Электромагнитное излучение и его природа.

Источником электромагнитного излучения всегда является вещество. Но разные уровни организации материи в веществе имеют различный механизм возбуждения электромагнитных волн.

Так электромагнитные волны имеют своим источником токи, протекающие в проводниках, электрические переменные напряжения на металлических поверхностях (антеннах) и т. п. Инфракрасное излучение имеет своим источником нагретые предметы и генерируются колебаниями молекул тел. Оптическое излучение происходит в результате перехода электронов атомов с одних орбит возбужденных) на другие (стационарные). Рентгеновские лучи имеют в своей основе возбуждение электронных оболочек атомов внешними воздействиями, например, бомбардировкой электронными лучками. Гамма-излучение имеет источником возбужденные ядра атомов, возбуждение может быть природным, а может явиться результатом наведенной радиоактивности.

Шкала электромагнитных волн:

от1011-103 мкм - электромагнитные волны;

103-0,74  мкм - инфракрасное излучение (ИКИ);

0,74--0,4 мкм - видимый свет;

0,4мкм- 0,004 мкм - ультрафиолетовое излучение (УФИ);

0,01-5 ×10 -6 мкм - рентгеновские лучи;

5×105-10-6  мкм и далее- гамма-лучи.

Электромагнитные волны иначе называются радиоволнами. Радиоволны делятся на поддиапазоны (см. таблицу).

Длинные и средние волны огибают поверхность, хороши для ближней и дальней радиосвязи, но обладают малой вместимостью; короткие волны — отражаются от поверхности и обладают большей вместимостью, используются для дальней радиосвязи;  УКВ — распространяются только в зоне прямой видимости, используются для радиосвязи и в телевидении; ИКИ — применяются для всякого рода тепловых приборов;

видимый свет — используется во всех оптических приборах; УФИ — применяется в медицине; Рентгеновское излучение используется в медицине и в приборах контроля качества изделий; гамма-лучи — колебания поверхности нуклонов, входящих в состав ядра. используются в парамагнитном резонансе для определения состава и структуры вещества.

15. Взаимодействие электромагнитного поля и движущегося заряда. Сила Лоренца. Принцип действия электрогенератора.

Электромагнитное взаимодействие происходит либо между неподвижными зарядами - это мы называем электрическое поле, либо между движущимися зарядами (проводники с электрическим током) - это мы называем магнитное поле.

На электрический заряд, движущийся в магнитном поле, действует сила Лоренца, равная

где q - величина заряда, Кл; u — скорость заряда, м/с; В — магнитная индукция поля, Г. Эта сила направлена перпендикулярно векторам u и В.

Если проводящий контур движется а стационарном магнитном поле, то в нем наводится э.д.с. индукции, поскольку на каждый свободный заряд — носитель тока в проводнике, перемещающийся вместе с проводником в магнитном поле, действует сила Лоренца, поэтому на отрезке длиной l, движущемся в поле с магнитной индукцией В со скоростью u возникает э.д.с., равная

E=-B l u, B        

На этом основаны электромеханические электрогенераторы, в которых на статоре размещена обмотка, через которую пропускается постоянный ток, в результате чего в зазоре между статором и ротором (якорем) создается сильное магнитное поле. На поверхности ротора уложена вторая обмотка, в которой при вращении ротора и пересечении в результате этого силовых линий магнитной индукции создается электродвижущая сила.

Сила Лоренца используется в кольцевых ускорителях заряженных частиц для многократного прогона их (в процессе разгона) по одному и тому же пути. Оказываемся радиус обращения заряженной частицы в поперечном магнитном поле не зависит от скорости частицы.