Электромагнит нурланыш

Электромагнит нурланыш
	Электромагнит нурланыш
Асыусы йәки уйлап табыусы	Генрих Рудольф Герц[d]
Асыу датаһы	13 ноябрь 1886
Берекмәләре	исемлекте ҡарағыҙ[d]
	Электромагнит нурланыш Викимилектә

Электромагнит тулҡындар / электромагнит нурланыш — электромагнит ҡыры тайпылышының (үҙгәргән хәленең) арауыҡта таралыуы.

Электр зарядтары тарафынан һәм уларҙың хәрәкәте ваҡытында электромагнит ҡырҙар барлыҡҡа килә, ә алмаш электромагнит ҡырҙарҙың хәрәкәт итеүсе зарядтарҙан иң алыҫҡа таралырға һәләтле булған һәм хәрәкәт барышында иң яй һүнеүсән өлөшө нурланыш тип йөрөтөлә.

Электромагнит тулҡындар түбәндәгеләргә бүленә:

радиотулҡындар (үтә оҙондарҙан башлап),
терагерцлы нурланыш,
инфраҡыҙыл нурланыш,
күренеүсән яҡтылыҡ,
ультрафиолет нурланыш,
рентген нурланышы һәм гамма-нурланыш (һүрәтте ҡарағыҙ).

Электромагнит нурланыш бөтә төр мөхиттә таралырға һәләтле. Вакуумда (электромагнит тулҡындарҙы йотоусы йә сығарыусы матдәнән һәм есемдәрҙән азат арауыҡта) электромагнит нурланыш һис һүрелмәйенсә теләһә күпме алыҫлыҡтағы арауыҡтарға тарала, әммә матдәле арауыҡта ла ярайһы уҡ һәйбәт таралған осраҡтары була.

Электромагнит нурланыштың тасуирламалары

Электромагнит нурланыштың төп тасуирламалары — йышлыҡ, тулҡын оҙонлоғо һәм полярлашыу.

Тулҡын оҙонлоғо нурланыш таралыу тиҙлеге (төркөм тиҙлеге) аша йышлыҡ менән туранан-тура бәйләнгән. Вакуумда нурланыш таралыуҙың төркөм тиҙлеге яҡтылыҡ тиҙлегенә тиң, башҡа мөхиттәрҙә был тиҙлек кәмерәк була. Вакуумда электромагнит нурланыштың фаза тиҙлеге лә яҡтылыҡ тиҙлегенә тиң, башҡа мөхиттәрҙә ул яҡтылыҡ тиҙлегенән артығыраҡ та, кәмерәк тә булырға мөмкин^[2].

Дөйөм алғанда, электромагнит нурланыштың үҙенсәлектәрен һәм параметрҙарын тасуирлау менән электродинамика шөғөлләнә, ә спектрҙың айырым өлөштәренең нурланыш үҙенсәлектәрен физиканың махсус бүлектәре өйрәнә. Бындай махсус бүлектәргә оптика (һәм уның бүлектәре) һәм радиофизика инә. Спектрҙың ҡыҫҡа тулҡынлы осоноң үткер электромагнит нурланышы менән юғары энергиялар физикаһы шөғөлләнә^[3]; хәҙерге ҡараштарға ярашлы, юғары энергиялар ваҡытында электродинамика көсһөҙ тәьҫирләшеүҙәр менән, артабан тағы ла юғарыраҡ энергияларҙа бөтә ҡалған калибрлы ҡырҙар менән бер теорияла берләшеп, үҙаллылығын юғалта.

Электромагнит нурланыштың үҙенсәлектәрен моделләштереү һәм өйрәнеү мөмкинлеген биргән төрлө теориялар бар. Шуларҙың иң фундаменталь^[4] һәм һыналғандарының береһе — квант электродинамикаһы. Макроскопик өлкәлә сағыштырмаса түбән йышлыҡлы электромагнит нурланышты тасуирлау өсөн Максвелл тигеҙләмәләренә нигеҙләнгән классик электродинамика ҡулланыла. Оптик нурланышты оптика, тулҡын оптикаһы, квант оптикаһы, геометрик оптика өйрәнә. Гамма-нурланыш башлыса йәҙрә физикаһының объекты булып тора, медицина һәм биологик йәһәттән радиоактив нурланыштың тәьҫире радиологияла өйрәнелә. Шулай уҡ астрофизика, фотохимия, фотосинтез һәм күҙ менән ҡабул итеү биологияһы, спектраль анализдың ҡайһы бер өлкәләре өсөн дә электромагнит нурланыш төп әһәмиәткә эйә.

Электромагнит нурланыштың диапазондары

Электромагнит нурланыш йышлыҡ диапазондарына бүленә (таблицаны ҡарағыҙ). Нурланыштың таралыу тиҙлеге вакуумда даими булғанлыҡтан, уның тирбәлеүҙәр йышлығы вакуумдағы тулҡын оҙонлоғо менән ныҡ бәйләнгән.

Диапазондың атамаһы		Тулҡындарҙың оҙонлоғо, λ	Йышлыҡтар, f	Сығанаҡтар
Радиотулҡындар	Үтә оҙон	10 км-нан ашыу	30 кГц-нан кәм	Атмосфера һәм магнитосфера күренештәре. Радиоэлемтә.
	Оҙон	10 км — 1 км	30 кГц — 300 кГц
	Уртаса	1 км — 100 м	300 кГц — 3 МГц
	Ҡыҫҡа	100 м — 10 м	3 МГц — 30 МГц
	Ультраҡыҫҡа	10 м — 0,1 мм	30 МГц — 3000 ГГц^[5]
Инфраҡыҙыл нурланыш		1 мм — 780 нм	300 ГГц — 429 ТГц	Йылы һәм электр менән тәьҫир иткәндә молекулаларҙың һәм атомдарҙың нурланышы.
Күренеүсән нурланыш		780—380 нм	429 ТГц — 750 ТГц
Ультрафиолет		380 нм — 10 нм	7,5·10¹⁴ Гц — 3·10¹⁶ Гц	Тиҙләнешле электрондар тәьҫирендә атомдарҙың нурланышы.
Рентген		10 нм — 5 пм	3·10·10¹⁶Гц — 6·10·10¹⁹ Гц	Тиҙләнешле зарядланған киҫәксәләр тәьҫирендә атом процестары.
Гамма		5 пм-дан кәмерәк	6·10¹⁹ Гц-нан күберәк	Йәҙрә һәм космос процестары, радиоактив тарҡалыу.

Ультраҡыҫҡа радиотулҡындар метрлы, дециметрлы, сантиметрлы, миллиметрлы һәм децимиллиметрлыларға (гиперюғары йышлыҡтар, 300—3000 ГГц) бүленә, улар дөйөм ҡабул ителгән классификация буйынса радиотулҡындарҙың стандарт диапазондары булып тора. Икенсе бер классификация буйынса радиотулҡындарҙың был стандарт диапазондары, метрлыларынан башҡа, микротулҡын йә үтә юғары йышлыҡлы (СВЧ) тулҡын тип атала^[6].

Ионлаштырыусы электромагнит нурланыш. Был төркөмгә ғәҙәттә рентген һәм гамма-нурланыш инә, хәйер, атомдарҙы ультрафиолет нурланыш та, хатта күренеүсән яҡтылыҡ та ионлаштыра ала. Рентген һәм гамма-нурланыш өлкәләренең сиктәре бик шартлы рәүештә генә билдәләнә ала. Рентген кванттарының энергияһы 20 эВ — 0,1 МэВ сиктәре эсендә ята, ә гамма-кванттарҙың энергияһы 0,1 МэВ-тан ҙурыраҡ. Тар мәғәнәлә гамма-нурланышты йәҙрә сәсә, ә рентген нурланышын түбән ятышлы орбиталарҙан электронды бәреп сығарғанда атом электрон тышлығы тарата.

Радиотулҡындар

λ-ның ҡиммәттәре ҙур булғанлыҡтан радиотулҡындарҙың таралыуын мөхиттең атомистик төҙөлөшөн иҫәпкә алмайынса ҡарарға мөмкин. Спектрҙың инфраҡыҙыл өлөшөнә ҡараған иң ҡыҫҡа радиотулҡындар ғына бында инмәй. Радиодиапазонда нурланыштың квант үҙенсәлектәре лә әллә ни күренмәй, шулай ҙа уларҙы иҫәпкә алырға тура килә, атап әйткәндә, квант генераторҙарын һәм сантиметрлы һәм миллиметрлы диапазон көсәйткестәрен, шулай уҡ йышлыҡтың һәм ваҡыттың молекуляр стандарттарын һүрәтләгәндә күҙҙә тоторға кәрәк.

Радиотулҡындар үткәргестәр аша тейешле йышлыҡтағы алмаш ток үткәндә барлыҡҡа килә. Ә арауыҡ аша үтеүсе электромагнит тулҡын үткәргестә алмаш токты ҡуҙғата. Был үҙенсәлек радиотехникала антенналар конструкциялағанда ҡулланыла.

Йәшен тулҡындарҙың был диапазоны барлыҡҡа килеүҙең тәбиғи сығанағы булып тора. Ул шулай уҡ Шумандың торғон электромагнит тулҡындарының сығанағы тип тә һанала.

Микротулҡынлы нурланыш

Инфраҡыҙыл нурланыш

Күренеүсән (оптик) нурланыш

Күренеүсән, инфраҡыҙыл һәм ультрафиолет нурланыштар спектрҙың оптик өлкәһе тип аталған өлкәне тәшкил итә. Был өлкәне айырыу спектрҙың ошо өлөштәренең яҡынлығына ғына түгел, уны тикшереү приборҙарының оҡшашлығына ла бәйле. Был приборҙар әүәлге быуаттарҙа уҡ күренеүсән яҡтылыҡты өйрәнеү өсөн эшләнгән булған (нурланышты фокуслаштырыу линзалары һәм көҙгөләре, призмалар, дифрация рәшәткәләре, нурланыштың спектр составын тикшереү өсөн интерференциялау приборҙары һ. б.).

Спектрҙың оптик өлкәһендәге тулҡындарҙың йышлыҡтары — атомдар һәм молекулаларҙың үҙ йышлыҡтары, ә уларҙың оҙонлоғо молекулаларҙың үлсәмдәре һәм молекула-ара аралыҡтар менән сағыштырыла ала. Шунлыҡтан был өлкәлә матдәнең атомистик төҙөлөшөнә бәйле күренештәр ҙур әһәмиәткә эйә. Ошо уҡ сәбәптән яҡтылыҡтың тулҡын үҙенсәлектәре менән бергә квант үҙенсәлектәре лә ҡалҡып сыға.

Оптик нурланыштың иң билдәле сығанағы — Ҡояш. Уның өҫкө йөҙө (фотосфера) 6000 K температураға тиклем ҡыҙған һәм сағыу аҡ төҫ менән яҡтыра (ҡояш нурланышының өҙлөкһөҙ спектры максимумы 550 нм-лы «йәшел» өлкәлә урынлашҡан, күҙҙең һиҙгерлек максимумы ла нәҡ шунда). Ошондай йондоҙ тирәһендә тыуғаныбыҙға күрә электромагнит нурланыш спектрының был өлөшө беҙҙең тойоу ағзалары тарафынан туранан-тура ҡабул ителә.

Оптик диапазон нурланышы, атап әйткәндә, есемдәрҙе йылытҡан саҡта (инфраҡыҙыл нурланыш та йылыға бәйле тиҙәр) атомдар менән молекулаларҙың йылыға бәйле хәрәкәте арҡаһында барлыҡҡа килә. Есем ни тиклем нығыраҡ йылынһа, уның нурланыш спектрының максимумында урынлашҡан йышлыҡ та шул тиклем юғарыраҡ була. Билдәле кимәлдә йылытҡанда (ҡыҙҙырыу) есем күренеүсән диапазонда яҡтыра башлай, яҡтылыҡ тәүҙә ҡыҙыл, шунан һары төҫкә инә һәм шулай төҫ үҙгәрештәре ары дауам итә.

Оптик нурланыш химик һәм биологик реакцияларҙа хасил була ала. Оптик нурланыш вариҫтары булған химик реакцияларҙың иң билдәлеләренең береһе фотографияла ҡулланыла. Ерҙәге тереклектең күбеһе өсөн энергия сығанағы булып Ҡояштың оптик нурланышы тәьҫире аҫтында үҫемлектәрҙә барған фотосинтез реакцияһы хеҙмәт итә.

Ультрафиолет нурланыш

Үткер нурланыш

Рентген һәм гамма-нурланыш өлкәһендә нурланыштың квант үҙенсәлектәре алғы планға сыға.

Рентген нурланышы етеҙ хәрәкәт итеүсе зарядлы киҫәксәләр (электрондар, протондар һ.б.) тормозланғанда, шулай уҡ атомдарҙың электрон тышлыҡтарында барған процестар һөҙөмтәһендә барлыҡҡа килә. Гамма-нурланыш атом йәҙрәләре эсендә барған процестар һөҙөмтәһендә, шулай уҡ элементар киҫәксәләрҙең әүерелештәре һөҙөмтәһендә хасил була.

Төрлө диапазонлы электромагнит нурланыштың үҙенсәлектәре

Электромагнит тулҡындарҙың таралыуы электр ${\mathit {E}}(t)$ һәм магнит ${\mathit {H}}(t)$ ҡырҙарының ваҡытҡа бойондороҡлолоғо, тулҡындарҙың төрҙәре (яҫы, сферик һ.б.), полярлашыу төрө һәм башҡа үҙенсәлектәр нурланыш сығанағына һәм мөхит үҙлектәренә бәйле.

Төрлө йышлыҡтағы электромагнит нурланыштар матдә менән дә үҙ-ара төрлөсә тәьҫирләшә. Радиотулҡындарҙы сығарыу һәм йотоу процестарын ғәҙәттә классик электродинамика нисбәттәре менән тасуирларға мөмкин; ә бына оптик диапазонға һәм айырыуса үткер нурҙарға ҡарата уларҙың квантлы тәбиғәтен иҫәпкә алырға кәрәк.

Тикшеренеүҙәр тарихы

Яҡтылыҡтың тулҡын теориялары Гюйгенс замандарында барлыҡҡа килә башлаған. 1678 йылда Гюйгенс «Яҡтылыҡ тураһында трактат» (франц. Traité de la lumière^[en]Traité de la lumière) баҫтырып сығара, унда яҡтылыҡ теорияһы буйынса тәүге фекерҙәрен әйтә. 1690 йылда сыҡҡан икенсе бер хеҙмәтендә ул исланд шпатында сағылыу, һыныу һәм нурҙың икеләтә һыныуы теорияһын хәҙерге заман физика дәреслектәрендәге кеүек итеп тасуирлай. Гюйгенс принцибын формалаштыра, был принцип тулҡын фронтын тикшерергә мөмкинлек бирә, уны артабан Френель үҫтерә (Гюйгенс—Френель принцибы). 1660—1670-се йылдарҙа яҡтылыҡтың физик теорияһына шулай уҡ Ньютонменән Гук үҙ өлөшөн индерә.

М. В. Ломоносовтың корпускуляр-кинетик теорияһының күп кенә положениелары (1740—1750-се йылдар) электромагнит теорияһы постулаттарының элгәре булып тора.

1800 йылда инглиз ғалимы У. Гершель инфраҡыҙыл нурланышты аса.

1801 йылда Риттер ультрафиолет нурланышты аса^[8].

Электромагнит тулҡындар булыуы тураһында фаразды инглиз физигы Фарадей 1832 йылда уҡ әйтә.

1865 йылда инглиз физигы Дж. Максвелл классик (квантлы булмаған) физиканың электромагнит ҡыры теорияһын эшләп бөтә.

1888 йылда немец физигы Герц Максвелл теорияһын тәжрибә менән иҫбатлай. Шуныһы ҡыҙыҡ: Герц был тулҡындарҙың барлығына ышанмай һәм тәжрибәһен Максвелл һығымталарын инҡар итеү өсөн үткәрә.

1895 йылдың 8 ноябрендә Рентген ультрафиолет нурланышҡа ҡарағанда ҡыҫҡараҡ тулҡын диапазонындағы электромагнит нурланышты аса (һуңыраҡ был нурланышҡа рентген тигән исем бирелә).

XIX быуат аҙағында белорус ғалимы профессор Я. Наркевич-Иодко донъяла беренсе булып газ-разрядлы плазманың электромагнит нурланышын тере организмдарҙы электрографиялау (визуалләштереү), йәғни ғәмәли медицина ихтыяждары өсөн ҡулланыу мөмкинлектәрен тикшерә.

1900 йылда Поль Виллар радий нурланышын тикшергәндә гамма-нурланышты аса.

1900 йылда Планк абсолют ҡара есемдең нурланышы проблемаларын теоретик йәһәттән тикшергәндә электромагнит нурланыш процесының квантлылығын аса. Был хеҙмәт квант физикаһына башланғыс һала.

1905 йылдан алып Эйнштейн, унан һуң Планк фотон төшөнсәһен формалаштырыуға алып килгән хеҙмәттәрен баҫтыра, улар электромагнит нурланыштың квант теорияһына нигеҙ һала.

Нурланыштың квант теорияһы һәм уның матдә менән үҙ-ара тәьҫирләшеүе буйынса ХХ быуат уртаһында эшләгән билдәле физиктарының артабанғы хеҙмәттәре һөҙөмтәһендә квант электродинамикаһы хәҙерге замандағы ҡиәфәтендә барлыҡҡа килә.

Электромагнит хәүефһеҙлеге

Электромагнитлы диапазондағы нурланыштар билдәле бер кимәлдә кеше, хайуан һәм башҡа тере йән эйәләренең организмына кире йоғонто яһарға, шулай уҡ электр приборҙарының эшендә лә кире сағылыш табырға мөмкин. Ионлаштырмаусы нурланыштарҙың төрлө төрө төрлө физиологик тәьҫир яһай. Магнит ҡырының (даими һәм квазидаими, импульслы), ВЧ- һәм СВЧ-нурланыштарҙың, лазер нурланышының, юғары вольтлы ҡоролмаларҙа сәнәғәт йышлығындағы электр һәм магнит ҡырының һ. б. диапазондары айырыла.

Тереклеккә йоғонтоһо

Электромагнит ҡыр кимәлдәренең, уларҙың диапазонына ярашлы, тораҡ зоналар һәм эш урындары өсөн милли һәм халыҡ-ара гигиеник нормативтары бар.

Яҡтыртылғанлыҡтың гигиеник нормалары бар; шулай уҡ лазер нурланышы менән эшләгәндә хәүефһеҙлек нормативтары төҙөлгән.

Компетентлы дәүләт органдары электромагнит ҡырының диапазонына бәйле электромагнит нурланыштың рөхсәт ителгән кимәле нормативтарын билдәләй. Был нормалар төрлө илдә төрлөсә булырға мөмкин.

Рөхсәт ителгәндән юғары электромагнит ҡыры зоналарында күпмелер ваҡыт буйы булыу зарарлы: хәлһеҙлек, күңел болғаныу, баш ауыртыуы күҙәтелә. Нормативтар ныҡ боҙолған осраҡта йөрәккә, мейегә, үҙәк нервы системаһына зыян килеүе ихтимал. Нурланыштың кеше психикаһына ла йоғонто яһауы бар, кеше ярһыусанға әйләнә, үҙен-үҙе ҡулда тота алмай. Дауалауға бирешә һалып бармай торған ауырыуҙар барлыҡҡа килә. Атап әйткәндә, корреляцион анализ баш мейеһе яман шешенең хатта аҙ ҡеүәтле кеҫә радиотелефонынан сыҡҡан электромагнит ҡырына ла бәйле булыуын раҫлай^[9].

Рәсәйҙә «Электромагнитные поля в производственных условиях, на рабочих местах. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы»^[10] тигән СанПиН 2.2.4.1191—03 эш итә.

Рөхсәт ителгән нормативтар радиация хәүефһеҙлеге нормалары — НРБ-99 менән көйләнә.

Иҫкәрмәләр

↑ ^1,0 ^1,1 http://scihi.org/heinrich-hertz-electromagnetic-waves/
↑ (Принцип максимальности скорости света теории относительности при этом не нарушается, так как скорость переноса энергии и информации — связанная с групповой, а не фазовой скоростью — в любом случае не превышает световой скорости)
↑ Также вопросы, связанные с жесткими и сверхжесткими излучениями могут возникать в астрофизике; там иногда они имеют особую специфику, например, генерация излучения может происходить в областях огромного размера
↑ Наиболее фундаментальной, не считая упомянутых выше теорий Стандартной модели, отличия которой от чистой квантовой электродинамики проявляются, впрочем, лишь при очень высоких энергиях.
↑ ГОСТ 24375-80. Радиоэлемтә. Терминдар һәм билдәләмәләр 2016 йыл 5 сентябрь архивланған.
↑ 48.Особенности диапазона свч. Деление свч диапазона на поддиапазоны.. StudFiles. Проверено 24 октября 2017.48.Особенности диапазона свч. Деление свч диапазона на поддиапазоны. (билдәһеҙ) StudFiles. Дата обращения: 24 октябрь 2017.
↑ Структура луча показана условно. Синусоидальность лучей показана условно. Разная скорость света в призме для разных длин волн не показана.
↑ Догадки о наличии излучения за пределами видимого спектра высказывались и ранее Гершеля и Риттера, однако они показали это экспериментально.
↑ В. Н. Дунаев «Электромагнитные излучения и риск популяционному здоровью при использовании средств сотовой связи» //Гигиена и санитария, № 6, 2007, с. 56—57
↑ 2.2.4.1191-03.htm

Әҙәбиәт

Физика. Большой энциклопедический словарь/Гл. ред. А. М. Прохоров. — 4-е изд. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1999. — С. 874—876. ISBN 5-85270-306-0 (БРЭ)
Кудряшов Ю. Б., Перов Ю. Ф. Рубин А. Б. Радиационная биофизика: радиочастотные и микроволновые электромагнитные излучения. Учебник для ВУЗов. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. — 184 с — ISBN 978-5-9221-0848-5

Һылтанмалар

Электромагнитное излучение в Физической энциклопедии
Воздействие электромагнитного излучения на организм человека 2020 йыл 30 ноябрь архивланған.
Как влияют электромагнитные поля воздушных линий электропередачи на людей, животных и растения
Электромагнитное излучение — воздействие на человека, защита
Поглотители электромагнитных волн, радиопоглощающие материалы 2017 йыл 10 декабрь архивланған.

[_eb1a0e0d2e363a37-1] 1,0 ^1,1 http://scihi.org/heinrich-hertz-electromagnetic-waves/

[2] (Принцип максимальности скорости света теории относительности при этом не нарушается, так как скорость переноса энергии и информации — связанная с групповой, а не фазовой скоростью — в любом случае не превышает световой скорости)

[3] Также вопросы, связанные с жесткими и сверхжесткими излучениями могут возникать в астрофизике; там иногда они имеют особую специфику, например, генерация излучения может происходить в областях огромного размера

[4] Наиболее фундаментальной, не считая упомянутых выше теорий Стандартной модели, отличия которой от чистой квантовой электродинамики проявляются, впрочем, лишь при очень высоких энергиях.

[gost24375-5] ГОСТ 24375-80. Радиоэлемтә. Терминдар һәм билдәләмәләр 2016 йыл 5 сентябрь архивланған.

[6] 48.Особенности диапазона свч. Деление свч диапазона на поддиапазоны.. StudFiles. Проверено 24 октября 2017.48.Особенности диапазона свч. Деление свч диапазона на поддиапазоны. (билдәһеҙ) StudFiles. Дата обращения: 24 октябрь 2017.

[7] Структура луча показана условно. Синусоидальность лучей показана условно. Разная скорость света в призме для разных длин волн не показана.

[8] Догадки о наличии излучения за пределами видимого спектра высказывались и ранее Гершеля и Риттера, однако они показали это экспериментально.

[9] В. Н. Дунаев «Электромагнитные излучения и риск популяционному здоровью при использовании средств сотовой связи» //Гигиена и санитария, № 6, 2007, с. 56—57

[10] 2.2.4.1191-03.htm

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]