Undele (radiaiile) electromagnetice pot fi grupate dupa fenomenul care sta la baza producerii lor. Astfel , radiaiile numite heriene se datoresc oscilaiei electronilor n circuitele oscilante LC sau n circuitele electronice speciale (cu caviti rezonante "). Undele (radiaiile) electromagnetice pot fi grupate dupa fenomenul care sta la baza producerii lor. Astfel , radiaiile numite heriene se datoresc oscilaiei electronilor 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. Radiaiile electromagnetice , numite radiaiile de frnare , apar la frnarea brusc a electronilor n campul nucleului atomic.Radiaiile sincrotron ( denumirea se datorete faptului ca acest fenomen a fost pus n eviden la o instalaie de accelerare a electronilor n camp magnetic , numit sincrotron ) i au originea n micarea electronilor intr-un camp magnetic .
Acestor grupe de radiaii le corespund anumite domenii de frecvene. Acestor grupe de radiaii le corespund anumite domenii de frecvene.Cea mai uzual mprire a radiaiilor electromagnetice se face ns dupa frecvena i lungime sa de unde n vid. Aceast mprire cuprinde urmtoarele grupe :1.Undele radio. Domeniul de frecven a acestor unde este cuprins intre zeci de hertzi pn la un gigahertz ( 1GHz = 109 Hz ) , adic au lungimea de unde cuprins intre civa km pn la 30 cm . Se utilizeaz in special in transmisiile radio in TV. Dup lungimea de und se submpart in unde lungi (2 Km - 600 m ) , unde medii ( 600 - 100 m ) , unde scurte ( 100 - 10 m ) in unde ultrascurte ( 10 m - 1 cm ).2.Microundele. Sunt generate ca in undele radio de instalaii electronice . Lungimea de unde este cuprins intre 30 cm i 1 mm . in mod corespunztor frecvena variaza intre 109 -- 31011 Hz. Se folosesc in sistemele de telecomunicaii , in radar in cercetarea stiinific la studiul propietilor atomilor , moleculelor i gazelor ionizate. Se submpart n unde decimetrice, centimetrice i milimetrice.3.Radiaia infraroie. Cuprinde domeniul de lungimi de und situat ntre 10-3 i 7,810-7 m ( 31011-- 41014 Hz ). in general sunt produse de corpurile incalzite. In ultimul timp s-au realizat instalaii electronice care emit unde infraroii cu lungime de unde submilimetric.4.Radiaia vizibil. Este radiaia cu lungimea de unde cuprins intre aproximativ 7,610-7 m i 41014 m.
5.Radiaia ultraviolet. Lungimea de unde a acestei radiaii este cuprins in domeniul 3,810-7 i 610-10 m. Este generat de catre moleculele in atomii dintr-o descarcare electric in gaze. Soarele este o sursa puternic de radiaii ultraviolete. 5.Radiaia ultraviolet. Lungimea de unde a acestei radiaii este cuprins in domeniul 3,810-7 i 610-10 m. Este generat de catre moleculele in atomii dintr-o descarcare electric in gaze. Soarele este o sursa puternic de radiaii ultraviolete. 6.Radiaia X ( sau Rntgen ) . Aceste radiaii au fost descoperite n 1895 de fizicianul german W. Rntgen. Ele sunt produse in tuburi speciale in care un fascicul de electroni accelerat cu ajutorul unei tensiuni electrice de ordinul zecilor de mii de voli , bombardeaz un electrod.7.Radiaia . Constitue regiunea superioar ( 3 10 18 - 3 10 22 Hz ) n clasificarea undelor electromagnetice n raport cu frecvena lor. Sunt produse de catre nucleele atomilor .
Inductia electromagnetica Unsprezece ani a cutat Faraday ( ntre 1820 i 1831 ) s descopere producerea curentului electric sub actiunea cmpului magnetic. Totul prea att de simplu , dar toate experimentele erau sortite eecului pentru c se raiona astfel : din moment ce apare un cmp magnetic n jurul 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 jurul unui curent electric , dar acesta este ntreinut printr-un consum de energie din exterior. n cazul n care plasm n repaus un conductor ntr-un cmp magnetic , nu se consum energie , deci nu poate s apar un curent electric.Experiena crucial a lui Faraday , care prefigura transformatorul de mai trziu a fost efectuat n felul urmtor : pe un cilindru de lemn a nfurat doua bobine , una legat la un galvanometru ( B1 ) i alta la o baterie ( B2 ). n mod neateptat , n bobina B1 aprea un curent numai atunci cnd ntreruptorul K stabilea sau ntrerupea curentul prin B2. Semnalul aprut n B1 era slab , dar disprea chiar dac prin B2 circula curentul , deci exista un cmp magnetic ale crui linii treceau i prin B1. O alt observaie : curentul nregistrat n B1 avea un sens la nchiderea circuitului , dar i schimba sensul la ntreruperea curentului. O analiz atent a curentului din B1 , numit curent indus , a artat c la nchiderea circuitului , cnd se stabilete un cmp magnetic , sensul curentului indus este astfel , nct cmpul magnetic creat de el are sens invers cmpului generat de B2. Dimpotriv , la ntreruperea curentului , deci cnd cmpul magnetic dispare , sensul curentului este astfel , nct cmpul creat de el are acelai sens cu cel care dispare. Fenomenul astfel descoperit de Faraday a primit numele de inducie electromagnetic.
Natura luminii Un fapt incontestabil stabilit de experien este acela c lumina transport energie. Dar dup cum tim energia poate fi transportat n dou moduri : prin particule 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. Sub care din aceste forme se va propaga lumina ? Dup Newton , lumina este alctuit din particule materiale ce se propag n direcia razei luminoase cu viteze diferite n diferite medii transparente ( teoria corpuscular a luminii ). Dup Huygens, 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 de tipul acestei perturbaii (dac este longitudinal , transversal , etc) putem prelua rezultatele ob;inute n studiul propagrii undelor la mecanic. Astfel s-a dedus c dac o und plan cade la suprafaa de separare a dou medii sub unghiul de inciden i , atunci pentru unda reflectat unghiul de reflexie este egal cu unghiu de inciden , iar pentru unda refractat unghiul de refracie r este diferit de unghiul de inciden.
Aadar cel dou concepii explic n moduri diferite legea refraciei ; una prin micorarea vitezei luminii intr-un mediu mai dens , cealalt prin creterea vitezei ntr-un mediu mai dens. 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 jumtate a secolului al XVIII-lea. Sunt numeroase , iar precizia lor a crescut mult cu timpul. Aadar cel dou concepii explic n moduri diferite legea refraciei ; una prin micorarea vitezei luminii intr-un mediu mai dens , cealalt prin creterea vitezei ntr-un mediu mai dens. 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 jumtate a secolului al XVIII-lea. Sunt numeroase , iar precizia lor a crescut mult cu timpul. Prin aceste experiene s-a putut determina , pentru trecerea luminii din aer n ap c v1 / v2 = 1,333. Pe de alt parte din msurarea unghiurilor se tia c sin i / sin r = 1,333. Aceste date experimentale 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 de interferen i difracie nc de la sfritul secolului al XVII-lea. Ea a fost formulat schematic de ctre Huygens n 1690 i completat de ctre Fresnel la nceputul secolului al XIX-lea , care a elaborat teoria ondulatorie , potrivit creia lumina este o perturbaie a unui mediu elastic numit eter " i se propag sub forma unor unde transversale periodice , de frecven foarte mare. Existena eterului cosmic nu a putut fi dovedit. De altfel prin proprietile ce trebuia s le aib , acesta nici nu putea avea consisten fizic.
Dup descoperirea undelor electromagnetice n a doua jumtate a secolului al XIX-lea s-a dovedit c undele de lumin sunt unde electromagnetice i c efectele luminoase sunt produse de ctre cmpul electric al undei electromagnetice. Teoria electromagnetic nu putea explica ns unele fenomene cum ar fi , de exemplu , distribuia dup lungimile de und a enrgiei radiante emise prin nclzirea corpurilor. Aceast distribuie i gsete explicaia n cadrul teoriei cuantice a luminii , fundamentat de Planck (1900) . S-a stabilit astfel c un flux de unde luminoase , de orice frecven , se comport ( mai ales n unele fenomene speciale , cum este efectul fotoelectric ) ca u flux discontinuu , alctuit din particule de lumin , numite fotoni , a cror energie de micare este h ( h fiind constanta lui Planck ). S-a dovedit de altfel c nu numai domeniul vizibil , ci ntreg domeniul existent al undelor electromagnetice posed proprieti corpusculare ". Dar n timp ce n domeniul infrarou ( mici ) , aspectul corpuscular se manifest att de slab , nct experimental de obicei de obicei el nici nu apare vizibil , predominnd aspectul ondulator" , la frecvene foarte mari , n ultraviolet , de exemplu aspectul corpuscular apare foarte evident , radiaiile comportndu-se practic ca un flux de fotoni. n domeniul vizibil ambele aspecte au pondere aproape egal , experien;a punnd n eviden cnd proprietile ondulatorii (interferena , difracia) , cnd proprietile corpusculare ale luminii ( efectul fotoelectric , de exemplu ). Aadar , radiaiile luminoase sunt unde electromagnetice care au proprietatea de a impresiona retina ochiului.. Ele posed att proprieti ondulatorii , ct i proprieti corpusculare Dup descoperirea undelor electromagnetice n a doua jumtate a secolului al XIX-lea s-a dovedit c undele de lumin sunt unde electromagnetice i c efectele luminoase sunt produse de ctre cmpul electric al undei electromagnetice. Teoria electromagnetic nu putea explica ns unele fenomene cum ar fi , de exemplu , distribuia dup lungimile de und a enrgiei radiante emise prin nclzirea corpurilor. Aceast distribuie i gsete explicaia n cadrul teoriei cuantice a luminii , fundamentat de Planck (1900) . S-a stabilit astfel c un flux de unde luminoase , de orice frecven , se comport ( mai ales n unele fenomene speciale , cum este efectul fotoelectric ) ca u flux discontinuu , alctuit din particule de lumin , numite fotoni , a cror energie de micare este h ( h fiind constanta lui Planck ). S-a dovedit de altfel c nu numai domeniul vizibil , ci ntreg domeniul existent al undelor electromagnetice posed proprieti corpusculare ". Dar n timp ce n domeniul infrarou ( mici ) , aspectul corpuscular se manifest att de slab , nct experimental de obicei de obicei el nici nu apare vizibil , predominnd aspectul ondulator" , la frecvene foarte mari , n ultraviolet , de exemplu aspectul corpuscular apare foarte evident , radiaiile comportndu-se practic ca un flux de fotoni. n domeniul vizibil ambele aspecte au pondere aproape egal , experien;a punnd n eviden cnd proprietile ondulatorii (interferena , difracia) , cnd proprietile corpusculare ale luminii ( efectul fotoelectric , de exemplu ). Aadar , radiaiile luminoase sunt unde electromagnetice care au proprietatea de a impresiona retina ochiului.. Ele posed att proprieti ondulatorii , ct i proprieti corpusculare
Observaie. Pn la descoperirea fotonului relaiile n = v2 / v1 (Newton) i n = v1 / v2 (Huygens) 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 particulelor de lumin , considerat ca un flux de particule , n timp ce cealalt relaie conine vitezele undelor de lumin , considerat ca o und electromagnetic. S 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 : Observaie. Pn la descoperirea fotonului relaiile n = v2 / v1 (Newton) i n = v1 / v2 (Huygens) 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 particulelor de lumin , considerat ca un flux de particule , n timp ce cealalt relaie conine vitezele undelor de lumin , considerat ca o und electromagnetic. S 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 = c2Aceast relaie este acum relativ uor de explicat. Astfel , n teoria fotonic lumina const din particule (fotoni) de mas m (mas de micare") ce se mic cu viteza v i posed o und asociat , de o lungime de und : Folosind E = h v = mc2 , obinem : Pe de alt parte , considernd lumina ca o und de vitez u i frecven avem : Ultimele dou relaii conduc la uv = c2 , relaie ce rezult cum am vzut , din faptul c att teoria corpuscular ct i cea ondulatorie trebuie s furnizeze aceiai valoare pentru indicele de refracie n , care se poate determina experimental , direct , n afara teoriei. Aceast relaie pune n eviden o strlucit sintez ntre proprietile ondulatorii i corpusculare ce se manifest deosebit de pregnant n cazul luminii. O astfel de sintez nu putea fi prevzut de vechile teorii mecaniciste ; cunoaterea ei este un rezultat al fizicii cuantice , aprut la nceputul acestui secol.
FOTONUL In urma studiului radia;iei emise de corpurile nclzite (radiaiile termice) , s-a constatat experimental c orice corp nclzit emite o radiaie electromagnetic care este cu att mai intens cu ct temperatura corpului este mai ridicat. De asemenea se cunoate c , corpurile nclzite trec prin diverse coloraii ( rou , portocaliu , galben , alb , alb-albastru ) cu creterea temperaturii . Nici o explicaie bazat pe teoria ondulatorie a luminii nu a condus la aceast dependen. M. Planck n 1900 a reuit s dea o explicaie corect , dar pentru acesta a fost nevoit s introduc relatia = hv,n care h este constanta lui Planck , v frecvena radiaiei emise , iar energia minim a radiaiei de frecven ce se poate pierde sau ctiga. El a numit acest proprietate , cuantificarea energiei radiante , iar = hv -- cuant de energie . n 1905 A.Einstein folosete noiunea de cuant pentru a explica efectul fotoelectric. Dar revoluionar n aceast explicaie este faptul c Einstein nelege prin cuanta hv nu numai o porie " minim de energie , ci i o individualitate a ei , care i confer proprieti de particul. n acest fel cuanta hv poate ciocni un electron ca o veritabil particul , explicnd pe aceast cale efectul fotoelectric. Pin foton sau cuant de energie radiant nelegem azi cantitatea elementar 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
Do'stlaringiz bilan baham: |
