Електромагнітні коливання - суть розуміння

Коливання, як категорія фізичнихуявлень, є одним з основних понять фізики і визначається, в загальному вигляді, як повторюваний процес зміни якоїсь фізичної величини. Якщо ці зміни повторюються, то це означає, що є якийсь проміжок часу, через який фізична величина приймає те ж саме значення. Цей проміжок часу називають періодом коливання.

А власне, чому коливання? Та тому, що якщо зафіксувати значення цієї величини скажімо в момент Т1, то в момент Тх вона прийме вже інше значення, скажімо, збільшиться, а ще через час вона знову збільшиться. Але збільшення не може бути вічним, адже для повторюваного процесу, настане момент, коли ця фізична величина зобов'язана повториться, тобто знову прийме таке ж значення, як і в момент Т1, хоча за шкалою часу це вже момент Т2.

Що ж змінилося? Час. Пройшов один часовий відрізок, який буде повторюватися, як часова відстань між однаковими значеннями фізичної величини. А що ж сталося з фізичною величиною за цей проміжок часу - період? Та нічого страшного, вона просто зробила одне коливання - пройшла повний цикл своїх змін - від максимального до мінімального значення. Якщо в процесі зміни від Т1 до Т2 час фіксувалося, то різниця Т = Т2-Т1 дає чисельне вираження періоду часу.

Хороший приклад коливального процесу -пружинний маятник. Грузик рухається вгору - вниз, процес повторюється, а значення фізичної величини, наприклад, висота підйому маятника, коливається між максимальним і мінімальним значенням.

Опис процесу коливання включає в себепараметри універсальні для коливань будь-якої природи. Це можуть бути механічні, електромагнітні коливання і т.д. При цьому завжди важливо розуміти, що коливальний процес для свого існування обов'язково включає два об'єкти, кожен з яких може приймати і / або віддавати енергію - ось ту саму механічну або електромагнітну, про яких була мова вище. У кожен момент часу один з об'єктів віддає енергію, а другий приймає. При цьому знергію змінює свою сутність на щось дуже схоже, але не те. Так, енергія маятника, переходить в енергію стиснутої пружини, і вони періодично змінюються в процесі коливання, вирішуючи вічне питання партнерства - кому кого піднімати-опускати, тобто віддавати або накопичувати енергію.

Електромагнітні коливання вже в назвімістять вказівку на учасників альянсу - електричне та магнітне поле, а хранителями цих полів служать добре відомі конденсатор і індуктивність. Сполучені в електричний ланцюг, вони представляють собою коливальний контур, в якому перекачування енергії відбувається точно так само, як в маятнику - електрична енергія конденсатора переходить в магнітне поле індуктивності і назад.

Якщо система конденсатор-індуктивністьзалишена наодинці із собою і в ній з'явилися електромагнітні коливання, то їх період визначається параметрами системи, тобто індуктивністю і ємністю - інших немає. Говорячи просто, щоб "перелити" енергію з джерела, скажімо, конденсатора (а ще є більш точний аналог його назви - «ємність»), в індуктивність, потрібно витратити час пропорційне кількості збереженої енергії, т.е.емкості. Фактично величина цієї «ємності» і є параметр, від якого залежить період коливань. Більше ємність, більше енергії - довше триває перекачування енергії, довше період електромагнітних коливань.

Які ж фізичні величини входять в набір,визначає опис електромагнітного поля в усіх його проявах, в тому числі і при коливальних процесах? Це складові поля: заряд, сила струму, магнітна індукція, напруга. Слід зауважити, що електромагнітні коливання - це найширший спектр явищ, які ми, як правило, рідко пов'язуємо між собою, хоча це та ж сама сутність. І чим же вони відрізняються? Перша відмінність будь-яких коливань між собою - це їх період, сутність якого розглядалася вище. У техніці і науці прийнято говорити про зворотну періоду величиною, частоті - кількості коливань в секунду. Системна одиниця виміру частоти - герц.

Так ось, вся шкала електромагнітних коливань - послідовність частот електромагнітних випромінювань, які поширюються в просторі.

Умовно виділяють наступні ділянки:

- радіохвилі - спектральна зона від 30 кГц до 3000ГГц;

- інфрачервоні промені - ділянку більш довгохвильового, ніж світло, випромінювання;

- видиме світло;

- ультрафіолетові промені - ділянку більш короткохвильового, ніж світло випромінювання;

- рентгенівські промені;

- гамма-промені.

Весь наведений діапазон випромінювань являєсобою електромагнітні випромінювання єдиної природи, але різної частоти. Розбивка на ділянки носить чисто утилітарний характер, який диктується зручністю технічних і наукових додатків.