Лекция 1_Шкала ЭМИ

1.

Акционерное общество «Производственное
объединение «Уральский оптико-механический завод
им. Э.С. Яламова»
Акционерное общество
«Производственное
объединение «Уральский
оптико-механический завод»
имени Э.С. Яламова»
ШКАЛА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ
ИЗЛУЧЕНИЙ
Лекция по учебной дисциплине ОП.07 «Физическая оптика»
для подготовки специалистов по профессии
12.01.09 «Мастер по изготовлению и сборке деталей и узлов
оптических и оптико-электронных приборов и систем»
Лекцию подготовил Начальник лаборатории лазерных передающих устройств
Центра лазерных и оптических систем НКБ СТ
АО «ПО «УОМЗ им. Э.С. Яламова»
Тихонов Е.В.
Акционерное общество «Производственное
объединение «Уральский оптикомеханический завод» имени Э.С. Яламова»
г. Екатеринбург
собственностью АО «ПО «УОМЗ»
2026Документ
г. является
Холдинговой компании АО «Швабе»
1

2.

• Максвелл ввел в физику понятие вихревого
электрического поля и предложил новую трактовку
закона электромагнитной индукции, открытой
Майклом Фарадеем в 1831 г.:
• Всякое переменное магнитное поле порождает
вихревое электрическое поле.
Акционерное общество «Производственное
объединение «Уральский оптикомеханический завод» имени Э.С. Яламова»
Документ является собственностью АО «ПО «УОМЗ»
Холдинговой компании АО «Швабе»
2

3.

• Максвелл высказал гипотезу о существовании и
обратного процесса:
• Всякое переменное электрическое поле порождает
вихревое магнитное.
Акционерное общество «Производственное
объединение «Уральский оптикомеханический завод» имени Э.С. Яламова»
Документ является собственностью АО «ПО «УОМЗ»
Холдинговой компании АО «Швабе»
3

4.

Акционерное общество «Производственное
объединение «Уральский оптикомеханический завод» имени Э.С. Яламова»
Документ является собственностью АО «ПО «УОМЗ»
Холдинговой компании АО «Швабе»
4

5.

• Эта гипотеза была лишь теоретическим
предположением, не имеющим
экспериментального подтверждения, однако на ее
основе Максвеллу удалось записать
непротиворечивую систему уравнений,
описывающих взаимные превращения
электрического и магнитного полей, т. е. систему
уравнений единого электромагнитного поля
(уравнений Максвелла).
Акционерное общество «Производственное
объединение «Уральский оптикомеханический завод» имени Э.С. Яламова»
Документ является собственностью АО «ПО «УОМЗ»
Холдинговой компании АО «Швабе»
5

6.

d
E dl dt B dS
S
L
B dS 0
S
H dl j dS d D dS
S
L
dt S
D dS dV
S
V
Акционерное общество «Производственное
объединение «Уральский оптикомеханический завод» имени Э.С. Яламова»
Волновые уравнения
2 f 2 f 2 f
1 2 f
2 2 2 2
2
x
y
z
V t
2
2
2
E E E
E
0
0
x 2 y 2 z 2
t 2
2
2
2
2
H H H
H
0
0
x 2
y 2
z 2
t 2
2
Документ является собственностью АО «ПО «УОМЗ»
Холдинговой компании АО «Швабе»
6

7.

• Из теории Максвелла вытекает ряд важных
выводов:
• 1. Единое электромагнитное поле
распространяется в виде электромагнитных волн.
Акционерное общество «Производственное
объединение «Уральский оптикомеханический завод» имени Э.С. Яламова»
Документ является собственностью АО «ПО «УОМЗ»
Холдинговой компании АО «Швабе»
7

8.

• Электромагнитные волны представляют собой
взаимосвязанные и взаимопорождающие друг
друга распространяющиеся колебания
электрических и магнитных полей, переносящие в
пространстве энергию.
Акционерное общество «Производственное
объединение «Уральский оптикомеханический завод» имени Э.С. Яламова»
Документ является собственностью АО «ПО «УОМЗ»
Холдинговой компании АО «Швабе»
8

9.

• ЭМВ поперечны – векторы и
перпендикулярны друг другу и лежат в плоскости,
перпендикулярной направлению распространения
волны.
Акционерное общество «Производственное
объединение «Уральский оптикомеханический завод» имени Э.С. Яламова»
Документ является собственностью АО «ПО «УОМЗ»
Холдинговой компании АО «Швабе»
9

10.

• Уравнения плоской ЭМВ имеют вид:
E = Emcos ω(t-x/v)
H = Hmcos ω(t-x/v)
Здесь H = B/μ0μ – напряженность МП;
μ0 = 12,56.10-7 Гн/м - магнитная постоянная.
Акционерное общество «Производственное
объединение «Уральский оптикомеханический завод» имени Э.С. Яламова»
Документ является собственностью АО «ПО «УОМЗ»
Холдинговой компании АО «Швабе»
10

11.

• Как видно из уравнений, колебания электрической
и магнитной составляющей электромагнитной
волны происходят синфазно.
Акционерное общество «Производственное
объединение «Уральский оптикомеханический завод» имени Э.С. Яламова»
Документ является собственностью АО «ПО «УОМЗ»
Холдинговой компании АО «Швабе»
11

12.

• 2) Электромагнитные волны распространяются в
веществе с конечной скоростью:
• где с - скорость света в вакууме.
Акционерное общество «Производственное
объединение «Уральский оптикомеханический завод» имени Э.С. Яламова»
Документ является собственностью АО «ПО «УОМЗ»
Холдинговой компании АО «Швабе»
12

13.

• Скорость распространения ЭМВ равна скорости
света.
• Это послужило основанием для создания Д.К.
Максвеллом электромагнитной теории света.
• Видимый свет – это ЭМВ в диапазоне длин волн от
380 до 760 нм.
Акционерное общество «Производственное
объединение «Уральский оптикомеханический завод» имени Э.С. Яламова»
Документ является собственностью АО «ПО «УОМЗ»
Холдинговой компании АО «Швабе»
13

14.

• Основные свойства ЭМВ – интерференция,
дифракция, поляризация – наиболее наглядно
проявляются при изучении света.
Акционерное общество «Производственное
объединение «Уральский оптикомеханический завод» имени Э.С. Яламова»
Документ является собственностью АО «ПО «УОМЗ»
Холдинговой компании АО «Швабе»
14

15.

Шкала электромагнитных излучений
Акционерное общество «Производственное
объединение «Уральский оптикомеханический завод» имени Э.С. Яламова»
Документ является собственностью АО «ПО «УОМЗ»
Холдинговой компании АО «Швабе»
15

16.

Низкочастотные колебания
Длина волны (м)
1013 - 10 5
Частота (Гц)
3·10 -3 - 3·10 5
Источник
Реостатный альтернатор, динамомашина,
Вибратор Герца,
Генераторы в электрических сетях (50 Гц)
Машинные генераторы повышенной ( промышленной) частоты ( 200 Гц)
Телефонные сети ( 5000Гц)
Звуковые генераторы ( микрофоны, громкоговорители)
Приемник
Электрические приборы и двигатели
История открытия
Оливер Лодж ( 1893 г.), Никола Тесла ( 1983 )
Применение
Кино, радиовещание ( микрофоны, громкоговорители)
Акционерное общество «Производственное
объединение «Уральский оптикомеханический завод» имени Э.С. Яламова»
Документ является собственностью АО «ПО «УОМЗ»
Холдинговой компании АО «Швабе»
16

17.

Радиоволны
Длина волны(м)
10 5 - 10 -3
Частота(Гц)
3 · 105 - 3 · 1011
Источник
Колебательный контур
Макроскопические вибраторы
Звёзды, галактики, метагалактики
Приемник
Искры в зазоре приемного вибратора (вибратор Герца)
Свечение газоразрядной трубки, когерера
История
открытия
Б. Феддерсен ( 1862 г.), Г. Герц ( 1887 г.), А.С. Попов , А.Н. Лебедев
Применение
Сверхдлинные- Радионавигация, радиотелеграфная связь, передача метеосводок
Длинные – Радиотелеграфная и радиотелефонная связь, радиовещание, радионавигация
Средние- Радиотелеграфия и радиотелефонная связь радиовещание, радионавигация
Короткие- радиолюбительская связь
УКВ- космическая радио связь
ДМВ- телевидение, радиолокация, радиорелейная связь, сотовая телефонная связь
СМВ- радиолокация, радиорелейная связь, астронавигация, спутниковое телевидение
ММВ- радиолокация
Акционерное общество «Производственное
объединение «Уральский оптикомеханический завод» имени Э.С. Яламова»
Документ является собственностью АО «ПО «УОМЗ»
Холдинговой компании АО «Швабе»
17

18.

Инфракрасное излучение
Длина волны(м)
2·10 -3 - 7,6∙10 -7
Частота (Гц)
3∙1011 - 3,85∙10 14
Источник
Любое нагретое тело: свеча, печь, батарея водяного отопления, электрическая лампа
накаливания
Человек излучает электромагнитные волны длиной 9·10-6 м
Приемник
Термоэлементы, болометры, фотоэлементы, фоторезисторы, фотопленки
История
открытия
У. Гершель (1800 г.), Г. Рубенс и Э. Никольс ( 1896 г.),
Применение
В криминалистике, фотографирование земных объектов в тумане и темноте, бинокль
и прицелы для стрельбы в темноте, прогревание тканей живого организма ( в
медицине), сушка древесины и окрашенных кузовов автомобилей, сигнализация при
охране помещений, инфракрасный телескоп,
Акционерное общество «Производственное
объединение «Уральский оптикомеханический завод» имени Э.С. Яламова»
Документ является собственностью АО «ПО «УОМЗ»
Холдинговой компании АО «Швабе»
18

19.

Видимое излучение
Длина волны(м)
6,7∙10-7 - 3,8 ∙10 -7
Частота(Гц)
4∙1014 - 8 ∙1014
Источник
Солнце, лампа накаливания, огонь
Приемник
Глаз, фотопластинка, фотоэлементы, термоэлементы
История открытия
М. Меллони
Применение
Зрение
Биологическая жизнь
Акционерное общество «Производственное
объединение «Уральский оптикомеханический завод» имени Э.С. Яламова»
19
Документ является собственностью АО «ПО «УОМЗ»
Холдинговой компании АО «Швабе»
19

20.

Ультрафиолетовое излучение
Длина волны(м)
3,8 ∙10-7 - 3∙10-9
Частота(Гц)
8 ∙ 1014 - 3·10 16
Источник
Входят в состав солнечного света
Газоразрядные лампы с трубкой из кварца
Излучаются всеми твердыми телами , у которых температура больше 1000
° С, светящиеся ( кроме ртути)
Приемник
Фотоэлементы,
Фотоумножители,
Люминесцентные вещества
История открытия
Иоганн Риттер, Лаймен
Применение
Промышленная электроника и автоматика,
Люминисценнтные лампы,
Текстильное производство
Стерилизация воздуха
Медицина, косметология
Акционерное общество «Производственное
объединение «Уральский оптикомеханический завод» имени Э.С. Яламова»
Документ является собственностью АО «ПО «УОМЗ»
Холдинговой компании АО «Швабе»
20

21.

Рентгеновское излучение
Длина волны(м)
10 -12 - 10 -8
Частота(Гц)
3∙1016 - 3·10 20
Источник
Электронная рентгеновская трубка ( напряжение на аноде – до 100 кВ, катод –
накаливаемая нить, излучение – кванты большой энергии)
Солнечная корона
Приемник
Фотопленка,
Свечение некоторых кристаллов
История
открытия
В. Рентген, Р. Милликен
Применение
Диагностика и лечение заболеваний ( в медицине), Дефектоскопия ( контроль
внутренних структур, сварных швов)
Акционерное общество «Производственное
объединение «Уральский оптикомеханический завод» имени Э.С. Яламова»
Документ является собственностью АО «ПО «УОМЗ»
Холдинговой компании АО «Швабе»
21

22.

Гамма - излучение
Длина волны(м)
3,8·10 -7 - 3∙10 -9
Частота(Гц)
8∙1014 - 10 17
Энергия(ЭВ)
9,03 103 – 1, 24 1016 Эв
Источник
Радиоактивные атомные ядра, ядерные реакции, процессы превращения
вещества в излучение
Приемник
счетчики
История открытия
Поль Виллар (1900 г.)
Применение
Дефектоскопия
Контроль технологических процессов
Исследование ядерных процессов
Терапия и диагностика в медицине
Акционерное общество «Производственное
объединение «Уральский оптикомеханический завод» имени Э.С. Яламова»
Документ является собственностью АО «ПО «УОМЗ»
Холдинговой компании АО «Швабе»
22

23.

Общие свойства электромагнитных излучений
o Физическая природа всех излучений одинакова
o Все излучения распространяются в вакууме с одинаковой скоростью, равной
скорости света
o Все излучения обнаруживают общие волновые свойства: отражение, преломление,
интерференция, дифракция, поляризация
ВЫВОД:
Вся шкала электромагнитных волн является свидетельством того, что все излучения
обладают одновременно квантовыми и волновыми свойствами. Квантовые и волновые
свойства в этом случае не исключают, а дополняют друг друга. Волновые свойства ярче
проявляются при малых частотах и менее ярко — при больших. И наоборот, квантовые
свойства ярче проявляются при больших частотах и менее ярко — при малых. Чем меньше
длина волны, тем ярче проявляются квантовые свойства, а чем больше длина волны, тем
ярче проявляются волновые свойства.
Акционерное общество «Производственное
объединение «Уральский оптикомеханический завод» имени Э.С. Яламова»
Документ является собственностью АО «ПО «УОМЗ»
Холдинговой компании АО «Швабе»
23

24.

Спасибо за внимание!
mail@uomz.ru
г. Екатеринбург, ул. Восточная, д.33б, 620100
Акционерное общество «Производственное
объединение «Уральский оптикомеханический завод» имени Э.С. Яламова»
Документ является собственностью АО «ПО «УОМЗ»
Холдинговой компании АО «Швабе»
24