Какие волны распространяются в вакууме

Какие волны распространяются в вакууме

Перенесемся в космос. Тут прекрасно распространяются и световая волн, и радиоволна. Космонавты видят светящиеся предметы и общаются по радиосвязи. Но если рассматривать это в классическом варианте, то получается, что бежала волна по поверхности моря. Потом она остановилась. Потом продолжила движение уже с новой точки, сохранив все прежние характеристики. Или же, если поставить две миски с водой, то волна из одной миски должна принимать колебания из другой. Пример весьма условный и наверняка будет активно критиковаться, но его абсурдность как раз-таки и определяет прекрасное его восприятие.

В случае с радиоволной мы имеем такой же парадокс. В вакууме, вроде как, нет никаких частиц и видов материи, способных осуществлять передачу волны. Иными словами, колебаться нечему!

Как же физика объясняет это интересное явление? Вариантов несколько. Говорить, что один правильный, а другой нет, я считаю, тут не совсем уместно. Все они имеют как защитников, так и противников среди уважаемых ученых.

Волны в космосе передаются через эфир

Понятие «эфир» ввёл Тесла и понимал под ним некоторое пространство, которое способно передать электромагнитное колебание. Эфир есть особый вид материи. Важно отметить, что экспериментальные исследования и правда обнаружили, что вакуум не до конца пуст. Там есть сгруппированные частички с зарядом. Они-то и колеблются. Кстати говоря, именно эти мельчайшие частицы должны были быть найдены в исследованиях на коллайдере, но результат, увы, мне не известен. Рассуждения об эфире пошли на спад благодаря работам Эйнштейна.

Физический вакуум как среда для передачи волн

Ученые всегда понимали, что нужно или как-то иначе описывать волну, или, всё-таки, искать некоторые подобия пространства в пустоте, способное переносить колебание. Следующий предложенный вариант – это физический вакуум, который перерос в итоге в квантовую теорию поля. В нем что-то есть, а вроде и ничего нет. Происходят нулевые колебания полей. Нечто типа кота Шредингера. Кот не жив и не мёртв :)…Вот также и здесь были предложены некоторые виртуальные частицы, которые и составляют вакуум. Насколько мне известно, именно она сейчас считается наиболее авторитетной.

Колебания в лучах энергии

Во времена Теслы существовала и ещё одна интересная теория, о которой осталось довольно мало информации. Предполагалось, что энергия может передаваться на расстояние без проводов, а передача эта осуществляется некоторыми лучами энергии, способными также быть средой для колебаний. Было предположение, что такой луч и мог бы стать основой для передачи волны в вакууме.

Корпускулярно-волновой дуализм

Все мы помним, что волны, например, световые волны, имеют природу как волны, так и частицы. Именно этими постулатами вооружились физики, пытаясь объяснить распространение электромагнитной волны в вакууме. Если есть частица, то что может помешать ей колебаться. Частички летят, им ничего не мешает, а сами они могут колебаться и быть волной. Если есть среда для колебаний, то есть и волна 🙂

Вместо заключения и личное мнение

Все рассмотренные теории, увы, не объясняют в полной мере процесс распространения волны в пустоте, а только обуславливают его. Соответственно, применять их можно в зависимости от ситуации.

Лично моё мнение, что всё-таки, исходя из логики подобия, волна в вакууме должна передаваться посредством материи. Должна быть некоторая среда. Что это за среда сказать сегодня сложно. Вероятнее всего, это нечто среднее между эфиром и квантовым полем.

Могут ли продольные волны распространяться в вакууме: как, почему и подробные объяснения

Мы подробно изучим, как продольные волны распространяются через вакуум и подробные объяснения в этой статье.

Продольные волны — это основные типы механических волн, для распространения которых всегда требуется определенная среда. Но в вакууме мы не можем найти такую ​​среду, которая способствует распространению продольных волн. Следовательно, они не могут путешествовать в вакууме из-за отсутствия в нем какой-либо материи.

Давайте прокрутим статью, чтобы узнать, могут ли продольные волны распространяться в вакууме.

Продольная волна: концепция и выводы

Продольные волны являются одним из основных типов механических волн.

Простым способом определения продольной волны является механическая волна, в которой положение волны в среде смещается в том же направлении, в котором происходит распространение волны.

Знать критическую среду распространения продольных волн.

Могут ли продольные волны распространяться в вакууме?

Продольные волны не могут двигаться в вакууме из-за отсутствия среды, необходимой для распространения.

Для распространения любой продольной волны необходима среда. Поскольку Вакуум не содержит никакой среды, необходимой для распространения продольных волн, он не может проходить через Вакуум.

Понять концепцию движения продольных волн в пространстве.

Почему продольные волны не могут распространяться в пространстве?

Пространство – это область, где среда будет отсутствовать. Это почти похоже на Вакуум.

Мы уже читали, что продольные волны могут двигаться или путешествовать только с помощью какой-либо среды. Если среда отсутствует, то она не может распространяться. Поскольку пространство похоже на Вакуум, продольные волны не могут распространяться в нем.

Понять распространение продольных волн на различных примерах.

Примеры продольных волн, которые помогают узнать распространение волны в Вакууме

К критическим типам продольных волн относятся звуковые волны, волны цунами, весенние волны и т. д. Подробно мы знать, почему эти продольные волны не могут распространяться в Вакууме.

• Волны цунами
• Различные звуковые волны
• Волны во время землетрясений или волны давления
• Весенние волны

Волны цунами

Волны, обрушивающиеся на берег во время массивного цунами, также являются примерами продольных волн. Эти волны создают значительные разрушения и наносят ряд повреждений в прибрежных районах. Для распространения этих волн требуются особые среды, такие как воздух или вода, и атомы этих волн вибрируют и распространяются в направлении, параллельном движению волн, когда они достигают берега. Поскольку в Вакууме отсутствует среда, продольные волны не могут распространяться в нем.

Различные звуковые волны

Звуковые волны являются реальным примером продольной волны. В целом, звуковые волны нужна определенная воздушная среда для распространения и обработки информации, чтобы ее кто-то услышал. Различные звуки, такие как речь, музыкальные инструменты, песни и т. д., проходят через среду. Именно по этой причине эти продольные волны не могут проходить через Вакуум, поскольку в нем отсутствует материя.

Волны во время землетрясений или волны давления

Волны землетрясений также широко известны как сейсмические p-волны. Это происходит во внутренней части земли. Этим волнам требуется особая среда, чтобы двигаться к поверхности земли под давлением. Как только она достигает поверхности с небольшой выпуклостью, вызывающей разрушение, она считается сейсмической s-волной. Итак, это фактическое пример продольной волны. Если бы внутри Земли была область Вакуума, она не обеспечила бы среду, которая помогает волнам двигаться.

Весенние волны

Играя с пружинкой, в ней будут возникать определенные волны, приводящие к распространению, если потянуть за ее концы. Этим волнам для распространения требуется определенная среда или материя, и если сбить пружину в Вакууме, то будет отсутствие распространения из-за отсутствия материи. Но в повседневной жизни лучшим примером продольных волн считаются весенние волны.

Условия, влияющие на распространение продольной волны

Существенные условия, которые необходимо учитывать при распространении волн, заключаются в том, что они помогают нам узнать, могут ли продольные волны распространяться через среду:

• Наличие среды
• Скорость продольной волны
• Волновое сопротивление
• Плотность среды распространения
• Жесткость среды

Чтобы понять различные факторы, которые помогают в изучении продольных волн, которые могут проходить через среду.

Факторы, способствующие распространению продольных волн

Различные факторы продольных волн, которые способствуют распространению через любую среду, объясняются ниже.

Амплитуда продольной волны

В любой продольной волне амплитуда будем считать смещением из любой точки среды от точки равновесия.

Сжатие и разрежение продольной волны

Оба формата сжатие и разрежение являются существенными компонентами продольных волн. В области сжатия волны находятся очень далеко друг от друга, тогда как в области сжатия атомы будут ближе друг к другу.

Период продольной волны

Время движения волны от смещения на одну длину волны считается период продольной волны.

Вышеизложенное является важными факторами, которые необходимо учитывать при распространении волн.

Часто задаваемые вопросы | FAQs

В какой среде не распространяется продольная волна?

Продольные волны могут распространяться через все типы материи или среды, такие как твердые тела, жидкости и газы, но им запрещено проходить через Вакуум.

В общем, все продольные волны нуждаются в некоторой среде для распространения. Вакуум — это среда, в которой отсутствует какая-либо материя, помогающая механическим волнам, таким как продольные волны, проходить через нее.

В какой среде могут распространяться продольные волны?

Продольные волны обычно могут проходить через все типы материи, содержащие среду.

Пока эти продольные волны распространяются, все присутствующие в них частицы колеблются параллельно направлению распространения волны. Частица может вибрировать в среде, такой как твердые тела, жидкости и газы, что помогает продольным волнам проходить через нее.

Почему продольные волны не могут распространяться в вакууме?

Вся вакуумная область не состоит из какого-либо вещества, что способствует распространению продольных волн.

Все продольные волны нуждаются в определенной среде для перемещения или распространения. Но в случае с Вакуумом будет отсутствовать определенная среда, помогающая волнам проходить через него. Вот почему продольные волны не проходят ни через какую область вакуума.

Распространяются ли продольные волны через жидкая среда?

Продольные волны могут распространяться через всю жидкую материю, поскольку это позволяет частицам вибрировать и перемещаться.

Пространство, содержащее некоторую материю, помогает проходить через него всем типам продольных волн. Итак, жидкости и флюиды — это типы материи, которые, несомненно, помогают им проходить через них, вибрируя.

Как распространяются продольные волны в воздухе?

Воздух — это один из видов вещества, в котором все атомы очень свободно расположены вместе и помогают волнам быстро распространяться в них.

Воздух представляет собой среду, пригодную для прохождения любых продольных волн. Атомы колеблются в воздушной среде в направлении, параллельном распространению волны; эти колебания передаются другим атомам в среде, что облегчает их распространение.

10 Электромагнитные волны в вакууме

Переменное электрическое поле создает вокруг себя переменное магнитное поле. В свою очередь, переменное магнитное поле создает вокруг себя электрическое поле, которое также переменно. Возникает вопрос: не могут ли переменные электрическое и магнитное поля, поддерживая друг друга, существовать в вакууме без зарядов и токов? Математически вопрос сводится к тому, имеют ли уравнения Максвелла для полей в вакууме

div E = 0; div B = 0

решения, отличающиеся от тривиального B = 0, E = 0? Ответ гласит, что такие решения существуют и их бесконечно много.

Чтобы убедиться в этом, исключим из уравнений одно из полей, например, индукцию B . Применим для этого операцию rot к обеим частям второго уравнения:

rotrot E = — rot B .

Используя далее первое уравнение, получим rotrot E = — 0

Так как div E = 0, то мы окончательно получим

где c 2 = 1/( 0 0 ). Такому же уравнению удовлетворяет в вакууме и индукция B

2 B = 1 2 B . c 2 t 2

Эти уравнения называются волновыми. Покажем теперь, что волновое уравнение имеет бесчисленное множество нетривиальных решений. Для простоты рассмотрим случай, когда поля зависят только от одной декартовой координаты х. Тогда одномерное волновое уравнение имеет вид

Решение этого уравнения имеет вид

f(x,t) F 1 (x ct) F 2 (x ct),

где F 1 и F 2 произвольные функции. При этом функция F 1 (x-ct) описывает волну, распространяющуюся со скоростью с вдоль положительной оси х, а функция F 2 (x+ct) — волну, распространяющуюся с той же скоростью в противоположном направлении.

Электромагнитные волны в вакууме

Величина с равна скорости света в вакууме. Скорость электромагнитных волн совпадает со скоростью света в вакууме.

Электромагнитная волна в вакууме обладает свойством поперечности. Это немедленно вытекает из уравнений div E = 0; div В = 0. Действительно, подставляя в них

E E (x ct), B B (x ct), мы получим E x B x 0,

откуда E x = const, B x = const. Но мы рассматриваем переменные, а не статические поля. Поэтому следует считать E x =0, B x =0, т.е. переменные поля не имеют составляющих вдоль направления распространения волны и являются, следовательно, поперечными. Отличными от нуля в них могут быть только y- и z- составляющие.

Мы показали, что одномерное волновое уравнение имеет бесчисленное множество нетривиальных решений. Этим же свойством обладает и трехмерное волновое уравнение, и все эти решения имеют вид волн, распространяющихся в разных направлениях со скоростью света с.

Существование нетривиальных решений уравнений Максвелла в отсутствие токов и зарядов имеет фундаментальное значение. Оно означает, что переменные поля могут существовать в вакууме без зарядов и токов. Это значит, что электромагнитное поле следует рассматривать как физическую реальность, а не как атрибут зарядов.

Ранее нами было показано, что электромагнитное поле обладает энергией, импульсом и моментом импульса. Это свидетельствует о том, что электромагнитное поле действительно материально.

Свободное электромагнитное поле не может быть статическим и обязательно представляет собой волну. Проще всего анализировать плоскую волну.

2. Плоские монохроматические волны

Электромагнитная волна называется плоской, если векторы напряженности электромагнитного поля одинаковы во всех точках любой плоскости, перпендикулярной направлению распространения волн. Поверхностями постоянной фазы в плоской волне являются плоскости, расположенные перпендикулярно направлению распространения волны. Волна называется монохроматической, если векторы напряженности электромагнитного поля изменяются во времени по гармоническому закону с определенной частотой.

Если плоская электромагнитная волна распространяется вдоль оси Z, то векторы напряженности поля такой волны могут быть записаны в виде

Электромагнитные волны: что это такое, свойства, формулы, применение

Электромагнитные волны (также называют как электромагнитное излучение) — это распространение в пространстве переменных электрических и магнитных полей. Другими словами, это поперечные волны, распространяющиеся со скоростью 300 000 км/с в вакууме. Электромагнитные волны включают: радиоволны, микроволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолет, рентгеновские и гамма-лучи. Приведенные волны различаются по длине и частоте.

В этой статье вы узнаете, что такое электромагнитные волны, как они используются, а также важные формулы, которые математически их описывают.

Что такое электромагнитная волна?

Название «электромагнитные волны» состоит из двух частей — «электромагнитные» и «волны». Волны» говорит о том, что что-то периодически колеблется вверх и вниз. Добавление слова «электромагнитный» говорит о том, что это «что-то» — электрические и магнитные поля.

Это означает, что электромагнитные волны (также называемые электромагнитным излучением) описывают периодическое колебание электрического и магнитного полей. Поля не колеблются беспорядочно вверх и вниз, а связаны друг с другом так, что электрическое поле перпендикулярно магнитному полю (см. рисунок 1).

Рис. 1. Электромагнитная волна

Когда мы помещаем куда-либо положительный или отрицательный электрический заряд, в пространстве вокруг него возникают силы, действующие на другие заряды; например, явление поляризации (разделение электрических зарядов в проводнике). Мы говорим, что электрический заряд создает вокруг себя электрическое поле, и это поле оказывает влияние на другие заряды. Это электрическое поле отвечает за протекание электрического тока.

Если заряд, создающий поле, перемещается, т.е. приближается к одним зарядам и удаляется от других, то действующие силы будут меняться. Из этого следует, что поле будет меняться. Поэтому мы можем иметь дело с полем, постоянным во времени (статическим), или с полем, изменяющимся во времени. Если электрическое поле в проводнике постоянно, то постоянна и сила тока. Если поле меняется, то меняется и электрический ток.

То же самое справедливо и для магнитных сил — они возникают в пространстве вокруг магнита, электромагнита или проводника, в котором течет электрический ток. Это означает, что эти тела являются источниками магнитного поля. Если источники поля неподвижны, а электрический ток в обмотках электромагнита или одиночного проводника имеет постоянное значение, то создаваемое поле будет статическим. Движение источников и изменение силы тока создадут переменное поле.

Вы уже знаете, что изменение положения магнита относительно проводника может вызвать протекание в нем электрического тока. Поскольку для этого потока необходимо электрическое поле, следует, что переменное магнитное поле создает электрическое поле. Вы также знаете, что при протекании электрического тока в проводнике возникает магнитное поле вокруг проводника, и если электрический ток течет то в одну, то в другую сторону, или его интенсивность увеличивается или уменьшается, то магнитное поле, создаваемое этим электрическим током, будет переменным.

Что происходит, когда в каком-либо месте возникает переменное магнитное поле? Сразу же появится переменное электрическое поле. Там не обязательно должен быть проводник. А когда в определенном месте появляется изменяющееся электрическое поле (например, при движении)? Да, вы правы — в этом месте появится переменное магнитное поле. Именно так эти поля переносятся в пространстве.

Деформация поверхности воды распространяется, создавая волну, а сгущение воздуха, вызванное движением струны, передается по воздуху, создавая звуковую волну. В отношении переменных электрических и магнитных полей мы говорим об электромагнитной волне. Во второй половине 19 века теория распространения волн была разработана Джеймсом Клерком Максвеллом. Известно, что он как-то сказал, что это чрезвычайно красивая теория, которая никогда не будет полезна.

Электромагнитные волны были открыты Генрихом Герцем в 1886 году. Теория Максвелла была подтверждена, но Герц не дожил до рождения радио.

Как видно из вышесказанного, для того чтобы возбудить электромагнитную волну, необходимо где-то индуцировать изменение магнитного или электрического поля. А как узнать, что волна куда-то дошла? Если мы возбудим механическую волну на одном берегу озера, то, когда она достигнет лодки, плывущей по воде на другом берегу, мы заметим, что она начнет подниматься и опускаться. Электромагнитная волна, создаваемая переменными электрическим и магнитным полями, вызывает электрический ток в замкнутой цепи приемника. Наиболее важное различие между обоими типами волн заключается в том, что механическая волна требует материальной среды, в которой она может распространяться. Электромагнитная волна может распространяться в вакууме.

Свойства электромагнитных волн

Существует ряд свойств, которыми обладают электромагнитные волны. В этом подразделе мы перечислим наиболее важные свойства и их значение.

• Среда распространения. В то время как механические волны нуждаются в среде для распространения, электромагнитные волны могут распространяться и в вакууме. Электромагнитные волны могут распространяться не только в вакууме, но и в газах, таких как воздух, в жидкостях, таких как вода, или в твердых телах, таких как стекловолокно. Такое разнообразие сред распространения позволяет использовать электромагнитные волны для многих технологических и нетехнологических применений.
• Скорость распространения. Электромагнитные волны распространяются в вакууме со скоростью около c = 3*10 8 м / с. Это также скорость, с которой распространяется свет. Это открытие стало первым указанием на то, что свет является электромагнитным излучением.
• Тип распространения. Если бы вы посмотрели в направлении электромагнитной волны и увидели, например, колебания электрического поля, вы бы заметили, что электрическое поле колеблется перпендикулярно направлению распространения волны. Поэтому электромагнитные волны являются поперечными волнами. Благодаря этому свойству электромагнитное излучение может быть поляризовано. Магнитное поле всегда перпендикулярно электрическому полю.
• Цвет. Каждая электромагнитная волна имеет длину волны. Длина волны и частота волны могут быть преобразованы друг в друга (подзаголовок «Формулы»). Определенный цвет соответствует определенной длине волны (следовательно, и определенной частоте). Эта взаимосвязь между длиной волны и цветом иллюстрируется электромагнитным спектром.

Формулы

В этом разделе мы покажем вам, как преобразовать длину волны, частоту и энергию электромагнитной волны.

Связь длины волны с частотой и энергии с частотой.

В вакууме все типы электромагнитных волн распространяются с одинаковой скоростью (c). В любой другой среде считаем, что электромагнитные волны распространяются со скоростью v.

Если обозначить длину волны через λ, а частоту через f, то получится следующее: с = λ * f (1), где c — скорость света.

Однако это соотношение также применимо к волнам, которые распространяются не со скоростью c, а со скоростью v. Длина волны показывает пространственное расстояние между двумя гребнями или впадинами волны. Обратная величина частоты дает временное расстояние между двумя гребнями или впадинами. Поэтому длина волны имеет единицу измерения метр [ м ], а частота — единицу c -1 = 1 / c .

Между энергией E волны и ее частотой f действует соотношение: E = h * f (2), где h — постоянная Планка.

Если мы возьмем первое соотношение и преобразуем его к частоте, то получим f = c / λ .

Если мы теперь заменим частоту f во второй формуле на c / λ , то получим E = h * c / λ = ( h*c ) / λ .

Это означает, что все три величины связаны друг с другом. Таким образом, если вы задали одну из трех величин, вы можете рассчитать две другие. Например, если вы знаете длину волны, вы можете использовать формулу f = c / λ и вычислить частоту, а далее использовать формулу E = ( h*c ) / λ для того, чтобы вычислить энергию электромагнитной волны E.

Преобразование единиц измерения.

При выполнении таких преобразований всегда следите за тем, чтобы единицы измерения правильно соотносились друг с другом. Энергия E имеет единицу измерения джоуль (Дж), поэтому мы ожидаем, что выражение ( h*c ) / λ также имеет единицу измерения джоуль. Скорость света c имеет единицу измерения метр в секунду [ м / c ], длина волны λ имеет единицу измерения метр [ м ] и постоянная Планка имеет единицу измерения [ Дж*с ].

Таким образом, выражение ( h*c ) / λ имеет единицу измерения: ( Дж * с * м / c ) / м = Дж.

Виды электромагнитных волн и их диапазоны длин

Вид волны	Длина волны
Радиоволны	Более 1 м
Микроволны	От 1 мм до 1 м
Инфракрасные	от 700 нм до 1 мм
Видимый свет	от 380 нм до 700 нм
Ультрафиолетовые	от 10 нм до 380 нм
Рентгеновские лучи	от 5 пм do 10 нм

Диапазоны длин электромагнитных волн

Волны располагаются в порядке возрастания частоты и уменьшения длины, поскольку чем длиннее волна, тем ниже ее частота. Волны с высокой частотой, т.е. ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма-лучи, несут в себе высокую энергию. Взаимодействие этих волн с живыми организмами может привести к повреждению клеток или даже смерти (при высокой дозе излучения).

Применение

Радиоволны.

Радио- и телевизионные волны имеют самые низкие частоты. Они используются в основном для общения. Они позволяют передавать изображения и звук, что является основой радио- и телевизионных станций. Радиоволны делятся на длинные и короткие в зависимости от их длины. Коротковолновые радиостанции используют разные частоты для разных частей страны. Существуют также станции, которые вещают на одной частоте для всей страны — тогда используются так называемые длинные волны.

Радиоволны также использовались в астрономических наблюдениях. В космосе есть небесные тела, которые являются естественными источниками радиоволн. Радиотелескопы (рисунок 2) используются в обсерваториях для проведения так называемого прослушивания, то есть исследования отдаленных частей космоса.

Рис. 2. Радиотелескоп расположен в северной части Чили в пустыне Атакама. Его диаметр составляет 12 м, а масса — 125 тонн. Он был построен в результате сотрудничества между Институтом радиоастрономии Макса Планка, Онсальской обсерваторией (OSO) и Европейской южной обсерваторией (ESO).

Микроволны.

Микроволны чаще всего ассоциируются с микроволновой печью, и это лишь одно из многих возможных применений. Они производятся специальными электронными трубками. Микроволны легко распространяются по воздуху, даже при неблагоприятных атмосферных условиях (туман, осадки). Именно поэтому они используются в радарах — устройствах, применяемых для определения местоположения. Радары используются в метеорологии, например, для отслеживания дождевых облаков. Микроволны также используются в радио- и спутниковой связи, т.е. между спутником и Землей (телефоны, факсы, передача данных) и между спутниками. Частота, соответствующая микроволнам, также используется в: мобильной телефонии, GPS-навигации, связи Bluetooth и беспроводных компьютерных сетях WLAN.

Помните! Микроволны — это электромагнитные волны, используемые в радарах, спутниковой связи и GPS-навигации.

Инфракрасное излучение.

Инфракрасное излучение испускается всеми телами с температурой выше абсолютного нуля. Источниками инфракрасного излучения являются горячий утюг, лампочка, кожа человека, солнце и т.д. Некоторые термометры работают путем измерения частоты излучения, испускаемого кожей. Поскольку человеческое тело является источником инфракрасного излучения, для наблюдения в ночное время можно использовать камеры ночного видения и тепловизоры. Гадюки наблюдают за окружающей средой таким же образом, поскольку у них есть рецепторы, которые работают как приборы ночного видения.

Поверхности твердых тел и жидкостей нагреваются инфракрасным излучением, поскольку частота волны и частота колебаний молекул твердых тел и жидкостей одинаковы. Инфракрасное излучение не нагревает газы, поэтому астрономы используют это свойство для наблюдения за зарождающимися звездами в туманностях. Инфракрасное излучение также нашло применение в передаче данных — в камерах сотовой связи IRDA и в оптических волокнах. Для считывания компакт-дисков используются лазеры, излучающие свет с длиной волны 650-790 нм.

Рис. 3. Инфракрасный снимок. Источник: NASA

Помните! Инфракрасный свет излучается различными телами, например, лампочками, Солнцем, человеческим телом. Он нагревает твердые вещества и жидкости, на которые падает. Он используется, например, в камерах ночного видения и тепловизорах.

Видимый свет.

Видимый свет, т.е. свет, регистрируемый человеческим зрением, находится в диапазоне от 400 нм до 780 нм. Глаз воспринимает волны различных частот и их комбинации, а мозг интерпретирует их как цвета.

Ультрафиолет (УФ) — это излучение, которое достигает нас вместе с солнечными лучами. Он необходим для выработки витамина D в организме человека, но избыток этого излучения может иметь серьезные последствия. Когда вы загораете, загар возникает под воздействием ультрафиолетового излучения, но иногда кожа обгорает. Длительный загар вызывает повреждение коллагеновых волокон кожи и ускоряет ее старение (образование морщин).

Слишком высокие дозы ультрафиолетового излучения могут привести к необратимым изменениям кожи, вплоть до рака. Поэтому важно защитить себя от этого излучения. Рекомендуется использовать кремы с УФ-фильтрами (чем выше фактор защиты от солнца, тем лучше), которые действительно защищают кожу. Помните также, что ультрафиолетовое излучение включает в себя свет электрической дуги, который образуется при электросварке (мы видим такой свет, например, при сварке трамвайных рельсов). Если смотреть на такую дугу в течение нескольких секунд, это повредит зрению.

Ультрафиолетовое излучение.

Ультрафиолетовое излучение можно использовать для считывания водяных знаков на банкнотах (см. рисунок 4). Его источником являются кварцевые лампы. Ультрафиолет оказывает неблагоприятное воздействие на живые организмы, поэтому его используют в больницах, например, для стерилизации помещений или медицинского оборудования. Ультрафиолетовое излучение также используется в криминалистике для наблюдения биологических следов, например, крови.

Рис. 4. Водяные знаки на банкнотах, которые считываются с помощью ультрафиолета

Помните! Ультрафиолет — это электромагнитная волна с частотой выше, чем у видимого света. Источниками ультрафиолета являются Солнце и кварцевые лампы. Он используется, в частности, для стерилизации больничных палат и в судебной медицине.

Рентгеновское излучение.

В 1895 году Вильгельм Рентген открыл рентгеновские лучи (Х-лучи). Его источником являются специальные лампы. Они испускают излучение в результате замедления блуждающих электронов на металлическом электроде. Рентгеновские лучи широко используются в медицинской диагностике (рентген, маммография и другие), поскольку они проникают через кожу и поглощаются костями. Слишком высокая доза этого излучения может привести к повреждению внутренних органов и поражениям, поэтому во время обследований используются экраны — фартуки из резины с содержанием оксида свинца. Такое излучение может повредить генетический материал клеток и привести к генетическим изменениям в потомстве.

Гамма-излучение — это электромагнитная волна с самой высокой частотой и самой короткой длиной волны. Оно гораздо более проникающее, чем рентгеновские лучи, и может свободно проникать через бумагу, картон, алюминий. Но, в тоже время, гамма-излучение отлично поглощается слоем свинца. Источниками этого излучения являются различные радиоактивные элементы. Некоторые из них используются в медицине и радиотерапии.