Clasificarea Undelor Electromagnetice.aplicatii

7/17/2019 Clasificarea Undelor Electromagnetice.aplicatii

1/10

Clasificarea undelor

electromagnetice. Aplicatii.

Clasifcare

Inductia electromagnetica

Natura luminii

Fotonul

Clasificarea undelor

electromagnetice

Noiuni Generale: Cmpul electromagnetic: ansamblul cmpurilor electrice i magnetice , care oscileaz i

se genereaz reciproc. Und electromagnetic: un cmp electromagnetic care se propag .


2/10

U

ndele (radiaiile) electromagnetice pot fi grupate dup fenomenul care st la baza producerii

lor. Astfel , radiaiile numite heriene se datoresc oscilaieielectronilor n circuitele oscilante LC sau n circuitele electronice

speciale (cu caviti rezonante ).

Prin transformarea energiei interne a oricrui corp n energie

electromagnetic rezult radiaiile termice. Radiaiileelectromagnetice , numite radiaiile de frnare , apar la frnarea brusc

a electronilor n cmpul nucleului atomic.Radiaiile sincrotron

( denumirea se datorete faptului c acest fenomen a fost pus neviden la o instalaie de accelerare a electronilor n cmp magnetic ,

numit sincrotron ) i au originea n micarea electronilor ntr-un cmp

magnetic .Acestor grupe de radiaii le corespund anumite domenii de frecvene.

Cea mai uzual mprire a radiaiilor electromagnetice se face ns dup frecvena i lungime sa

de und n vid. Aceast mprire cuprinde urmtoarele grupe :

1.Undele radio. omeniul de frecven a acestor unde este cuprins ntre zeci de !ertzi pn la

un giga!ertz ( "#$z % "&' $z ) , adic au lungimea de und cuprins ntre civa m pn la

& cm . *e utilizeaz n special n transmisiile radio i +. up lungimea de und se

submpart n unde lungi ( m - /&& m ) , unde medii ( /&& - "&& m ) , unde scurte( "&& - "& m ) i unde ultrascurte ( "& m - " cm ).

2.Microundele.*unt generate ca i undele radio de instalaii electronice . 0ungimea de und

este cuprins ntre & cm i " mm . n mod corespunztor frecvena variaz ntre "&' --"&"" $z. *e folosesc n sistemele de telecomunicaii , n radar i n cercetarea stiinific

la studiul propietilor atomilor , moleculelor i gazelor ionizate. *e submpart n unde

decimetrice, centimetrice i milimetrice.3.Radiaia infraroie. Cuprinde domeniul de lungimi de und situat ntre "&- i 1,2"&-1 m

( "&""-- 3"&"3 $z ). n general sunt produse de corpurile nclzite. n ultimul timp s-au

realizat instalaii electronice care emit unde infraroii cu lungime de und submilimetric.

4.Radiaia vizibil.4ste radiaia cu lungimea de und cuprins ntre apro5imativ 1,/"&-1 m i


3/10

3"&"3 m.

.Radiaia ultraviolet.0ungimea de und a acestei radiaii este cuprins n domeniul ,2"&-1

i /"&-"& m. 4ste generat de ctre moleculele i atomii dintr-o descrcare electric ngaze. *oarele este o surs puternic de radiaii ultraviolete.

!.Radiaia " ( sau Rntgen ) . Aceste radiaii au fost descoperite n "2'6 de fizicianul

german 7. Rntgen. 4le sunt produse n tuburi speciale n care un fascicul de electroniaccelerat cu a8utorul unei tensiuni electrice de ordinul zecilor de mii de voli ,

bombardeaz un electrod.

#.Radiaia .Constitue regiunea superioar ( "& "2 - "& $z ) n clasificarea undelorelectromagnetice n raport cu frecvena lor. *unt produse de ctre nucleele atomilor.


4/10

Inductia electromagnetica

9


5/10

nsprezece ani a cutat arada; ( ntre "2& i "2" ) s descopere producerea curentului

electric sub actiunea cmpului magnetic. +otul prea att de simplu , dar toate e5perimentele

erau sortite eecului pentru c se raiona astfel : din moment ce apare un cmp magnetic n8urul unui curent electric , de ce nu apare i un curent electric ntr-un conductor plasat ntr-

un cmp magnetic < ntr-adevr , cmpul magnetic apare , n 8urul unui curent electric , dar

acesta este ntreinut printr-un consum de energie din e5terior. n cazul n care plasm nrepaus un conductor ntr-un cmp magnetic , nu se consum energie , deci nu poate s apar

un curent electric.

45periena crucial a lui arada; , care prefigura transformatorul de mai trziu a fostefectuat n felul urmtor : pe un cilindru de lemn a nfurat doua bobine , una legat la un

galvanometru ($" ) i alta la o baterie ( $ ). n mod neateptat , n bobina$" aprea un

curent numai atunci cnd ntreruptorul% stabilea sau ntrerupea curentul prin$. *emnalul

aprut n$" era slab , dar disprea c!iar dac prin$ circula curentul , deci e5ista un cmpmagnetic ale crui linii treceau i prin$". = alt observaie : curentul nregistrat n$" avea un

sens la nc!iderea circuitului , dar i sc!imba sensul la ntreruperea curentului. = analiz

atent a curentului din$" , numit curent indus , a artat c la nc!iderea circuitului , cnd se

stabilete un cmp magnetic , sensul curentului indus este astfel , nct cmpul magnetic creatde el are sens invers cmpului generat de $. impotriv , la ntreruperea curentului , deci

cnd cmpul magnetic dispare , sensul curentului este astfel , nct cmpul creat de el areacelai sens cu cel care dispare. enomenul astfel descoperit de arada; a primit numele

de inducie electroma&netic.


6/10

Natura luminii 9n fapt incontestabil stabilit de e5perien este acela c lumina transport energie. ardup cum tim energia poate fi transportat n dou moduri : prin 'articule n micare , sub form

de energie cinetic a acestor particule i prin unde , sub form de energie de deformare a

unui mediu elastic , fr a avea un transport de mas. *ub care din aceste forme se va

propaga lumina < up >e?ton , lumina este alctuit din particule materiale ce se propag n direcia razei

luminoase cu viteze diferite n diferite medii transparente ( teoria cor'uscular a luminii ).

up $u;gens, lumina constitue o perturbaie a unui mediu elastic special ( numit eter @ ), viteza de propagare a acestei perturbaii depinznd de asemenea de natura corpului

transparent ( teoria ondulatorie a luminii (.

Considernd mai nti lumina ca o perturbaie a unui mediu elastic , fr a ne preocupa detipul acestei perturbaii (dac este longitudinal , transversal , etc) putem prelua rezultatele

obinute n studiul propagrii undelor la mecanic. Astfel s-a dedus c dac o und plan cade la

suprafaa de separare a dou medii sub ung!iul de inciden i , atunci pentru unda reflectatung!iul de refle5ie este egal cu ung!iu de inciden , iar pentru unda refractat ung!iul de

refracie reste diferit de ung!iul de inciden. Aadar cel dou concepii e5plic n moduri diferite legea refraciei una prin micorarea

vitezei luminii intr-un mediu mai dens , cealalt prin creterea vitezei ntr-un mediu maidens. Pentru a decide ntre aceste dou concepii au fost necesare msurtori directe ale

vitezei luminii n diverse medii transparente. Astfel de msurtori au fost ncepute n a doua

8umtate a secolului al B-lea. *unt numeroase , iar precizia lor a crescut mult cutimpul.

Prin aceste e5periene s-a putut determina , pentru trecerea luminii din aer n ap c v1

/ v2% ",. Pe de alt parte din msurarea ung!iurilor se tia c sin iD sin r % ",.

Aceste date e5perimentale nu sunt satisfcute de relaia , ci de relaia , obinndu-se astfel ctig

de cauz pentru concepia ondulatorie a luminii , care prevede o reducere a vitezei n medii

mai dense ( v2 ) v1 (. Aceast concepie a aprut ca urmare a descoperirii fenomenelor deinterferen i difracie nc de la sfritul secolului al B-lea. 4a a fost formulat sc!ematic de

ctre $u;gens n "/'& i completat de ctre resnel la nceputul secolului al BB-lea , care a

elaborat teoria ondulatorie , potrivit creia lumina este o perturbaie a unui mediu elasticnumit eter @ i se propag sub forma unor unde transversale 'eriodice, de frecven foarte

mare. 45istena eterului cosmic nu a

putut fi dovedit. e altfel prin proprietile ce trebuia s le aib , acesta nici nu putea aveaconsisten fizic.

up descoperirea undelor electromagnetice n a doua 8umtate a secolului al BB-lea

s-a dovedit c undele de lumin sunt unde electromagnetice i c efectele luminoase suntproduse de ctre cmpul electric al undei electromagnetice. +eoria electromagnetic nu putea

e5plica ns unele fenomene cum ar fi , de e5emplu , distribuia dup lungimile de und aenrgiei radiante emise prin nclzirea corpurilor. Aceast distribuie i gsete e5plicaia n cadrul

teoriei cuantice a luminii , fundamentat de Planc ("'&&) . *-a stabilit astfel c un flu5 deunde luminoase , de orice frecven , se comport ( mai ales n unele fenomene speciale ,

cum este efectul fotoelectric ) ca u flu5 discontinuu , alctuit din particule de lumin ,

numitefotoni, a cror energie de micare este h ( hfiind constanta lui Planc). *-a doveditde altfel c nu numai domeniul vizibil , ci ntreg domeniul e5istent al undelor

electromagnetice posed proprieti corpusculare . ar n timp ce n domeniul infrarou


7/10

( mici ) , aspectul corpuscular se manifest att de slab , nct e5perimental de obicei de

obicei el nici nu apare vizibil , predominnd aspectul ondulator@ , la frecvene foarte mari ,

n ultraviolet , de e5emplu aspectul corpuscular apare foarte evident , radiaiilecomportndu-se practic ca un flu5 de fotoni. n domeniul vizibil ambele aspecte au pondere

aproape egal , e5periena punnd n eviden cnd proprietile ondulatorii (interferena ,

difracia) , cnd proprietile corpusculare ale luminii ( efectul fotoelectric , de e5emplu ).Aadar , radiaiile luminoase sunt unde electromagnetice care au proprietatea de a

impresiona retina oc!iului.. 4le posed att proprieti ondulatorii , ct i proprieti corpusculare

. *bservaie. Pn la descoperirea fotonului relaiile n + v2 , v1(>e?ton) i n + v1 ,

v2 ($u;gens) preau incompatibile . n teoria electromagnetic a luminii , care admite

dualismul corpuscul-und a fenomenului luminos , aceast dificultate dispare. Pentru

aceasta trebuie doar s nelegem c una din relaii conine vitezele 'articulelor de lumin ,considerat ca un flu5 de particule , n timp ce cealalt relaie conine vitezele undelor de

lumin , considerat ca o und electromagnetic. * presupunemc lumina trece din vid ( unde

viteza ei este c) ntr-un mediu de indice de refracie n. n teoria fotonic ( corpuscular ) ,

dac viteza fotonilor n mediul dat este v, vom avea n + v , c. n teoria electromagnetic( ondulatorie ) , dac notm cu u viteza undelor luminoase n mediul dat , vom avea n + c ,

u.Aadar : uv + c2

Aceast relaie este acum relativ uor de e5plicat. Astfel , n teoria fotonic lumina const din

particule (fotoni) de mas m(mas de micare@) ce se mic cu viteza vi posed o und asociat , de o lungime de und :

olosind -% h v % mc2, obinem :

Pe de alt parte , considernd lumina ca o und de vitez u i frecven avem :

9ltimele dou relaii conduc la uv + c2 , relaie ce rezult cum am vzut , din faptul c attteoria corpuscular ct i cea ondulatorie trebuie s furnizeze aceiai valoare pentru indicele de

refracie n, care se poate determina e5perimental , direct , n afara teoriei. Aceast relaie

pune n eviden o strlucit sintez ntre proprietile ondulatorii i corpusculare ce se manifestdeosebit de pregnant n cazul luminii. = astfel de sintez nu putea fi prevzut de vec!ile

teorii mecaniciste cunoaterea ei este un rezultat al fizicii cuantice , aprut la nceputul

acestui secol.


8/10

FOTONUL

n urma studiului radiaiei emise de corpurile nclzite (radiaiile termice) , s-a

constatat e5perimental c orice corp nclzit emite o radiaie electromagnetic care este cu att

mai intens cu ct temperatura corpului este mai ridicat. e asemenea se cunoate c ,


9/10

corpurile nclzite trec prin diverse coloraii ( rou , portocaliu , galben , alb , alb-albastru )

cu creterea temperaturii . >ici o e5plicaie bazat pe teoria ondulatorie a luminii nu a

condus la aceast dependen. E. Planc n "'&& a reuit s dea o e5plicaie corect , dar pentruacesta a fost nevoit s introduc relatia

% hv

n care h este constanta lui Planc , v frecvena radiaiei emise , iar energia minim aradiaiei de frecven ce se poate pierde sau ctiga. 4l a numit acest proprietate ,

cuantificarea energiei radiante , iar + hv // cuant de ener&ie .

n "'&6 A.4instein folosete noiunea de cuant pentru a e5plica efectul fotoelectric.ar revoluionar n aceast e5plicaie este faptul c 4instein nelege prin cuanta hvnu numai o

porie minim de energie , ci i o individualitate a ei , care i confer proprieti de particul. n

acest fel cuanta hvpoate ciocni un electron ca o veritabil particul , e5plicnd pe aceast

cale efectul fotoelectric. Pin foton sau cuant de energie radiant nelegem azi cantitateaelementar de energie a unei radiaii , dat de formula de mai sus , care posed unele proprieti

de particul cum ar fi : impulsul i masa de micare . Cu alte cuvinte fotonul reprezint cea

mai mic cantitate de energie a unei radiaii de frecven dat , ce poate fi emis sau absorbit de

substan.

Cristi Bednar, Spiru HaretBucuresti

All rights reserved, @1999


10/10

Clasificarea Undelor Electromagnetice.aplicatii

Documents

Transcript of Clasificarea Undelor Electromagnetice.aplicatii