Характеристики електромагнітного випромінювання Правити
Основними характеристиками електромагнітного випромінювання прийнято вважати частоту і довжину хвилі. Довжина хвилі залежить від швидкості поширення випромінювання. Швидкість поширення електромагнітного випромінювання (фазова) в вакуумі дорівнює швидкості світла. в інших середовищах ця швидкість менше.
Описом властивостей і параметрів електромагнітного випромінювання займається наука - електродинаміка.
Існують різні теорії, що дозволяють змоделювати і дослідити властивості і прояви електромагнітного випромінювання, наприклад, «Квантова теорія поля» (для електромагнітного випромінювання, як правило, не застосовується, а використовується для моделювання «поведінки» елементарних частинок), для опису властивостей випромінювання використовують, як правило, «Рівняння Максвелла», причому існують спрощення в прикладних застосуваннях, наприклад для оптичного випромінювання досить знання основних понять оптики. а гамма-випромінювання найчастіше є предметом ядерної фізики. з інших позицій вивчається вплив електромагнітного випромінювання в радіології.
Деякі особливості електромагнітних хвиль c точки зору теорії коливань і понять електродинаміки.
- наявність трьох взаємно векторів: хвильового вектора. вектора напруженості електричного поля E і вектора напруженості магнітного поля H.
- Електромагнітні хвилі - це поперечні хвилі (хвилі зсуву), в яких вектора напруженостей електричного і магнітного полів коливаються перпендикулярно напрямку поширення хвилі, але вони істотно відрізняються від хвиль на воді і від звуку тим, що їх можна передати від джерела до приймача в тому числі і через вакуум.
Діапазони електромагнітного випромінювання Правити
Електромагнітне випромінювання прийнято ділити по частотних діапазонах (див. Таблицю). Діапазонів немає різких переходів, вони іноді перекриваються, а кордони між ними умовні. Оскільки швидкість поширення випромінювання постійна, то частота його коливань жорстко пов'язана з довжиною хвилі в вакуумі.
Прозора призма розкладає промінь білого кольору на складові його промені.
Видиме, інфрачервоне і ультрафіолетове випромінювання становить так звану оптичну область спектра в широкому сенсі цього слова. Виділення такої області обумовлено не тільки близькістю відповідних ділянок спектра. але і подібністю приладів, що застосовуються для її дослідження і розроблених історично головним чином при вивченні видимого світла (лінзи і дзеркала для фокусування випромінювання, призми. дифракційні грати. інтерференційні прилади для дослідження спектрального складу випромінювання і ін.).
Частоти хвиль оптичної області спектра вже можна порівняти з власними частотами атомів і молекул. а їх довжини - з молекулярними розмірами і міжмолекулярними відстанями. Завдяки цьому в цій області стають істотними явища, обумовлені атомістичним будовою речовини. З цієї ж причини, поряд з хвильовими, проявляються і квантові властивості світла.
Найвідомішим джерелом оптичного випромінювання є Сонце. Його поверхня (фотосфера) нагріта до температури 6000 градусів і світить яскраво-жовтим світлом. Саме тому, що ми народилися біля такої зірки. цю ділянку спектра електромагнітного випромінювання безпосередньо сприймається нашими органами чуття.
Випромінювання оптичного діапазону виникає при нагріванні тіл (інфрачервоне випромінювання називають також тепловим) через теплового руху атомів і молекул. Чим сильніше підігрітий тіло, тим вище частота його випромінювання. При певному нагріванні тіло починає світитися в видимому діапазоні (каління), спочатку червоним кольором, потім жовтим і так далі. І навпаки, випромінювання оптичного діапазону надає на тіла тепловий вплив.
Крім теплового випромінювання джерелом і приймачем оптичного випромінювання можуть служити хімічні та біологічні реакції. Одна з найвідоміших хімічних реакцій, які є приймачем оптичного випромінювання, використовується в фотографії.
В області рентгенівського і гамма-випромінювання на перший план виступають квантові властивості випромінювання. Рентгенівське випромінювання виникає при гальмуванні швидких заряджених частинок (електронів. Протонів і ін.), А також в результаті процесів, що відбуваються всередині електронних оболонок атомів. Гамма-випромінювання з'являється в результаті процесів, що відбуваються всередині атомних ядер. а також в результаті перетворення елементарних частинок. Воно з'являється і при гальмуванні швидких заряджених частинок.
Особливості електромагнітного випромінювання різних діапазонів Правити
Поширення електромагнітних хвиль, тимчасові залежності електричного і магнітного полів, що визначає тип хвиль (плоскі, сферичні і ін.), Вид поляризації та інші особливості залежать від джерела випромінювання і властивостей середовища.
Електромагнітні випромінювання різних частот взаємодіють з речовиною також по-різному. Процеси випромінювання і поглинання радіохвиль можна описати за допомогою співвідношень електродинаміки; а ось для хвиль оптичного діапазону і, тим більше, жорстких променів необхідно враховувати вже їх квантову природу.
Історія досліджень Правити
Існування електромагнітного випромінювання теоретично передбачив англійський фізик Фарадей в 1832 році.
У 1865 році англійський фізик Дж. Максвелл розрахований теоретично швидкість електромагнітних хвиль у вакуумі.
У 1888 році німецький фізик Герц підтвердив теорію Максвелла дослідним шляхом. Цікаво, що Герц не вірив в існування цих хвиль і проводив досвід, з метою спростувати висновки Максвелла.
Електромагнітна безпека Правити
Випромінювання електромагнітного спектра при певних рівнях можуть чинити негативний вплив на організм людини, тварин та інших живих істот, а також несприятливо впливати на роботу електричних приладів. Різні види неіонізуючих випромінювань (електромагнітних полів, ЕМП) надають різну фізіологічну дію. На практиці виділяють діапазони магнітного поля (постійного і квазіпостійного, імпульсного), ВЧ і СВЧ-випромінювання, лазерного випромінювання, електричного і магнітного поля промислової частоти від високовольтного устаткування, СВЧ-випромінювання і ін.
Вплив на живі істоти Правити
Існують національні та міжнародні гігієнічні нормативи рівнів ЕМП, залежно від діапазону, для сельбищної зони і на робочих місцях.
Оптичний діапазон Правити
Існують гігієнічні норми освітленості; також розроблені нормативи безпеки при роботі з лазерним випромінюванням.
радіохвилі Правити
Допустимі рівні електромагнітного випромінювання (щільність потоку електромагнітної енергії) відображаються в нормативах. які встановлюють державні компетентні органи, в залежності від діапазону ЕМП. Ці норми можуть бути істотно різні в різних країнах.
У Росії діє СанПіН 2.2.4.1191-03 Електромагнітні поля у виробничих умовах, на робочих місцях. Санітарно-епідеміологічні правила і нормативи. а також гігієнічні нормативи НДР (ПДУ) 5803-91 (ДНАОП 0.03-3.22-91) Гранично допустимі рівні (ПДУ) впливу електромагнітних полів (ЕМП) діапазону частот 10-60 кГц Промислове електропостачання 50 Гц [2] [3]
- Допустимі рівні випромінювання базових станцій мобільного зв'язку (900 і 1800 МГц, сумарний рівень від всіх джерел) в санітарно-селитебной зоні в деяких країнах помітно різняться:
Паралельний розвиток гігієнічної науки в СРСР і західних країнах призвело до формування різних підходів до оцінки дії ЕМВ. Для частини країн пострадянського простору зберігається переважно нормування в одиницях щільності потоку енергії (ППЕ), а для США і країн ЄС типовим є оцінка питомої потужності поглинання (SAR).
Проникаюча неіонізуюче радіація Правити
Допустимі нормативи регулюються нормами радіаційної безпеки - НРБ-99.
- Рентгенівське випромінювання - довжина хвилі 10 -8 м до 10 -13 м; частоти 3 * 10 16 Гц до 3 * 10 30 Гц. Доведено, що при перевищенні допустимих норм опромінення випромінювання згубно діє на живі клітини.
Вплив на радіотехнічні пристрої Правити
Існує адміністративні та контролюючі органи - інспекція по радіозв'язку (на Україні, наприклад, Укрчастотнагляд), яка регулює розподіл частотних діапазонів для різних користувачів, дотримання виділених діапазонів, відстежує незаконне користування радіоефіром.