tego typu urządzenia działają za pomocą nadajników i odbiorników tego promieniowania

1. Mikrofale : Długość od 1m do ok. 10^-3m (1mm), częstotliwość ok. 10⁷ – 10¹¹ Hz

   1. Zastosowania :

·        kuchenka mikrofalowa używa magnetronu do wytwarzania fal o częstotliwości ok 2,4 GHz, co pozwala na gotowanie jedzenia; taki rodzaj promieniowania działa na cząsteczki wody, które zaczynają drgać wytwarzając przez to ciepło.

·        maser to urządzenie podobne do lasera, tyle że działa w zakresie mikrofalowym

·        mikrofale pozwalają na transmisję danych do satelitów, bo nie są pochłaniane przez atmosferę

·        radar

Szkodliwe dla organizmów żywych

1. Podczerwień : Dlugosc od 10^-3m - 10^-6m (1mm – 0,8 µm), częstotliwość ok 10¹¹-10¹⁴ Hz

   1.  Podczerwień często dzieli się na bliską (NIR, 0,7-5µm), średnią (MIR 5-30µm) oraz daleką (FIR 30 - 1000 µm), ale są to tylko umowne granice. Podczerwień często wiąże się z ciepłem, co wynika z faktu, że obiekty w temperaturze pokojowej samoistnie emitują promieniowanie o takiej długości.

   2. Zastosowanie podczerwieni jest bardzo duże. Dioda krzemowa wykorzystująca promienie podczerwone znalazła zastosowanie w termometrach elektronicznych jako czujnik termoelektryczny. W termometrze takim, każda zmiana fali podczerwonej powoduje zmianę oporu elementu elektronicznego. Jeszcze większą czułość posiadają wszelkiego rodzaju fotodetektory. Podczerwień znalazła ogromne zastosowanie we wszelkiego rodzaju sprzęcie wojskowym np. systemy naprowadzania rakiet krótkiego i średniego zasięgu. Każde urządzenie będące w ruchu wysyła fale podczerwone. Podczerwień pozwala widzieć w ciemności dzięki wykorzystaniu do tego celu noktowizorów

2. Swiatlo widzialne : Dlugosc ok 380-780 nm, częstotliwość 10¹⁵ Hz

   1.  Światłem widzialnym nazywamy tę część promieniowania elektromagnetycznego, która jest odbierana przez siatkówkę oka ludzkiego. Zawiera się ona w przybliżeniu w zakresie długości fal 380-780 nm

   2. Światło widzialne wraz z sąsiednimi zakresami, czyli ultrafioletem (o długościach mniejszych od światła widzialnego), oraz podczerwienią (o długościach większych) zalicza się z fizycznego punktu widzenia do światła.

3. Nadfiolet : Dlugosc ok 10^-7m-10^-8m(10 nm do 380 nm), częstotliwość 10¹⁵-10¹⁶

Wyróżnia się dwa schematy podziału promieniowania ultrafioletowego na zakresy:

·        techniczny

·        daleki ultrafiolet - długość 10-200 nm

·        bliski ultrafiolet - długość 200-380 nm

·        ze względu na działanie na człowieka

·        UV-C - długość 10-280nm

·        UV-B - długość 280-315nm

·        UV-A - długość 315-380nm

1. Zastosowania

   1. Neon - Barwa światła takiej lampy zależy od gazu, który jest wewnątrz. Kiedy między elektrodami takiej lampy płynie prąd elektryczny, następuje emisja promieniowania ultrafioletowego w postaci światła o odpowiednim kolorze.

   2. Nadfiolet wykorzystuje się obecnie często do sprawdzania autentyczności banknotów, ponieważ pieniądze zawierają substancje świecące przy kontakcie z promieniami UV w tak zwanym zjawisku fluorescencji.

   3. specjalistyczne fotografowanie mikroskopowych elementów półprzewodnikowych z dużą precyzją i rozdzielczością (używa się tej techniki np. w przypadku procesorów firm Intel i AMD.

   4. Promieniowanie UVC ze względu na dużą częstotliwość i energie niesiona przez falę wykorzystuje się w warunkach laboratoryjnych do sterylizacji czyli odkażania i zabijania chorobotwórczych mikroorganizmów jak np. bakterii. Inne zastosowania medyczne to badania mikroskopowe (biologia, medycyna, geologia), lampy rtęciowe i kwarcowe, pomocne w leczeniu łuszczycy i innych chorób skóry, lampy oświetleniowe.

1. Promieniowanie X : Długość 10^-8m-10^-12m (od 5 pm do 10 nm), częstotliwość ok. 10¹⁷-10²⁰

   1. Nadmiar tego promieniowania jest szkodliwy

   2. Zakresy promieniowania X

      1. twarde promieniowanie X - długość od 5 pm do 100 pm

      2.   miękkie promieniowanie X - długość od 0,1 nm do 10 nm

   3. Zastosowania:

      1. Promieniowanie X jest wykorzystywane do uzyskiwania zdjęć rentgenowskich, które pozwalają na diagnostykę złamań kości. Naświetlanie promieniami X zabija komórki nowotworowe, co wykorzystuje się w radioterapii. Jednak przyjęcie dużej dawki promieniowania X może powodować oparzenia i chorobę popromienną.

2. Promieniowanie gamma : Długość poniżej 10 pm, częstotliwość ok 10²¹ Hz

   1. Wytwarzane podczas przemian zachodzących w jadrach atomowych

   2. Pewien zakres promieniowania gamma pokrywa się z zakresem promieniowania X. Odmienność nazw w tym zakresie wiąże się z różnicami w sposobie powstawania

   3. Promienie gamma mogą służyć do sterylizacji wyposażenia medycznego, jak również produktów spożywczych. W medycynie używa się ich w radioterapii do leczenia raka.

3. Promieniowanie kosmiczne

   1. Promieniowanie docierające bezpośrednio z przestrzeni kosmicznej nazywamy promieniowaniem kosmicznym pierwotnym. Cząstki docierające do Ziemi w wyniku reakcji promieniowania kosmicznego pierwotnego z jądrami atomów gazów atmosferycznych, to promieniowanie wtórne.

   2. Włoski naukowiec Enrico Fermi, jako pierwszy w roku 1942 wykorzystał rozszczepienie jądra atomowego oraz jego promieniotwórczość do skonstruowania reaktora jądrowego oraz doprowadził do kontrolowanej łańcuchowej reakcji. Powstała pierwsza bomba atomowa. Wykorzystano rozszczepianie jądra plutonu-239 i uranu-233. Powstała w późniejszym czasie bomba termojądrowa, która zawierała bombę jądrową. Temperatura 107K pozwala na reakcje syntezy jąder helu i izotopów wodoru oraz litu. Po eksplozji tego rodzaju bomby ma miejsce skażenie popromienne.