विद्युत चुम्बकीय तरंगों का आरेखण पैमाना। विद्युतचुंबकीय तरंग पैमाना

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विषय में कुल 17 प्रस्तुतियाँ हैं

1864 में स्कॉटिश भौतिक विज्ञानी जेम्स मैक्सवेल द्वारा पहली बार विद्युत चुम्बकीय तरंगों के अस्तित्व की परिकल्पना व्यक्त की गई थी। अपने कार्यों में, उन्होंने दिखाया कि विद्युत क्षेत्र के स्रोत विद्युत आवेश और चुंबकीय क्षेत्र दोनों हो सकते हैं जो समय के साथ बदलते हैं। समय के साथ चुंबकीय क्षेत्र के प्रेरण में परिवर्तन से आसपास के स्थान में एक भंवर विद्युत क्षेत्र का आभास होता है। मैक्सवेल ने सुझाव दिया कि भंवर विद्युत क्षेत्र की तीव्रता में कोई भी परिवर्तन एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति के साथ होता है। यह फिर से एक भंवर विद्युत क्षेत्र की उपस्थिति की ओर जाता है, और इसी तरह। इस प्रक्रिया को "अनिश्चित काल के लिए" दोहराया जा सकता है क्योंकि फ़ील्ड वैकल्पिक रूप से एक दूसरे को निर्वात में भी पुन: उत्पन्न कर सकते हैं।

• समय-समय पर बदलते विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के परस्पर जुड़े सेट को कहा जाता है विद्युत चुम्बकीय.

मैक्सवेल के सिद्धांत के अनुसार, एक वैकल्पिक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र एक सीमित गति के साथ अंतरिक्ष में फैलता है।

• एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र जो निर्वात में या किसी माध्यम में समय के साथ परिमित गति से फैलता है, कहलाता है विद्युत चुम्बकीय तरंग.

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विद्युत चुम्बकीय तरंगों की खोज 1887 में जर्मन भौतिक विज्ञानी हेनरिक रुडोल्फ हर्ट्ज़ ने प्रयोगात्मक रूप से की थी। हर्ट्ज़ का मानना ​​था कि ऐसी तरंगों का उपयोग सूचना प्रसारित करने के लिए नहीं किया जा सकता है। हालाँकि, 7 मई, 1905 को, रूसी वैज्ञानिक अलेक्जेंडर स्टेपानोविच पोपोव ने विद्युत चुम्बकीय तरंगों द्वारा सूचना का पहला प्रसारण किया - एक रेडियो प्रसारण और रेडियो प्रसारण के युग की नींव रखी।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों के गुण

• विद्युतचुम्बकीय तरंगे होती है आड़ा, तरंग प्रसार की गति \(\vec(\upsilon)\) के बाद से, विद्युत क्षेत्र की ताकत \(\vec(E)\) और चुंबकीय क्षेत्र के प्रेरण \(\vec(B)\) के बाद से लहर परस्पर लंबवत हैं।

• स्पीडनिर्वात में विद्युत चुम्बकीय तरंग (वायु):

\(c = \dfrac(1)(\sqrt(\varepsilon_(0) \cdot \mu_(0))),\)

जहां 0 विद्युत स्थिरांक है, μ 0 चुंबकीय स्थिरांक है।

निर्वात में विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रसार का वेग सी= 3⋅10 8 m/s अधिकतम (अधिकतम) प्राप्त करने योग्य मान है। किसी भी पदार्थ में इनके प्रसार की गति कम होती है सीऔर इसके विद्युत और चुंबकीय गुणों पर निर्भर करता है:

\(\ upsilon = \dfrac(c)(\sqrt(\varepsilon \cdot \mu)),\)

जहाँ माध्यम का ढांकता हुआ स्थिरांक है, सारणीबद्ध मान, μ माध्यम की चुंबकीय पारगम्यता है, सारणीबद्ध मान।

• विद्युत चुम्बकीय तरंगों का प्रसार अंतरिक्ष में विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र ऊर्जा के हस्तांतरण से जुड़ा है। थोक घनत्वस्थानांतरित ऊर्जा के बराबर है

\(\omega = \dfrac(\varepsilon \cdot \varepsilon_(0) \cdot E^(2))(2) + \dfrac(B^(2))(2 \mu \cdot \mu_(0)) ,\)

कहां इ- तीव्रता वेक्टर मापांक, बी- चुंबकीय प्रेरण वेक्टर का मापांक।

• अन्य तरंगों की तरह, विद्युत चुम्बकीय तरंगें कर सकती हैं अवशोषित करना, प्रतिबिंबित करना, अपवर्तित करना, अनुभव हस्तक्षेप और विवर्तन.

• विद्युत चुम्बकीय तरंग क्षेत्र स्रोतों के बिना मौजूद हैइस अर्थ में कि इसके उत्सर्जन के बाद, तरंग का विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र स्रोत से असंबंधित हो जाता है। विद्युत चुम्बकीय तरंगों का विकिरण विद्युत आवेशों के त्वरित संचलन के साथ होता है।

विद्युतचुंबकीय तरंग पैमाना

विद्युत चुम्बकीय तरंगों के गुण उनकी आवृत्ति पर बहुत अधिक निर्भर करते हैं। विद्युत चुम्बकीय विकिरण के स्पेक्ट्रम को चित्र 2 में दिखाए गए विद्युत चुम्बकीय तरंगों के पैमाने का उपयोग करके आसानी से दर्शाया गया है।

आवृत्तियों (तरंग दैर्ध्य) के आधार पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों का वर्गीकरण तालिका 1 में दिया गया है।

तालिका नंबर एक।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों का वर्गीकरण

विकिरण के प्रकार	आवृत्ति अंतराल, हर्ट्ज	तरंग दैर्ध्य अंतराल, एम	विकिरण स्रोत
कम आवृत्ति तरंगें	< 3·10 3	> 1⋅10 5	अल्टरनेटर, विद्युत मशीनें
रेडियो तरंगें	3 10 3 - 3 10 9	1 10 5 - 1 10 -1	ऑसिलेटिंग सर्किट, हर्ट्ज़ वाइब्रेटर
माइक्रोवेव	3 10 9 - 1 10 12	1 10 -1 - 1 10 -4	लेजर, अर्धचालक उपकरण
अवरक्त विकिरण	1 10 12 - 4 10 14	1 10 -4 - 7 10 -7	सूर्य, बिजली के लैंप, लेजर, कॉस्मिक किरणें
दृश्यमान विकिरण	4 10 14 - 8 10 14	7 10 -7 - 4 10 -7	सूरज, बिजली के लैंप, फ्लोरोसेंट लैंप, लेजर
पराबैंगनी विकिरण	8 10 14 - 1 10 16	4 10 -7 - 3 10 -8	सूर्य, ब्रह्मांडीय किरणें, लेजर, विद्युत लैंप
एक्स-रे विकिरण	1 10 16 - 3 10 20	3 10 -8 - 1 10 -12	बीटाट्रॉन, सौर कोरोना, आकाशीय पिंड, एक्स-रे ट्यूब
गामा विकिरण	3 10 20 - 3 10 29	1 10 -12 - 1 10 -21	ब्रह्मांडीय विकिरण, रेडियोधर्मी क्षय, बीटाट्रॉन

वर्तमान में, विद्युत चुम्बकीय तरंगों का व्यापक रूप से विज्ञान और प्रौद्योगिकी में उपयोग किया जाता है:

• विद्युत उद्योग में धातुओं का पिघलना और सख्त होना, स्थायी चुम्बकों का निर्माण ( कम आवृत्ति तरंगें);
• टेलीविजन, रेडियो संचार, रडार ( रेडियो तरंगें);
• मोबाइल संचार, रडार ( माइक्रोवेव);
• वेल्डिंग, कटिंग, लेज़रों के साथ धातुओं का पिघलना, नाइट विजन डिवाइस ( अवरक्त विकिरण);
• प्रकाश, होलोग्राफी, लेजर ( दृश्य विकिरण);
• गैस-डिस्चार्ज लैंप में ल्यूमिनेसेंस, जीवित जीवों का सख्त होना, लेजर ( पराबैंगनी विकिरण);
• एक्स-रे थेरेपी, एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण, लेजर ( एक्स-रे);
• दोष का पता लगाने, निदान और चिकित्सा में चिकित्सा, परमाणुओं की आंतरिक संरचना का अध्ययन, लेजर, सैन्य विज्ञान ( गामा विकिरण).

साहित्य

झिल्को, वी.वी. भौतिकी: पाठ्यपुस्तक। 11 वीं कक्षा की सामान्य शिक्षा के लिए भत्ता। विद्यालय रूसी से लैंग प्रशिक्षण / वी.वी. झिल्को, एल.जी. मार्कोविच। - मिन्स्क: नर। अस्वेता, 2009. - एस। 57-58।

तीव्रता जोड़ने के सूत्र में औसत मान cos होना चाहिए। लेकिन दोलनों की एक अवधि के लिए यह औसत मान शून्य के बराबर है। इसलिए, हम I = I 1 + I 2 प्राप्त करते हैं, अर्थात, जब दो बीम जोड़े जाते हैं तो तरंग की तीव्रता इन बीमों की तीव्रता के योग के बराबर होती है, और कोई हस्तक्षेप नहीं होता है।

ध्यान दें कि हस्तक्षेप करने की क्षमता तरंग प्रक्रिया की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता है और प्रकाश की तरंग प्रकृति है।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों का पैमाना विद्युत चुम्बकीय तरंगें विकिरण की एक सतत श्रृंखला होती हैं

चेनिया, रेडियो तरंगों से -किरणों तक फैली हुई है। नीचे दिया गया चित्र विद्युत चुम्बकीय तरंगों के पैमाने को दर्शाता है।

1010

10 12 10 14 10 16 10 18

संख्याएँ विद्युत चुम्बकीय तरंगों की आवृत्ति श्रेणियों को दर्शाती हैं:

1 - रेडियो तरंगें; 2 - अवरक्त किरणें; 3 - दृश्य प्रकाश; 4 - पराबैंगनी किरणें; 5 - एक्स-रे और - किरणें।

दृश्यमान प्रकाश लगभग 4 1014 से 8 1014 हर्ट्ज की सीमा में रहता है। दृश्यमान श्वेत प्रकाश विभिन्न आवृत्तियों की विद्युत चुम्बकीय तरंगों का योग होता है, जिनमें से प्रत्येक लाल से लेकर तक की संवेदना उत्पन्न करता है नील लोहित रंग काजैसे-जैसे आवृत्ति बढ़ती है (तथाकथित वर्णक्रमीय रंग: लाल, नारंगी, पीला, हरा, सियान, इंडिगो और वायलेट)।

सफेद प्रकाश हस्तक्षेप रंग मैक्सिमा उत्पन्न करता है क्योंकि प्रत्येक आवृत्ति की अपनी अधिकतम हस्तक्षेप स्थिति होती है। एक उदाहरण पतली फिल्मों और सीडी पर रंगों का खेल है।

कई मामलों में सफेद प्रकाश के प्रसार को इसकी तरंग प्रकृति से अमूर्त करके माना जा सकता है और यह मानते हुए कि प्रकाश सीधी रेखाओं के साथ फैलता है जिसे किरण कहा जाता है। प्रकाश की किरण की बदौलत ही मानवता ने एक सीधी रेखा की अवधारणा बनाई है। प्रकाश की तरंग प्रकृति तरंगदैर्घ्य के कारण होती है। यह मानते हुए कि तरंगदैर्घ्य → की सीमा में, कोई व्यक्ति प्रकाश के परावर्तन और अपवर्तन, छाया के निर्माण और ज्यामितीय प्रकाशिकी द्वारा अध्ययन की जाने वाली अन्य घटनाओं की काफी सख्ती से व्याख्या कर सकता है। इस प्रकार स्थिति λ → is . है ज्यामितीय प्रकाशिकी का सन्निकटन.

ज्यामितीय प्रकाशिकी के सन्निकटन में, बैरियर के पीछे का प्रकाश ज्यामितीय छाया के क्षेत्र में प्रवेश नहीं करना चाहिए। वास्तव में, प्रकाश तरंग पूरे अंतरिक्ष में फैलती है, ज्यामितीय छाया के क्षेत्र में प्रवेश करती है। यह पैठ जितना बड़ा होगा, अवरोध या छेद का आकार उतना ही छोटा होगा। यदि अवरोध या छेद का आकार तरंग दैर्ध्य के बराबर है, तो ज्यामितीय प्रकाशिकी सन्निकटन अस्वीकार्य है। वेव ऑप्टिक्स खेल में आता है। स्थिति R , जहां R अवरोध या छिद्र का आकार है, है तरंग प्रकाशिकी सन्निकटन. प्रकाश और संबंधित घटनाओं के सीधा प्रसार के नियम से विचलन को विवर्तन कहा जाता है।

पर्याप्त रूप से कम तरंग दैर्ध्य पर, प्रकाश अपना स्वयं का प्रदर्शन कर सकता है

क्वांटम, कणिका, गुण। शर्त hc , h एक अचर है

ई के बाद से

प्लैंक, और एपोर दहलीज ऊर्जा है, है क्वांटम ऑप्टिक्स सन्निकटन. व्याख्यान के अगले भाग में प्रकाश के क्वांटम गुणों पर चर्चा की जाएगी।

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विद्युत चुम्बकीय तरंगों को तरंग दैर्ध्य या इससे जुड़ी तरंग आवृत्ति के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है एफ. हम यह भी ध्यान दें कि ये पैरामीटर न केवल तरंग की विशेषता है, बल्कि विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के क्वांटम गुण भी हैं। तदनुसार, पहले मामले में, इस पाठ्यक्रम में अध्ययन किए गए शास्त्रीय कानूनों द्वारा विद्युत चुम्बकीय तरंग का वर्णन किया गया है।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों के स्पेक्ट्रम की अवधारणा पर विचार करें। विद्युत चुम्बकीय तरंगों का स्पेक्ट्रमप्रकृति में विद्यमान विद्युत चुम्बकीय तरंगों का आवृत्ति बैंड कहलाता है।

बढ़ती आवृत्ति के क्रम में विद्युत चुम्बकीय विकिरण का स्पेक्ट्रम है:

विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम के विभिन्न खंड स्पेक्ट्रम के एक या दूसरे खंड से संबंधित तरंगों को उत्सर्जित करने और प्राप्त करने के तरीके में भिन्न होते हैं। इस कारण से, विद्युत चुम्बकीय वर्णक्रम के विभिन्न भागों के बीच कोई तीक्ष्ण सीमाएँ नहीं हैं, लेकिन प्रत्येक श्रेणी अपनी विशेषताओं और अपने स्वयं के कानूनों की व्यापकता से निर्धारित होती है, जो रैखिक तराजू के अनुपात द्वारा निर्धारित होती है।

रेडियो तरंगों का अध्ययन शास्त्रीय इलेक्ट्रोडायनामिक्स द्वारा किया जाता है। इन्फ्रारेड प्रकाश और पराबैंगनी विकिरण का अध्ययन शास्त्रीय प्रकाशिकी और क्वांटम भौतिकी दोनों द्वारा किया जाता है। क्वांटम और परमाणु भौतिकी में एक्स-रे और गामा विकिरण का अध्ययन किया जाता है।

आइए हम विद्युत चुम्बकीय तरंगों के स्पेक्ट्रम पर अधिक विस्तार से विचार करें।

कम आवृत्ति तरंगें

कम-आवृत्ति तरंगें विद्युत चुम्बकीय तरंगें होती हैं जिनकी दोलन आवृत्ति 100 kHz से अधिक नहीं होती है)। यह आवृत्ति रेंज है जो परंपरागत रूप से इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में उपयोग की जाती है। औद्योगिक विद्युत ऊर्जा उद्योग में, 50 हर्ट्ज की आवृत्ति का उपयोग किया जाता है, जिस पर विद्युत ऊर्जा का संचरण लाइनों के साथ किया जाता है और वोल्टेज को ट्रांसफार्मर उपकरणों द्वारा परिवर्तित किया जाता है। विमानन और भूमि परिवहन में अक्सर 400 हर्ट्ज की आवृत्ति का उपयोग किया जाता है, जो 50 हर्ट्ज की तुलना में विद्युत मशीनों और ट्रांसफार्मर के वजन में 8 गुना लाभ देता है। बिजली की आपूर्ति स्विच करने में नवीनतम पीढ़ीइकाइयों की एसी परिवर्तन आवृत्तियों और दसियों kHz का उपयोग किया जाता है, जो उन्हें कॉम्पैक्ट और ऊर्जा-समृद्ध बनाता है।
कम आवृत्ति रेंज और उच्च आवृत्तियों के बीच मौलिक अंतर विद्युत चुम्बकीय तरंगों की गति में उनकी आवृत्ति के वर्गमूल के अनुपात में 300 हजार किमी / सेकंड से 100 kHz पर लगभग 7 हजार किमी / सेकंड 50 हर्ट्ज पर गिरावट है।

रेडियो तरंगें

रेडियो तरंगें विद्युत चुम्बकीय तरंगें हैं जिनकी तरंग दैर्ध्य 1 मिमी से अधिक (आवृत्ति 3 10 11 हर्ट्ज = 300 गीगाहर्ट्ज़ से कम) और 3 किमी से कम (100 किलोहर्ट्ज़ से ऊपर) होती है।

रेडियो तरंगों में विभाजित हैं:

1. लंबाई में लंबी तरंगें 3 किमी से 300 मीटर (10 5 हर्ट्ज - 10 6 हर्ट्ज = 1 मेगाहर्ट्ज की सीमा में आवृत्ति) तक होती हैं;

2. लंबाई में मध्यम तरंगें 300 मीटर से 100 मीटर तक होती हैं (आवृत्ति 10 6 हर्ट्ज -3 * 10 6 हर्ट्ज = 3 मेगाहर्ट्ज की सीमा में);

3. तरंग दैर्ध्य में लघु तरंगें 100 मीटर से 10 मीटर तक होती हैं (रेंज में आवृत्ति 310 6 हर्ट्ज-310 7 हर्ट्ज = 30 मेगाहर्ट्ज);

4. 10m से कम तरंग दैर्ध्य वाली अल्ट्राशॉर्ट तरंगें (आवृत्ति 310 7 हर्ट्ज = 30 मेगाहर्ट्ज से अधिक)।

अल्ट्राशॉर्ट तरंगें, बदले में, विभाजित हैं:

ए) मीटर तरंगें;

बी) सेंटीमीटर तरंगें;

बी) मिलीमीटर तरंगें;

1 मीटर से कम तरंग दैर्ध्य (300 मेगाहर्ट्ज से कम आवृत्ति) वाली तरंगों को माइक्रोवेव या माइक्रोवेव कहा जाता है।

परमाणुओं के आकार की तुलना में रेडियो रेंज के तरंग दैर्ध्य के बड़े मूल्यों के कारण, माध्यम की परमाणु संरचना को ध्यान में रखे बिना रेडियो तरंगों के प्रसार पर विचार किया जा सकता है, अर्थात। असाधारण रूप से, जैसा कि मैक्सवेल के सिद्धांत के निर्माण में प्रथागत है। रेडियो तरंगों के क्वांटम गुण केवल स्पेक्ट्रम के अवरक्त भाग से सटे सबसे छोटी तरंगों के लिए और तथाकथित के प्रसार के दौरान प्रकट होते हैं। 10 -12 सेकंड - 10 -15 सेकंड के क्रम की अवधि के साथ अल्ट्राशॉर्ट दालें, परमाणुओं और अणुओं के अंदर इलेक्ट्रॉनों के दोलनों के समय के साथ तुलनीय।
रेडियो तरंगों और उच्च आवृत्तियों के बीच मूलभूत अंतर तरंग वाहक (ईथर) की तरंग दैर्ध्य के बीच एक अलग थर्मोडायनामिक संबंध है, जो 1 मिमी (2.7 ° K) के बराबर है, और इस माध्यम में विद्युत चुम्बकीय तरंग का प्रसार होता है।

रेडियो तरंग विकिरण का जैविक प्रभाव

रडार तकनीक में शक्तिशाली रेडियो तरंग विकिरण का उपयोग करने के भयानक बलिदान अनुभव ने तरंग दैर्ध्य (आवृत्ति) के आधार पर रेडियो तरंगों के विशिष्ट प्रभाव को दिखाया।

मानव शरीर पर विनाशकारी प्रभाव इतना औसत नहीं है जितना कि चरम विकिरण शक्ति, जिस पर प्रोटीन संरचनाओं में अपरिवर्तनीय घटनाएं होती हैं। उदाहरण के लिए, माइक्रोवेव ओवन (माइक्रोवेव ओवन) के मैग्नेट्रोन की निरंतर विकिरण की शक्ति, जो कि 1 किलोवाट है, ओवन के एक छोटे से बंद (परिरक्षित) मात्रा में केवल भोजन को प्रभावित करती है, और आस-पास के व्यक्ति के लिए लगभग सुरक्षित है। 1000: 1 के कर्तव्य चक्र के साथ लघु दालों द्वारा उत्सर्जित औसत शक्ति के 1 किलोवाट के रडार स्टेशन (रडार, रडार) की शक्ति (पल्स अवधि के दोहराव अवधि का अनुपात) और, तदनुसार, 1 की नाड़ी शक्ति MW, उत्सर्जक से सैकड़ों मीटर की दूरी पर मानव स्वास्थ्य और जीवन के लिए बहुत खतरनाक है। उत्तरार्द्ध में, निश्चित रूप से, रडार विकिरण की दिशा भी एक भूमिका निभाती है, जो सटीक स्पंदित, और औसत नहीं, शक्ति के विनाशकारी प्रभाव पर जोर देती है।

मीटर तरंगों का प्रभाव

एक मेगावाट से अधिक (जैसे, उदाहरण के लिए, P-16 प्रारंभिक चेतावनी स्टेशन) की पल्स शक्ति के साथ मीटर-उच्च रडार स्टेशनों (आरएलएस) के पल्स जनरेटर द्वारा उत्सर्जित उच्च-तीव्रता मीटर तरंगें और रीढ़ की लंबाई के अनुरूप होती हैं मनुष्यों और जानवरों की नाल, साथ ही अक्षतंतु की लंबाई, इन संरचनाओं के चालन को बाधित करती है, जिससे डाइएनसेफेलिक सिंड्रोम (SHS रोग) होता है। उत्तरार्द्ध पूर्ण या आंशिक (विकिरण की प्राप्त स्पंदित खुराक के आधार पर) मानव अंगों के अपरिवर्तनीय पक्षाघात के साथ-साथ आंतों के संक्रमण के उल्लंघन के तेजी से विकास (कई महीनों से कई वर्षों तक) की ओर जाता है। और अन्य आंतरिक अंग।

डेसीमीटर तरंगों का प्रभाव

डेसीमीटर तरंगें मानव और पशु अंगों जैसे फेफड़े, यकृत और गुर्दे को कवर करने वाली रक्त वाहिकाओं के साथ तरंग दैर्ध्य में अनुरूप होती हैं। यह एक कारण है कि वे इन अंगों में "सौम्य" ट्यूमर (सिस्ट) के विकास का कारण बनते हैं। रक्त वाहिकाओं की सतह पर विकसित होने से, ये ट्यूमर सामान्य रक्त परिसंचरण की समाप्ति और अंगों के विघटन की ओर ले जाते हैं। यदि ऐसे ट्यूमर को सर्जरी द्वारा समय पर नहीं हटाया जाता है, तो जीव की मृत्यु हो जाती है। खतरनाक तीव्रता के स्तर की डेसीमीटर तरंगें P-15 मोबाइल वायु रक्षा रडार, साथ ही कुछ विमानों के रडार जैसे राडार के मैग्नेट्रोन द्वारा उत्सर्जित होती हैं।

सेंटीमीटर तरंगों का प्रभाव

शक्तिशाली सेंटीमीटर तरंगें ल्यूकेमिया जैसे रोगों का कारण बनती हैं - "ल्यूकेमिया", साथ ही अन्य रूप घातक ट्यूमरआदमी और जानवर। इन रोगों की घटना के लिए पर्याप्त तीव्रता की लहरें P-35, P-37 सेंटीमीटर-रेंज रडार और लगभग सभी विमान रडार द्वारा उत्पन्न होती हैं।

इन्फ्रारेड, प्रकाश और पराबैंगनी विकिरण

अवरक्त, प्रकाश, पराबैंगनीविकिरण हैं विद्युत चुम्बकीय तरंगों के स्पेक्ट्रम का ऑप्टिकल क्षेत्रशब्द के व्यापक अर्थ में। यह स्पेक्ट्रम 2·10 -6 मीटर = 2 माइक्रोन से 10 -8 मीटर = 10 एनएम (1.5·10 14 हर्ट्ज से 3·10 16 हर्ट्ज तक आवृत्ति में) की सीमा में विद्युत चुम्बकीय तरंग लंबाई की एक सीमा में रहता है। ऑप्टिकल रेंज की ऊपरी सीमा इन्फ्रारेड रेंज की लंबी-लहर सीमा द्वारा निर्धारित की जाती है, और निचली सीमा पराबैंगनी की शॉर्ट-वेव सीमा (चित्र। 2.14) द्वारा निर्धारित की जाती है।

सूचीबद्ध तरंगों के वर्णक्रमीय वर्गों की निकटता ने उनका अध्ययन करने के लिए उपयोग की जाने वाली विधियों और उपकरणों की समानता का नेतृत्व किया और व्यावहारिक आवेदन. ऐतिहासिक रूप से, लेंस, विवर्तन झंझरी, प्रिज्म, डायाफ्राम, वैकल्पिक रूप से सक्रिय पदार्थ जो विभिन्न ऑप्टिकल उपकरणों (इंटरफेरोमीटर, पोलराइज़र, मॉड्यूलेटर, आदि) का हिस्सा हैं, इन उद्देश्यों के लिए उपयोग किए गए थे।

दूसरी ओर, स्पेक्ट्रम के ऑप्टिकल क्षेत्र के विकिरण में विभिन्न मीडिया के पारित होने के सामान्य पैटर्न होते हैं, जिन्हें ज्यामितीय प्रकाशिकी का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है, जो ऑप्टिकल उपकरणों और ऑप्टिकल सिग्नल प्रसार चैनलों दोनों की गणना और निर्माण के लिए व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। अवरक्त विकिरण है कई आर्थ्रोपोड्स (कीड़े, मकड़ियों, आदि) और सरीसृप (सांप, छिपकली, आदि) को दिखाई देता है। , अर्धचालक सेंसर (इन्फ्रारेड फोटोमैट्रिस) के लिए उपलब्ध है, लेकिन यह पृथ्वी के वायुमंडल की मोटाई से नहीं गुजरता है, जो अनुमति नहीं देता है पृथ्वी की सतह से अवरक्त तारों का निरीक्षण करने के लिए - "भूरे रंग के बौने", जो आकाशगंगा के सभी सितारों का 90% से अधिक बनाते हैं।

आवृत्ति में ऑप्टिकल रेंज की चौड़ाई लगभग 18 सप्तक है, जिनमें से ऑप्टिकल रेंज में लगभग एक सप्तक (); पराबैंगनी पर - 5 सप्तक ( ), अवरक्त विकिरण के लिए - 11 सप्तक (

स्पेक्ट्रम के प्रकाशिक भाग में पदार्थ की परमाणु संरचना के कारण होने वाली घटनाएँ महत्वपूर्ण हो जाती हैं। इस कारण से, ऑप्टिकल विकिरण के तरंग गुणों के साथ, क्वांटम गुण प्रकट होते हैं।

रोशनी

प्रकाश, प्रकाश, दृश्य विकिरण - मानव और प्राइमेट की आंखों को दिखाई देने वाले विद्युत चुम्बकीय विकिरण के ऑप्टिकल स्पेक्ट्रम का हिस्सा, 400 नैनोमीटर से 780 नैनोमीटर की सीमा में विद्युत चुम्बकीय तरंग लंबाई की एक सीमा पर कब्जा कर लेता है, अर्थात एक सप्तक से कम - आवृत्ति में दोहरा परिवर्तन। चावल। 1.14. विद्युतचुंबकीय तरंग पैमाना प्रकाश स्पेक्ट्रम में रंगों के क्रम की मौखिक मेम-स्मृति: "प्रतिहर दिन हेबेज़यान एफकरता है जेडनेट जीलावा साथगुप्त एफइज़ीकी" - "लाल , संतरा , पीला , हरा , नीला , नीला , बैंगनी ".

एक्स-रे और गामा विकिरण

एक्स-रे और गामा विकिरण के क्षेत्र में, विकिरण के क्वांटम गुण सामने आते हैं।

एक्स-रे विकिरणतेजी से चार्ज कणों (इलेक्ट्रॉनों, प्रोटॉन, आदि) के मंदी के साथ-साथ अंदर होने वाली प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप उत्पन्न होता है इलेक्ट्रॉन के गोलेपरमाणु।

गामा विकिरण परमाणु नाभिक के अंदर होने वाली घटनाओं के साथ-साथ परमाणु प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप होता है। एक्स-रे और गामा विकिरण के बीच की सीमा सशर्त रूप से दी गई विकिरण आवृत्ति के अनुरूप ऊर्जा क्वांटम के परिमाण द्वारा निर्धारित की जाती है।

एक्स-रे विकिरण में 50 एनएम से 10 -3 एनएम की लंबाई वाली विद्युत चुम्बकीय तरंगें होती हैं, जो 20 eV से 1 MeV की क्वांटम ऊर्जा से मेल खाती हैं।

गामा विकिरण विद्युत चुम्बकीय तरंगें हैं जिनकी तरंग दैर्ध्य 10 -2 एनएम से कम होती है, जो 0.1 MeV से अधिक फोटॉन ऊर्जा से मेल खाती है।

प्रकाश की विद्युत चुम्बकीय प्रकृति

प्रकाश विद्युत चुम्बकीय तरंगों के स्पेक्ट्रम का दृश्य भाग है, जिसकी तरंग दैर्ध्य 0.4 माइक्रोन से 0.76 माइक्रोन तक के अंतराल पर कब्जा कर लेती है। ऑप्टिकल विकिरण के प्रत्येक वर्णक्रमीय घटक को एक विशिष्ट रंग से जोड़ा जा सकता है। ऑप्टिकल विकिरण के वर्णक्रमीय घटकों का रंग उनकी तरंग दैर्ध्य द्वारा निर्धारित किया जाता है। विकिरण का रंग बदलता है क्योंकि इसकी तरंग दैर्ध्य निम्न प्रकार से घटती है: लाल, नारंगी, पीला, हरा, सियान, इंडिगो, वायलेट।

सबसे लंबी तरंग दैर्ध्य के अनुरूप लाल बत्ती स्पेक्ट्रम के लाल सिरे को परिभाषित करती है। वायलेट लाइट - बैंगनी रंग की सीमा से मेल खाती है।

प्राकृतिक (दिन के उजाले, सूरज की रोशनी) प्रकाश बिना रंग का होता है और हर चीज से विद्युत चुम्बकीय तरंगों का एक सुपरपोजिशन होता है आदमी के लिए दृश्यमानस्पेक्ट्रम। प्राकृतिक प्रकाश उत्तेजित परमाणुओं द्वारा विद्युत चुम्बकीय तरंगों के उत्सर्जन से आता है। उत्तेजना की प्रकृति भिन्न हो सकती है: थर्मल, रासायनिक, विद्युत चुम्बकीय, आदि। उत्तेजना के परिणामस्वरूप, परमाणु लगभग 10 -8 सेकंड के लिए अराजक तरीके से विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उत्सर्जन करते हैं। चूंकि परमाणुओं के उत्तेजना का ऊर्जा स्पेक्ट्रम काफी व्यापक है, इसलिए पूरे दृश्य स्पेक्ट्रम से विद्युत चुम्बकीय तरंगें उत्सर्जित होती हैं, जिसका प्रारंभिक चरण, दिशा और ध्रुवीकरण यादृच्छिक होता है। इस कारण से, प्राकृतिक प्रकाश का ध्रुवीकरण नहीं होता है। इसका मतलब है कि प्राकृतिक प्रकाश की विद्युत चुम्बकीय तरंगों के वर्णक्रमीय घटकों का "घनत्व" पारस्परिक रूप से लंबवत ध्रुवीकरण होता है।

प्रकाश रेंज में हार्मोनिक विद्युत चुम्बकीय तरंगों को कहा जाता है एकरंगा. एक मोनोक्रोमैटिक प्रकाश तरंग के लिए, मुख्य विशेषताओं में से एक तीव्रता है। प्रकाश तरंग तीव्रतातरंग द्वारा किए गए ऊर्जा प्रवाह घनत्व (1.25) का औसत मूल्य है:

Poynting वेक्टर कहाँ है।

सूत्र (1.35) का उपयोग करके एक सजातीय माध्यम में विद्युत क्षेत्र आयाम के साथ एक प्रकाश, विमान, मोनोक्रोमैटिक तरंग की तीव्रता की गणना (1.30) और (1.32) को ध्यान में रखते हुए, सूत्र (1.35) का उपयोग करके देता है:

परंपरागत रूप से, ऑप्टिकल घटनाओं को किरणों की मदद से माना जाता है। किरणों की सहायता से प्रकाशिक परिघटनाओं के वर्णन को कहते हैं ज्यामितीय-ऑप्टिकल. ज्यामितीय प्रकाशिकी में विकसित किरण प्रक्षेपवक्र खोजने के नियमों का व्यापक रूप से ऑप्टिकल घटना के विश्लेषण और विभिन्न ऑप्टिकल उपकरणों के निर्माण में उपयोग किया जाता है।

आइए प्रकाश तरंगों के विद्युत चुम्बकीय प्रतिनिधित्व के आधार पर एक किरण की परिभाषा दें। सबसे पहले, किरणें वे रेखाएँ होती हैं जिनके साथ विद्युत चुम्बकीय तरंगें फैलती हैं। इस कारण से, एक किरण एक रेखा है, जिसके प्रत्येक बिंदु पर एक विद्युत चुम्बकीय तरंग का औसत पॉयटिंग वेक्टर इस रेखा पर स्पर्शरेखा रूप से निर्देशित होता है।

सजातीय आइसोट्रोपिक मीडिया में, माध्य पॉयटिंग वेक्टर की दिशा सामान्य से तरंग सतह (इक्विफ़ेज़ सतह) के साथ मेल खाती है, अर्थात। तरंग वेक्टर के साथ।

इस प्रकार, समांगी समदैशिक मीडिया में, किरणें विद्युत चुम्बकीय तरंग के संगत तरंगाग्र के लंबवत होती हैं।

उदाहरण के लिए, एक बिंदु मोनोक्रोमैटिक प्रकाश स्रोत द्वारा उत्सर्जित किरणों पर विचार करें। ज्यामितीय प्रकाशिकी की दृष्टि से, किरणों का एक समूह स्रोत बिंदु से रेडियल दिशा में निकलता है। प्रकाश के विद्युत चुम्बकीय सार की स्थिति से, एक गोलाकार विद्युत चुम्बकीय तरंग स्रोत बिंदु से फैलती है। स्रोत से पर्याप्त रूप से बड़ी दूरी पर, स्थानीय रूप से गोलाकार लहर को समतल मानकर, तरंग मोर्चे की वक्रता की उपेक्षा की जा सकती है। लहर के सामने की सतह को तोड़ना एक बड़ी संख्या कीस्थानीय रूप से समतल खंडों में, प्रत्येक खंड के केंद्र के माध्यम से एक सामान्य खींचना संभव है, जिसके साथ एक समतल तरंग का प्रसार होता है, अर्थात। बीम की ज्यामितीय-ऑप्टिकल व्याख्या में। इस प्रकार, दोनों दृष्टिकोण विचार किए गए उदाहरण का समान विवरण देते हैं।

ज्यामितीय प्रकाशिकी का मुख्य कार्य बीम (प्रक्षेपवक्र) की दिशा का पता लगाना है। तथाकथित के न्यूनतम को खोजने की परिवर्तनशील समस्या को हल करने के बाद प्रक्षेपवक्र समीकरण पाया जाता है। वांछित पथ पर कार्रवाई। इस समस्या के कठोर सूत्रीकरण और समाधान के विवरण में जाने के बिना, हम मान सकते हैं कि किरणें सबसे छोटी कुल ऑप्टिकल लंबाई के साथ प्रक्षेपवक्र हैं। यह कथन फर्मेट के सिद्धांत का परिणाम है।

किरणों के प्रक्षेपवक्र को निर्धारित करने के लिए परिवर्तनशील दृष्टिकोण को अमानवीय मीडिया पर भी लागू किया जा सकता है, अर्थात। ऐसा मीडिया, जिसमें अपवर्तनांक माध्यम के बिंदुओं के निर्देशांक का एक कार्य है। यदि फ़ंक्शन एक अमानवीय माध्यम में एक तरंग मोर्चे की सतह के आकार का वर्णन करता है, तो इसे आंशिक अंतर समीकरण के समाधान के आधार पर पाया जा सकता है, जिसे ईकोनल समीकरण के रूप में जाना जाता है, और विश्लेषणात्मक यांत्रिकी में हैमिल्टन-जैकोबी समीकरण के रूप में:

इस प्रकार, विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत के ज्यामितीय-ऑप्टिकल सन्निकटन का गणितीय आधार ईकोनल समीकरण के आधार पर या किसी अन्य तरीके से किरणों पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों के क्षेत्र को निर्धारित करने के लिए विभिन्न तरीकों से बना है। तथाकथित की गणना करने के लिए रेडियो इलेक्ट्रॉनिक्स में ज्यामितीय-ऑप्टिकल सन्निकटन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। अर्ध-ऑप्टिकल सिस्टम।

निष्कर्ष में, हम ध्यान दें कि मैक्सवेल के समीकरणों को हल करके और किरणों की सहायता से एक साथ और तरंग स्थितियों से प्रकाश का वर्णन करने की क्षमता, जिसकी दिशा कणों की गति का वर्णन करने वाले हैमिल्टन-जैकोबी समीकरणों से निर्धारित होती है, अभिव्यक्तियों में से एक है प्रकाश के स्पष्ट द्वैतवाद के कारण, जैसा कि ज्ञात है, क्वांटम यांत्रिकी के तार्किक रूप से विरोधाभासी सिद्धांतों के निर्माण का कारण बना।

वास्तव में, विद्युत चुम्बकीय तरंगों की प्रकृति में कोई द्वैतवाद नहीं है। जैसा कि मैक्स प्लैंक ने 1900 में अपने क्लासिक काम ऑन द नॉर्मल स्पेक्ट्रम ऑफ रेडिएशन में दिखाया था, विद्युत चुम्बकीय तरंगें एक आवृत्ति के साथ व्यक्तिगत मात्राबद्ध दोलन हैं। वीऔर ऊर्जा ई = एचवी, कहाँ पे एच = स्थिरांक, हवा में। उत्तरार्द्ध एक सुपरफ्लुइड माध्यम है जिसमें माप के साथ असंतुलन की स्थिर संपत्ति होती है एचप्लैंक स्थिरांक है। से अधिक ऊर्जा के साथ ईथर के संपर्क में आने पर एचवीविकिरण के दौरान, एक परिमाणित "भंवर" बनता है। बिल्कुल वही घटना सभी सुपरफ्लुइड मीडिया में देखी जाती है और उनमें फोनन का निर्माण होता है - ध्वनि विकिरण का क्वांटा।

1900 में मैक्स प्लैंक की खोज के "कॉपी-एंड-पेस्ट" संयोजन के लिए फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के साथ 1887 में हेनरिक हर्ट्ज़ द्वारा खोजा गया, 1921 में नोबेल समिति ने नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया