FIZYKA dla studentw POLIGRAFII Fale elektromagnetyczne Pole elektryczne

FIZYKA dla studentów POLIGRAFII Fale elektromagnetyczne

Pole elektryczne i magnetyczne Powstanie siły elektromotorycznej musi być związane z powstaniem wirowego pola elektrycznego. Zmienne pole magnetyczne wywołuje w każdym punkcie pola powstawanie wirowego pola elektrycznego

Pole elektryczne i magnetyczne Pole elektromagnetyczne Prąd elektryczny i/lub zmienne pole elektryczne wytwarzają wirowe pole magnetyczne

15. 1 Równania Maxwella

wychylenie 15. 1 Fale x

15. 1 Równanie falowe y x z

15. 1 Równanie falowe I równanie Maxwella: II równanie Maxwella:

15. 1 Fale elektromagnetyczne W próżni: 0 = 8. 85· 10 -12 A 2·s 4·m-3·kg-1 0 =1. 26· 10 -6 m·kg·A-2·s-2 W ośrodku materialnym: v = 3· 108 m/s = c

Fale elektromagnetyczne

Fale elektromagnetyczne Częstotliwość - liczba pełnych zmian pola magnetycznego i elektrycznego w ciągu jednej sekundy, wyrażona w hercach. Długość fali - odległość między sąsiednimi punktami w których pole magnetyczne i elektryczne jest takie samo

Fale elektromagnetyczne Częstotliwość dla danej fali jest stała i niezależna od ośrodka. Natomiast długość fali zmienia się, bowiem prędkość fali zależy od rodzaju ośrodka. W ośrodkach materialnych prędkość fali elektromagnetycznej jest zawsze mniejsza i zależna od rodzaju ośrodka oraz od częstotliwości fali.

Widmo fal elektromagnetycznych

Widmo fal elektromagnetycznych

Zakres widzialny Promienio- Promieniowanie X UV Wysokość (w kilometrach) 200 100 50 25 12 6 3 Mikrofale re cz d Po wień Fale radiowe

Promieniowanie gamma Fale elektromagnetyczne o długości krótszej od 10 -10 m Źródła promieniowania gamma: • procesy zachodzące w jądrze atomowym (np. rozpad pierwiastków promieniotwórczych zawartych w skorupie ziemskiej lub reakcje jądrowe) • promieniowanie kosmiczne powstające podczas procesów jądrowych zachodzących w gwiazdach i galaktykach. Błyski gamma

Promieniowanie rentgenowskie Długości fali zawarta jest w przedziale od 10 -13 m do około 5 x 10 -8 m

Promieniowanie rentgenowskie Lampa rengenowska: • Przyspieszone w polu elektrycznym elektrony hamowane są przez materiał anody, tracąc swoją energię, która zostaje wypromieniowana jako promieniowanie hamowania (widmo ciągłe) • Na skutek wybicia (jonizacji) przez przyspieszone elektrony wewnętrznych elektronów w materiale anody, następuje przeskok elektronu z powłoki zewnętrznej na puste miejsce czemu towarzyszy emisja promieniowania o ściśle określonej długości fali (promieniowanie charakterystyczne).

Promieniowanie nadfioletowe (UV) Długość fali od 4 x 10 -7 m do 10 -8 m (od 400 do 10 nm) Naturalnymi źródłami są ciała o dostatecznie wysokiej temperaturze. Znikome, ale zauważalne ilości tego promieniowania wysyłają już ciała o temperaturze 3000 K i ze wzrostem temperatury natężenie wzrasta. Silnym źródłem jest Słońce, którego temperatura powierzchni wynosi 6000 K. Promieniowanie nadfioletowe ma silne działanie fotochemiczne. Przy długości fali poniżej 300 nm wywołuje już jonizację i jest zabójcze dla organizmów żywych, wywołuje lub przyspiesza szereg reakcji chemicznych.

Światło widzialne Długość fali od około 4 x 10 -7 m do około 7 x 10 -7 m. Naturalnymi źródłami są ciała ogrzane do temperatury ponad 700°C. Na skutek ruchów cieplnych następuje wtedy wzbudzenie elektronów wewnątrz substancji i przy powrocie do niższych stanów energetycznych następuje emisja światła (żarówka).

Promieniowanie podczerwone Długość fali od 7 x 10 -7 m do 2 x 10 -3 m Emitowane jest przez rozgrzane ciała w wyniku wzbudzeń cieplnych elektronów wewnątrz substancji. Im niższa temperatura im mniejsze natężenie i dłuższe fale. Ciała w temperaturze pokojowej wysyłają długość 19 mm. Ciała o temperaturze do około 400°C wysyłają praktycznie tylko podczerwień. Zdjęcie lotnicze w podczerwieni

Mikrofale Długość fali od 10 -4 m do 0, 3 m (0, 1 mm do 30 cm). Radar Mikrofale z górnego zakresu mogą powstawać w elektronicznych układach drgających podobnie jak fale radiowe. Lampy mikrofalowe - elektrony krążąc w polu magnetycznym po spiralach emitują mikrofale.

Fale radiowe Fale elektromagnetyczne o długości większej od 10 -4 m (0, 1 mm). Fale krótkie Fale średnie Fale długie jonosfera Fale ultrakrótkie i mikrofale

15. 4 Rozchodzenie się światła w ośrodku materialnym Prędkość światła w ośrodku materialnym o względnej przenikalności elektrycznej i magnetycznej : Współczynnik załamania światła: Współczynnik załamania ośrodka drugiego względem pierwszego:

15. 4 Zasada Huyghensa Każdy punkt w przestrzeni, do którego dociera fala, staje się źródłem nowej fali kulistej. x Propagacja fali płaskiej w kierunku x Ugięcie fali płaskiej na przeszkodzie

15. 4 Załamanie światła Promień padający v 1 v 2 Kąt padania 1 2 Kąt załamania Promień załamany

15. 4 Załamanie światła A n 1 1 A’ B B’ n 2 2 Prawo Sneliusa:

15. 4 Całkowite wewnętrzne odbicie v 2 gr v 1

15. 5 Zasada Fermata Światło biegnie po takiej drodze, na pokonanie której potrzebny jest ekstremalny (na ogół najmniejszy) czas.

15. 5 Zasada Fermata dla odbicia fal B A 2 1 b a 1 P’ 2 Z P x d - x d

15. 5 Zasada Fermata dla załamania fal Help! ?

15. 5 Zasada Fermata dla załamania fal A l 1 a x 1 n 1 c - x l 2 2 c droga optyczna b B n 2

15. 6 Polaryzacja fali fala niespolaryzowana fala spolaryzowana liniowo fala spolaryzowana kołowo

15. 6 Polaryzacja światła Prawo Malusa:

15. 6 Polaryzacja przez odbicie kąt Brewstera n 1 B B n 2 lub gdzie:

15. 6 Dwójłomność kryształu promień nadzwyczajny promień zwyczajny