FIZYKA dla studentów POLIGRAFII Fale elektromagnetyczne

1. FIZYKA dla studentów POLIGRAFIIFale elektromagnetyczne

2. 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

3. Prąd elektryczny i/lubzmienne pole elektrycznewytwarzająwirowe pole magnetyczne Pole elektryczne i magnetyczne Pole elektromagnetyczne

4. 15.1 RównaniaMaxwella

5. wychylenie x 15.1 Fale

6. 15.1 Równanie falowe y x z

7. 15.1 Równanie falowe I równanie Maxwella: II równanie Maxwella:

8. 15.1 Fale elektromagnetyczne W próżni: 0 = 8.85·10-12 A2·s4·m-3·kg-1 v = 3·108 m/s = c 0 =1.26·10-6 m·kg·A-2·s-2 W ośrodku materialnym:

9. Fale elektromagnetyczne

10.  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

11. 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.

12. Widmo fal elektromagnetycznych

13. Widmo fal elektromagnetycznych

14. Mikrofale Zakres widzialny Promienio-wanie  Promienio-wanie X Podczer-wień Fale radiowe UV 200 100 50 25 Wysokość (w kilometrach) 12 6 3

15. 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

16. Promieniowanie rentgenowskie Długości fali zawarta jest w przedziale od 10-13 m do około 5x10-8 m

17. Lampa rengenowska: Promieniowanie rentgenowskie • 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).

18. Promieniowanie nadfioletowe (UV) Długość fali od 4x10-7m do 10-8m (od 400 do 10 nm) Naturalnymi źródłami są ciała o dostatecznie wysokiej temperaturze. Znikome, ale zauważalne ilości tego promieniowania wysyłają już ciała o temperaturze 3000K i ze wzrostem temperatury natężenie wzrasta. Silnym źródłem jest Słońce, którego temperatura powierzchni wynosi 6000K. 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.

19. Światło widzialne Długość fali od około 4x10-7 m do około 7x10-7 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).

20. Zdjęcie lotnicze w podczerwieni Promieniowanie podczerwone Długość fali od 7x10-7 m do 2x10-3m 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.

21. Radar Mikrofale Długość fali od 10-4 m do 0,3 m (0,1 mm do 30 cm). 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.

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

23. 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:

24. x 15.4 Zasada Huyghensa Każdy punkt w przestrzeni, do którego dociera fala, staje się źródłem nowej fali kulistej.  Ugięcie fali płaskiej na przeszkodzie Propagacja fali płaskiej w kierunku x

25. 15.4 Załamanie światła Promień padający v1 Kąt padania 1 Kąt załamania 2 v2 Promień załamany

26. A 1 n1 A’ B B’ n2 2 15.4 Załamanie światła Prawo Sneliusa:

27. v2 gr v1 15.4 Całkowite wewnętrzne odbicie

28. 15.5 Zasada Fermata Światło biegnie po takiej drodze, na pokonanie której potrzebny jest ekstremalny (na ogół najmniejszy) czas.

29. B A 2 1 b a 2 1 Z P’ P x d - x d 15.5 Zasada Fermata dla odbicia fal

30. 15.5 Zasada Fermata dla załamania fal Help! ?

31. A l1 n1 1 a x c - x droga optyczna l2 2 b n2 c B 15.5 Zasada Fermata dla załamania fal

32. 15.6 Polaryzacja fali fala niespolaryzowana fala spolaryzowana liniowo fala spolaryzowana kołowo

33. 15.6 Polaryzacja światła Prawo Malusa:

34. kąt Brewstera B B    n1  n2 15.6 Polaryzacja przez odbicie lub gdzie:

35. 15.6 Dwójłomność kryształu promień nadzwyczajny promień zwyczajny