Електромагнітні коливання - суть розуміння

Коливання, як категорія фізичних уявлень, 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 себе параметри 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 які 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 назві містять вказівку на учасників альянсу - електричне та магнітне поле, а хранителями цих полів служать добре відомі конденсатор і індуктивність. Сполучені в електричний ланцюг, вони являють 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-індуктивність надана сама собі і в ній виникли електромагнітні коливання, то їх період визначається параметрами системи, тобто индуктивностью 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 запасеної енергії, т.е.емкості. Фактично величина цієї «ємності» і є параметр, від якого залежить період коливань. Більше місткість, більше енергії - довше триває перекачування енергії, довше період електромагнітних коливань.

Які ж фізичні величини входять в набір, який визначає опис електромагнітного поля у всіх 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 та науці прийнято говорити про зворотну періоду величиною, частоті - кількості коливань в секунду. Системна одиниця вимірювання частоти - герц.

Так от, 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 - ділянка більш довгохвильового, ніж світло, випромінювання -

- видимий світло-

- ультрафіолетові промені - ділянка більш короткохвильового, ніж світло випромінювання -

- рентгенівські лучі-

- гамма-промені.

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