Електромагнітні хвилі – це результат багаторічних суперечок і тисяч експериментів. Доказ наявності сил природного походження, здатних перевернути сформоване суспільство. Це фактичне прийняття простої істини – ми надто мало знаємо про світ, в якому живемо.

Фізика – королева серед наук про природу, здатна дати відповіді на питання походження не тільки життя, але і самого світу. Вона дає вченим здатність вивчати електричне і магнітне поле, взаємодія яких породжує ЕМХ (електромагнітні хвилі).

Що таке електромагнітна хвиля

Не так давно на екрани нашої країни вийшов фільм «Війна струмів» (2018), де з ноткою художнього вимислу розповідається про спорі двох великих учених Едісона і Тесли. Один намагався довести вигоду від постійного струму, інший — від змінного. Ця тривала битва закінчилася тільки в сьомому році двадцять першого століття.

На самому початку битви» інший вчений, займаючись розробкою теорії відносності, описував електрика і магнетизм схожі явища.

В тридцятому році дев’ятнадцятого століття фізик англійського походження Фарадей відкрив явище електромагнітної індукції і ввів термін єдності поля електричного і магнітного. Також він стверджував, що рух у цьому полі обмежена швидкістю світла.

Трохи пізніше теорія англійського вченого Максвелла повідала про те, що електрика викликає магнітний ефект, а магнетизм — поява електричного поля. Оскільки обидва ці поля рухаються в просторі і часі, то утворюють обурення – тобто електромагнітні хвилі.

Простіше кажучи електромагнітна хвиля – це просторове обурення електромагнітного поля.

Експериментально існування ЕМХ довів німецький вчений Герц.

Електромагнітні хвилі, їх властивості та характеристика

Електромагнітні хвилі характеризуються наступними факторами:

• довжиною (досить широким діапазоном);
• частотою;
• інтенсивністю (або амплітудою коливання);
• кількістю енергії.

Основна властивість всіх електромагнітних випромінювань – це величина довжини хвилі (у вакуумі), яка зазвичай вказується в нанометрах для видимого світлового спектру.

Кожен нанометр являє тисячну частину мікрометра і вимірюється відстанню між двома послідовними піками (вершинами).

Відповідна частота хвилі випромінювання – це кількість синусоїдальних коливань і зворотна пропорційність довжині хвилі.

Частота зазвичай вимірюється в Герцах. Таким чином, більш довгі хвилі відповідають більш низькій частоті випромінювання, а більш короткі — високій частоті випромінювання.

Основні властивості хвиль:

• заломлення;
• відображення;
• поглинання;
• інтерференція.

Швидкість електромагнітної хвилі

Фактична швидкість поширення електромагнітної хвилі залежить від матеріалу, яким володіє середовище, її оптичної щільності і наявності такого чинника як тиск.

Крім того, різні матеріали мають різну щільність «упаковки» атомів, чим ближче вони розташовані, тим менше відстань і вище швидкість. В результаті швидкість електромагнітної хвилі залежить від матеріалу, через який вона рухається.

Подібні експерименти ставляться в адронному колайдері, де головним інструментом впливу є заряджена частинка. Вивчення електромагнітних явищ відбувається там на квантовому рівні, коли світло розкладається на найдрібніші частки – фотони. Але квантова фізика – це окрема тема.

Згідно теорії відносності, найбільша швидкість поширення хвилі не може перевищувати світлову. Кінцівку швидкісного межі в своїх працях описав Максвелл, пояснюючи це наявністю нового поля – ефір. Сучасна офіційна наука подібний взаємозв’язок поки не вивчала.

Електромагнітне випромінювання та його види

Електромагнітне випромінювання складається з електромагнітних хвиль, які спостерігаються у вигляді коливання електричного і магнітного полів, що поширюються на швидкості світла (300 км за секунду у вакуумі).

Коли ЕМ-випромінювання взаємодіє з речовиною, його поведінка якісно змінюється у міру зміни частоти. Чому воно перетвориться в:

1. Радіовипромінювання. На радіочастотах і мікрохвильових частотах ем–випромінювання взаємодіє з речовиною в основному у вигляді загального набору зарядів, які розподілені по великій кількості порушених атомів.
2. Інфрачервоне випромінювання. На відміну від низькочастотного радіовипромінювання і СВЧ-випромінювання, інфрачервоний випромінювач зазвичай взаємодіє з диполями, присутніми в окремих молекулах, які по мірі вібрації змінюються на кінцях хімічного зв’язку на атомному рівні.
3. Видиме світлове випромінювання. По мірі того як частота збільшується у видимий ряд, фотони мають достатню енергію для зміни скріпленої структури деяких окремо взятих молекул.
4. Ультрафіолетове випромінювання. Частота збільшується. В ультрафіолетових фотонах тепер достатньо енергії (більше трьох вольт), щоб впливати подвійно на зв’язку молекул, постійно хімічно їх змінюючи.
5. Іонізуюче випромінювання. На найвищих частотах і найменші по довжині хвилі. Поглинання цих променів матерією зачіпає весь гамма-спектр. Самий відомий ефект – радіація.

Що є джерелом електромагнітних хвиль

Світ, згідно молодий теорії про походження всього, виник завдяки імпульсу. Він звільнив колосальну енергію, яку назвали великим вибухом. Так в історії світобудови з’явилася перша ем-хвиля.

В даний час до джерел формування збурень відносяться:

• емх випромінює штучний вібратор;
• результат коливання атомних груп або частин молекул;
• якщо відбувається вплив на зовнішню оболонку речовини (на атомно-молекулярному рівні);
• ефект схожий зі світловим;
• при ядерному розпаді;
• наслідок гальмування електронів.

Шкала і застосування електромагнітних випромінювань

Під шкалою випромінювання розуміється великий діапазон частоти хвилі від 3·106÷10-2до 10-9÷ 10-14.

Кожна частина електромагнітного спектра володіє великою областю застосування у повсякденному житті:

1. Хвилі маленької довжини (мікрохвилі). Дані електрохвилі використовуються в якості супутникового сигналу, оскільки здатні минути атмосферу землі. Також трохи посилений варіант використовується для розігріву і готування на кухні – це мікрохвильова піч. Принцип приготування простий – під дією мікрохвильового випромінювання поглинаються і прискорюються молекули води, чому страва нагрівається.
2. Довгі обурення використовується в радиотехнологиях (радіохвилі). Їх частота не дозволяє пройти хмари і атмосферу, завдяки чому нам доступно Фм-радіо і телебачення.
3. Інфрачервоне обурення безпосередньо пов’язане з теплом. Побачити його практично неможливо. Спробуйте зауважити без спеціального обладнання промінь з пульта управління вашого телевізора, музичного центру або магнітоли в машині. Прилади, здатні зчитувати подібне хвилі, використовуються в арміях країн (прилад нічного бачення). Також в індуктивних плитах на кухнях.
4. Ультрафіолет також має відношення до тепла. Найпотужніший природний «генератор» такого випромінювання – це сонце. Саме із-за дії ультрафіолету на шкіру людини утвориться засмага. У медицині цей тип хвиль використовується для дезінфекції інструментів, вбиваючи мікроби і бактерії.
5. Гамма-промені – це самий потужний тип випромінювання, в якому сконцентрувалося короткохвильове обурення з великою частотою. Енергія, укладена в цю частину електромагнітного спектра, дає променів велику проникаючу здатність. Застосовується в ядерній фізиці – мирний, ядерна зброя – бойове застосування.

Вплив електромагнітних хвиль на здоров’я людини

Вимірювання впливу емв на людину – це обов’язок учених. Але не потрібно бути фахівцем, щоб оцінити інтенсивність іонізуючого випромінювання – воно провокує зміни на рівні ДНК людини, що тягне за собою такі серйозні захворювання як онкологія.

Не дарма згубний вплив катастрофи ЧАЕС вважається однією з найбільш небезпечних для природи. Кілька квадратних кілометрів колись красивої території стали зоною повного відчуження. До кінця століття вибух на ЧАЕС становить небезпеку, поки не закінчиться напіврозпад радіонуклідів.

Деякі типи емх (радіо, інфрачервоні, ультрафіолет) не завдають людині сильного шкоди і являють собою лише дискомфорт. Адже магнітне поле землі нами практично не відчувається, а ось емх від мобільного телефону може викликати головний біль (вплив на нервову систему).

Для того щоб убезпечити здоров’я від електромагнетизму, слід просто використовувати заходи розумної обережності. Замість сотень годин за комп’ютерною грою вийти погуляти.