Номер 2, страница 229 - гдз по физике 9 класс учебник Громов, Родина

Глава 6. Электромагнитная природа света. Параграф 56. Поперечность световых волн. Электромагнитная природа света. Вспомните - номер 2, страница 229.

Условие.

Что такое электромагнитные волны?

Решение.

Определение и природа

Электромагнитные волны — это распространяющиеся в пространстве возмущения (колебания) электромагнитного поля. Они представляют собой взаимосвязанные и взаимопорождающие друг друга переменные электрическое и магнитное поля. Вектор напряженности электрического поля $\vec{E}$, вектор магнитной индукции $\vec{B}$ и вектор скорости распространения волны $\vec{v}$ взаимно перпендикулярны. Это означает, что электромагнитные волны являются поперечными. Существование электромагнитных волн было теоретически предсказано Джеймсом Клерком Максвеллом в 1860-х годах на основе его знаменитых уравнений электродинамики.

Источник возникновения

Источником электромагнитных волн являются ускоренно движущиеся электрические заряды. Когда электрический заряд колеблется или движется с ускорением, он создает в окружающем пространстве переменное электрическое поле. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, переменное электрическое поле, в свою очередь, порождает переменное магнитное поле. Это переменное магнитное поле порождает переменное электрическое, и так далее. Этот процесс самоподдерживается и распространяется в пространстве в виде электромагнитной волны. Примерами источников являются колеблющиеся электроны в антенне передатчика, электроны в атомах, переходящие с одного энергетического уровня на другой, или заряженные частицы, тормозящиеся при столкновении.

Свойства электромагнитных волн

Электромагнитные волны обладают рядом фундаментальных свойств:

• Они распространяются в вакууме с фундаментальной скоростью — скоростью света, $c \approx 299 792 458$ м/с, или примерно $3 \cdot 10^8$ м/с. В среде скорость их распространения меньше.
• Они являются поперечными волнами: колебания векторов $\vec{E}$ и $\vec{B}$ происходят в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны.
• Они переносят энергию и импульс. Плотность потока энергии описывается вектором Пойнтинга.
• Для них характерны все волновые явления: отражение, преломление, интерференция, дифракция и поляризация.
• Основные характеристики волны — частота ($\text{f}$ или $\nu$) и длина волны ($\lambda$). Они связаны со скоростью света соотношением $c = \lambda \cdot f$. Энергия кванта электромагнитного излучения (фотона) прямо пропорциональна его частоте: $E = hf$, где $\text{h}$ — постоянная Планка.

Шкала электромагнитных волн (Спектр)

В зависимости от длины волны (или частоты) электромагнитные волны делятся на несколько диапазонов, образующих непрерывный спектр. Границы между диапазонами условны.

1. Радиоволны: Длина волны от 10 км до 1 мм. Используются в радиосвязи, телевидении, радиолокации.
2. Микроволны (СВЧ-излучение): Длина волны от 1 м до 1 мм. Применяются в сотовой связи, Wi-Fi, микроволновых печах.
3. Инфракрасное излучение: Длина волны от 1 мм до 780 нм. Источники — любые нагретые тела. Используется в пультах ДУ, тепловизорах.
4. Видимый свет: Длина волны от 780 нм (красный) до 380 нм (фиолетовый). Это узкий диапазон, воспринимаемый человеческим глазом.
5. Ультрафиолетовое излучение: Длина волны от 380 нм до 10 нм. Имеет бактерицидные свойства, вызывает загар. Основной источник — Солнце.
6. Рентгеновское излучение: Длина волны от 10 нм до 0.01 нм. Используется в медицине (рентгенография) и для анализа структуры вещества.
7. Гамма-излучение: Длина волны менее 0.01 нм. Обладает самой высокой энергией. Возникает при ядерных реакциях и радиоактивном распаде.

Ответ: Электромагнитные волны — это процесс распространения в пространстве колебаний электромагнитного поля, порождаемый ускоренно движущимися электрическими зарядами. Они являются поперечными волнами, распространяются в вакууме со скоростью света и переносят энергию. Весь спектр электромагнитных волн включает в себя радиоволны, микроволны, инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма-излучения, различающиеся по частоте и длине волны.