Электромагнитные волны и электромагнитное излучение

 

По этой ссылке вы сможете найти много готовых рефератов по физике:

 

Много готовых рефератов по физике

 

Посмотрите похожие темы возможно они вам могут быть полезны:

 

Максвелл и его электромагнитная теория

Способы умягчения воды

Шаровая молния – уникальное природное явление

Экспериментальное исследование электромагнитной индукции

Введение:

Эволюция человеческого развития и создание промышленных методов управления привели к формированию глобальной техносферы, одним из элементов которой является железнодорожный транспорт. Природная среда при функционировании элементов техносферы является источником сырьевых и энергетических ресурсов и пространством для размещения ее инфраструктуры. 

По объему грузовых перевозок железнодорожный транспорт занимает первое место среди других видов транспорта, по пассажирообороту второе после автомобильных перевозок.

Успешное функционирование и развитие железнодорожного транспорта зависит от состояния природных комплексов и наличия природных ресурсов, развития инфраструктуры застроенной среды, социально-экономической среды общества.

Состояние окружающей среды при взаимодействии с объектами железнодорожного транспорта зависит от инфраструктуры для строительства железных дорог, производства подвижного состава, производственного оборудования и других устройств, интенсивности использования подвижного состава и других объектов на железных дорогах, результатов научных исследований и их внедрение на предприятиях и объектах промышленности.

Электромагнитное излучение

Каждый элемент системы имеет прямые и обратные связи друг с другом. При разработке и функционировании объектов железнодорожного транспорта необходимо учитывать свойства природных комплексов мультисвязность, устойчивость, коммутативность, аддитивность, инвариантность, многофакторная корреляция. 

Воздействие объектов железнодорожного транспорта на природу обусловлено строительством дорог, производственно-хозяйственной деятельностью предприятий, эксплуатацией железных дорог и подвижного состава, сжиганием большого количества топлива, использованием пестицидов в лесополосах и т. д.

Строительство и эксплуатация железных дорог связано с загрязнением природных комплексов выбросами, стоками, отходами, которые не должны нарушать баланс в экологических системах. Равновесие экосистемы характеризуется свойством поддержания стабильного состояния в рамках регулируемых антропогенных изменений природных комплексов, окружающих транспортное предприятие. Самоочищающая способность природной среды снижается из-за разрушения и истощения природных комплексов. Железнодорожные пути, проложенные по установленным маршрутам миграции живых организмов, нарушают их развитие и даже приводят к гибели целых сообществ и видов. 

Факторы воздействия объектов железнодорожного транспорта на окружающую среду можно классифицировать по следующим критериям: механические (твердые отходы, механическое воздействие на почву строительных, дорожных, путевых и других машин); физические (тепловое излучение, электрические поля, электромагнитные поля, шум, инфразвук, ультразвук, вибрация, излучение и т. д.); химические вещества и соединения (кислоты, щелочи, соли металлов, альдегиды, ароматические углеводороды, краски и растворители, органические кислоты и соединения и т. д.), которые подразделяются на не особо опасные, особо опасные, опасные и малоопасные; биологические (макро и микроорганизмы, бактерии, вирусы). 

Среди различных физических факторов окружающей среды, которые могут оказывать неблагоприятное воздействие на людей и биологические объекты, электромагнитные поля, особенно те, которые связаны с радиочастотным излучением, представляют большую трудность. Закрытый производственный цикл без выброса загрязняющего фактора в окружающую среду здесь недопустим, поскольку используется уникальная способность радиоволн распространяться на большие расстояния. Современный технический прогресс приводит к неизбежности воздействия электромагнитного излучения (ЭМИ) на население и окружающую природу. Широкое использование телевизионного и радиовещания, радиосвязи и радиолокации, использование микроволновых излучающих устройств и технологий и т. д. и хотя возможна определенная канализация радиации, которая уменьшает нежелательное облучение населения, и регулирование во время работы излучения Устройства, дальнейший технический прогресс по-прежнему увеличивает вероятность воздействия ЭМИ на человека. 

В настоящее время электромагнитное загрязнение окружающей среды приобрело глобальные масштабы из-за повсеместного распространения источников электромагнитного поля (ЭМП). Этот процесс связан с технологическим развитием общества, и пока невозможно отказаться от использования ЭМП. Следовательно, ЭМП, как фактор внешней среды, следует рассматривать с двух позиций: биологический вред и социальная полезность. 

Но на возможность неблагоприятного воздействия на организм человека электромагнитных полей (ЭМП) было обращено внимание еще в конце 40-х годов. В результате обследования людей, работающих в условиях воздействия ЭМП значительной интенсивности, было показано, что нервная и сердечно-сосудистая системы наиболее чувствительны к этому воздействию. Изменения в кроветворении, нарушение эндокринной системы, метаболических процессов, заболевание органов зрения описаны . Было установлено, что клинические проявления воздействия радиоволн чаще всего характеризуются астеническими и вегетативными реакциями. 

Электромагнитное излучение это электромагнитные волны, возбуждаемые различными излучающими объектами заряженными частицами, атомами, молекулами, антеннами и т. д.

По мере развития науки и техники были открыты различные виды излучения: радиоволны, видимый свет, рентгеновское излучение,  излучение. Все эти излучения имеют одинаковую природу. Это электромагнитные волны. Разнообразие свойств этих излучений обусловлено их частотой (или длиной волны). Нет четкой границы между отдельными типами излучения, один тип излучения плавно переходит в другой. Разница в свойствах становится заметной только тогда, когда длины волн различаются на несколько порядков. 

Электромагнитные волны делятся:

• низкочастотные волны;
• радиоволны;
• инфракрасное излучение;
• видимый свет;
• ультрафиолетовое излучение;
• рентгеновское излучение;
• гамма-излучение.

Радиоволны Электромагнитные волны с частотой менее 6000 ГГц

Радиоволны делятся на диапазоны частот: длинные волны, средние волны, короткие волны и ультракороткие волны.

Волны в этом диапазоне называются длинными, потому что их низкая частота соответствует большей длине волны. Они могут распространяться на тысячи километров, поскольку они могут огибать земную поверхность. 

Средние волны не распространяются на очень большие расстояния, поскольку они могут отражаться только от ионосферы (один из слоев земной атмосферы). Средние длины волн лучше воспринимаются ночью, когда увеличивается отражательная способность ионосферного слоя. 

Короткие волны многократно отражаются от поверхности Земли и от ионосферы, благодаря чему они распространяются на очень большие расстояния. Коротковолновые радиопередачи можно принимать на другом конце света. 

Сверхкороткие волны (ОВЧ) могут отражаться только от поверхности Земли и поэтому подходят для вещания только на очень короткие расстояния. На ОВЧ-волнах часто передается стереозвук, поскольку на них меньше помех. 

Инфракрасное излучение электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света (с длиной волны λ = 0,74 мкм) и микроволновым излучением (λ ~ 1-2 мм).

Инфракрасное излучение было открыто в 1800 году английским ученым В. Гершелем.

Теперь весь спектр инфракрасного излучения делится на три составляющие:

• коротковолновая область: λ = 0,74 2,5 мкм;
• средневолновая область: λ = 2,5 50 мкм;
• длинноволновая область: λ = 50 2000 мкм.

Недавно длинноволновый край этого диапазона был выделен в отдельный, независимый диапазон электромагнитных волн терагерцовое излучение (субмиллиметровое излучение).

Инфракрасное излучение также называют «тепловым» излучением, поскольку все тела, твердые и жидкие, нагретые до определенной температуры, излучают энергию в инфракрасном спектре. В этом случае длины волн, излучаемых телом, зависят от температуры нагрева: чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения. Спектр излучения абсолютно черного тела при относительно низких (до нескольких тысяч Кельвинов) температурах лежит в основном в этом диапазоне. 

Зажги электромагнитную волну. Волна это просто изменение состояния среды или поля, которое распространяется в пространстве с некоторой скоростью. 

Длина волны, которую может воспринимать человеческий глаз, называется видимым светом. Например, свет с самой длинной длиной волны воспринимается как красный, а свет с самой короткой длиной волны воспринимается как фиолетовый. 

Цвета, которые мы воспринимаем, различаются в зависимости от длины волны видимого света.

Причина, по которой человек способен видеть свет, заключается в том, что свет определенной длины волны подвергается воздействию сетчатки. Свет с длиной волны больше, чем самый длинный в спектре видимого света (красный), называется инфракрасным (от латинского инфра ниже, то есть ниже той части спектра, которую может воспринимать глаз). А свет с длинами волн короче, чем самый короткий в видимом спектре, называется ультрафиолетовым (от латинского слова ultra больше, более; то есть длина волны выше, чем та, которую может воспринимать глаз). 

Ни инфракрасный, ни ультрафиолетовый свет недоступен человеческому глазу, как и многие другие типы волн, но он может воспринимать огромный диапазон различных цветов (диапазон длин волн).

Ультрафиолетовое излучение (ультрафиолетовое, ультрафиолетовое, ультрафиолетовое) это электромагнитное излучение, которое занимает диапазон между видимым и рентгеновским излучением (380 10 нм, 7,9 × 1014 3 × 1016 Гц). Диапазон обычно делится на ближний (380-200 нм) и дальний, или вакуумный (200-10 нм) ультрафиолет, последний назван так потому, что он интенсивно поглощается атмосферой и исследуется только вакуумными устройствами. 

Рентгеновское излучение, невидимое излучение, способное проникать, хотя и в разной степени, во все вещества. Это электромагнитное излучение с длиной волны порядка 10-8 см. 

Как видимый свет, рентгеновские лучи вызывают почернение фотопленки. Это свойство важно для медицины, промышленности и научных исследований. Проходя через исследуемый объект и затем падая на фотопленку, рентгеновское излучение отображает на нем свою внутреннюю структуру. 

Рентгеновские лучи представляют собой невидимое электромагнитное излучение с длиной волны 105-102 нм. Рентген может проникать через некоторые материалы, которые непрозрачны для видимого света. Они испускаются при замедлении быстрых электронов в веществе (непрерывный спектр) и при переходах электронов из внешних электронных оболочек атома во внутреннюю (линейный спектр). Источниками рентгеновского излучения являются: рентгеновская трубка, некоторые радиоактивные изотопы, ускорители и устройства хранения электронов (синхротронное излучение). Фотографические пленочные приемники , экраны люминисцентных, детекторы ядерного излучения. Рентген используется в рентгеноструктурном анализе, медицине, дефектоскопии, рентгеноспектральном анализе и т. д. 

Гамма-излучение, гамма-излучение (γ-лучи) это тип электромагнитного излучения с чрезвычайно короткой длиной волны <5 × 10–3 нм и, как следствие, ярко выраженными корпускулярными и слабо выраженными волновыми свойствами. Гамма-кванты это фотоны высоких энергий. Энергия гамма-квантов превышает 105 эВ, хотя четкая граница между гамма-излучением и рентгеновским излучением не определена. В масштабе электромагнитных волн гамма-излучение граничит с рентгеновским излучением, занимая диапазон более высоких частот и энергий. В диапазоне 1-100 кэВ гамма-излучение и рентгеновское излучение различаются только по источнику: если квант испускается при ядерном переходе, то принято называть его гамма-излучением, если во время электронных взаимодействий или во время переходов в атомной электронной оболочке, затем к рентгеновскому излучению. Очевидно, что физически кванты электромагнитного излучения с одинаковой энергией не отличаются, поэтому это деление условно. 

Гамма-излучение испускается при переходах между возбужденными состояниями атомных ядер (энергии таких гамма-квантов находятся в диапазоне от ~ 1 кэВ до десятков МэВ), в ядерных реакциях (например, при аннигиляции электрона и позитрона), распад нейтрального пиона и т. д.), а также при отклонении энергичных заряженных частиц в магнитном и электрическом полях.

Гамма-лучи, в отличие от α-лучей и β-лучей, не отклоняются электрическим и магнитным полями и характеризуются большей проникающей способностью при равных энергиях и прочих равных условиях. Гамма-кванты вызывают ионизацию атомов вещества. Основные процессы, которые происходят, когда гамма-излучение проходит через вещество.

фотоэлектрический эффект (гамма-квант поглощается электроном атомной оболочки, передавая ему всю энергию и ионизируя атом).

Гамма-кванты, как и любые другие фотоны, могут быть поляризованы.

Гамма-лучи используются в следующих областях:

• Обнаружение дефектов гамма-излучения, проверка изделий путем пропускания γ-лучей.
• Сохранение продуктов питания.
• Стерилизация медицинских материалов и оборудования.
• Лучевая терапия.
• Уровнемеры.
• Гамма-каротаж в геологии.

Заключение

Облучение гамма-лучами в зависимости от дозы и продолжительности может вызвать хроническую и острую лучевую болезнь. Стохастические эффекты радиации включают различные виды рака. В то же время гамма-излучение подавляет рост раковых и других быстро делящихся клеток. Гамма-излучение мутагенное и тератогенное. 

Слой вещества может служить защитой от гамма-излучения. Эффективность экранирования (то есть вероятность поглощения гамма-кванта при прохождении через него) возрастает с увеличением толщины слоя, плотности вещества и содержания тяжелых ядер (свинец, вольфрам, обедненный уран и т. д.) в нем.