FALE DŹWIĘKOWE I ELEKTROMAGNETYCZNE

1. FALE DŹWIĘKOWE I ELEKTROMAGNETYCZNE PRZYGOTOWAŁ: MACH MATEUSZ

2. SPIS TREŚCI • CO TO SĄ FALE DŹWIĘKOWE • PODZIAŁ FAL DŹWIĘKOWYCH • CO TO SĄ FALE ELEKTROMAGNETYCZNE • WIDMO FAL ELEKTROMANETYCZNYCH • FALE RADIOWE • MIKROFALE • ZASTOSOWANIE MIKROFALI • PODCZERWIEŃ • ZASTOSOWANIE PODCZERWIENI • ŚWIATŁO WIDZIALNE • ULTRAFIOLET • ZAKRESY PROMIENIOWANIA ULTRAFIOLETOWEGO • PROMIENIOWANIE X • PROMIENIOWANIE GAMMA • ŹRÓDŁA PROMIENIOWANIA GAMMA

3. FALE DŹWIĘKOWE

4. CO TO SĄ FALE DŹWIĘKOWE To rodzaj fal ciśnienia. Ośrodki w których mogą się poruszać, to ośrodki sprężyste (ciało stałe, ciecz, gaz). Zaburzenia te polegają na przenoszeniu energii mechanicznej przez drgające cząstki ośrodka (zgęszczenia i rozrzedzenia) bez zmiany ich średniego położenia. Drgania mają kierunek oscylacji zgodny z kierunkiem ruchu fali (fala podłużna).

5. PODZIAŁ FAL DŹWIĘKOWYCH: • Ze względu na zakres częstotliwości • Ze względu na ogromne amplitudy i medium

6. Ze względu na zakres częstotliwości można rozróżnić cztery rodzaje tych fal: • infradźwięki - poniżej 20 Hz, • dźwięki słyszalne 20 Hz - 20 kHz - słyszy je większość ludzi, • ultradźwięki - powyżej 20 kHz, • hiperdźwięki - powyżej 10^10 Hz.

7. Ze względu na ogromne amplitudy i medium • fale sejsmiczne, które wytwarza troposfera okrywająca Ziemię.

8. FALE ELEKTRO-MAGNETYCZNE

9. CO TO SĄ FALE ELEKTROMAGNETYCZNE To rozchodzące się w przestrzeni zaburzenie pola elektromagnetycznego, zaburzenie to ma charakter fali poprzecznej w której składowa elektryczna i magnetyczna prostopadłe do siebie i kierunku ruchu, nawzajem się przekształcają. Zmieniające się pole elektryczne wytwarza pole magnetyczne, a zmieniające się pole magnetyczne wytwarza pole elektryczne.

10. WIDMO FAL ELEKTROMANETYCZNYCH Fale elektromagnetyczne zależnie od długości fali (częstotliwości) przejawiają się jako (od fal najdłuższych do najkrótszych): fale radiowe, podczerwień, światło widzialne, ultrafiolet, promieniowanie rentgenowskie (promieniowanie X), promieniowanie gamma. Kwantem fali elektromagnetycznej jest foton.

11. FALE RADIOWE Fale radiowe (promieniowanie radiowe) - promieniowanie elektromagnetyczne o częstotliwości 3 kHz - 3 THz (3*103 - 3*1012 Hz). Zakres częstotliwości często jest podawany znacznie szerszy. Zależnie od długości dzielą się na pasma radiowe. Źródłami naturalnymi są wyładowania atmosferyczne, gwiazdy, a sztucznymi nadajniki, silniki komutatorowe, komputery.

12. MIKROFALE Mikrofale to rodzaj promieniowania elektromagnetycznego o długości fali pomiędzy podczerwienią i falami radiowymi, co oznacza zakres 1mm-30cm (częstotliwość 1-300 GHz). Mikrofale odkrył James Clerk Maxwell w 1864 roku.

13. ZASTOSOWANIE MIKROFALI • Kuchenka mikrofalowa używa magnetronu do wytwarzania fal o częstotliwości ok. 2,4 GHz, co pozwala na gotowanie jedzenia; taki rodzaj promieniowania działa na cząsteczki wody, które zaczynają drgać wytwarzając przez to ciepło. • Maser to urządzenie podobne do lasera, tyle że działa w zakresie mikrofalowym • Mikrofale pozwalają na transmisję danych do satelitów, bo nie są pochłaniane przez atmosferę • Radar • Telefony komórkowe standardu GSM pracują w częstotliwościach 870-960 MHz oraz 1710-1880 MHz • System globalnego pozycjonowania (GPS) wykorzystuje fale o częstotliwości 1575 MHz • Bezprzewodowe sieci komputerowe (WLAN) albo bluetooth użwaja mikrofal w zakresie 2,4 GHz • Transmisja danych w telewizji kablowej albo poprzez internetowe modemy kablowe (DSL) odbywa się w tym samym zakresie, tyle że medium jest kabel, a nie powietrze

14. PODCZERWIEŃ Podczerwień (IR) to promieniowanie elektromagnetyczne mieszczące się w zakresie długości fal pomiędzy światłem widzialnym i mikrofalami. Oznacza to zakres od 700nm do 1 mm. Podczerwień często dzieli się na bliską (NIR, 0,7-5µm), średnią (MIR 5-30µm) oraz daleką (FIR 30 - 1000 µm), ale są to tylko umowne granice. Podczerwień często wiąże się z ciepłem, co wynika z faktu, że obiekty w temperaturze pokojowej samoistnie emitują promieniowanie o takiej długości.

15. ZASTOSOWANIE PODCZERWIENI Są dwa sposoby wykorzystania podczerwieni. Można zbudować bierny detektor, który odbiera to promieniowanie i na jego podstawie zbiera informacje o temperaturze emitujących je przedmiotów. Zasada ta umożliwia zbudowanie noktowizora, który pozwala widzieć w ciemności obiekty cieplejsze od otoczenia. Inne zastosowanie to pirometr służący do zdalnego pomiaru temperatury.Druga metoda wykorzystania podczerwieni polega na sztucznej emisji tego promieniowania i obserwacji zwróconego z detektora sygnału. Najpopularniejszym źródłem podczerwieni jest fotodiodaLED, ale czasami wykorzystuje się też półprzewodnikowe lasery podczerwone. Oto kilka przykładów zastosowania: • odczyt płyt CD laserem o długościach 650 - 790nm, • pomiar odległości - dalmierz podczerwony w zakresie 0,25 -1,5 m • przekaz danych w światłowodzie - prędkości powyżej 1 Gb/s • przekaz danych w powietrzu, zdalne sterowanie z pilotakomunikacja w standardzie IrDA

16. ŚWIATŁO WIDZIALNE Światłem widzialnym nazywamy tę część promieniowania elektromagnetycznego, która jest odbierana przez siatkówkę oka ludzkiego. Zawiera się ona w przybliżeniu w zakresie długości fal 380-780 nm. Światło widzialne wraz z sąsiednimi zakresami, czyli ultrafioletem (o długościach mniejszych od światła widzialnego), oraz podczerwienią (o długościach większych) zalicza się z fizycznego punktu widzenia do światła.

17. ULTRAFIOLET Ultrafiolet (UV) to promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali krótszej niż światło widzialne i dłuższej niż promieniowanie X. Oznacza to zakres długości od 10 nm do 380 nm. Słowo "ultrafiolet" oznacza "powyżej fioletu" i utworzone jest z łacińskiego słowa "ultra" (ponad) i słowa "fiolet" oznaczającego barwę o najmniejszej długości fali w świetle widzialnym.

18. ZAKRESY PROMIENIOWANIA ULTRAFIOLETOWEGO • Wyróżnia się dwa schematy podziału promieniowania ultrafioletowego na zakresy: • TECHNICZNY: • daleki ultrafiolet - długość 10-200 nm • bliski ultrafiolet - długość 200-380 nm • ze względu na działanie na człowieka • ZE WZGLĘDU NA DZIAŁANIE CZŁOWIEKA: • UV-C - długość 10-280nm • UV-B - długość 280-315nm • UV-A - długość 315-380nm

19. PROMIENIOWANIE X • Promieniowanie X to rodzaj promieniowania elektromagnetycznego, którego długość fali mieści się w zakresie od 5 pm do 10 nm. Promieniowanie X znajduje się pomiędzy ultrafioletem promieniowaniem gamma. • Zakresy promieniowania X: • twarde promieniowanie X - długość od 5 pm do 100 pm • miękkie promieniowanie X - długość od 0,1 nm do 10 nm

20. PROMIENIOWANIE GAMMA Promieniowanie gamma to wysokoenergetyczna forma promieniowania elektromagnetycznego o długości fali poniżej 10 pm. Fale elektromagnetyczne większej długości fali to promieniowania X. Zgodnie z teorią fotonową można obliczyć, że foton promieniowania gamma ma energię większą niż 100 keV. Promieniowanie gamma jest zaliczane do promieniowania jonizującego razem z promieniowaniem alfa oraz promieniowaniem beta. Nazwa promieniowania gamma pochodzi od greckiej litery γ. Rozróżnienie promieniowania gamma oraz promieniowania X opiera się na ich źródłach a nie na długości fali.

21. ŹRÓDŁA PROMIENIOWANIA GAMMA • REAKCJA ROZPADU - jądra atomowe izotopów promieniotwórczych ulegają rozpadowi, co powoduje emisję fotonu gamma. • REAKCJA SYNTEZY - dwa jądra atomowe zderzają się tworząc nowe jądro i emitując foton gamma. • ANIHILACJA - zderzenie cząstki i antycząstki, np. elektronu i pozytronu powoduje anihilację obu tych cząstek i emisję dwóch fotonów gamma.

22. BIBLIOGRAFIA • www.mojaenergia.pl • www.wikipedia.pl • www.georadar.pl • www.fizyka.ckumm.edu.pl

23. DZIĘKUJE ZA UWAGĘ Mateusz Mach