CLASIFICAREA UNDELOR ELECTROMAGNETICE

19:08 0 Comments

în baza experienţelor lui Hertz au fost obţinute unde electromagnetice de frecvenţe din ce în ce mai mari şi mai mici. S-a constatat că din punctul de vedere al legilor fizicii nu există nicio restricţie care ar limita valoarea frecvenţei undelor electromagnetice.
Diapazonul undelor electromagnetice este foarte larg, din care cauză este necesară şi o clasificare a lor. Această clasificare se poate face după diferite criterii, însă cea mai uzuală este gruparea radiaţiilor electromagnetice după frecvenţă şi lungimea de undă în vid. Spectrul undelor electromagnetice reprezentat în figura 3.8 este împărţit convenţional în opt grupe, intervalul de frecvenţe (lungimi de undă) al cărora nu este strict delimitat.
1. Undele de frecvenţă sonoră. Sînt undele de cea mai joasă frecvenţă: de la cîţiva herţi pînă la 2 • IO4 Hz (cele mai mari lungimi de undă X e [1,5 • IO4 m;oo]). Sursa acestor unde este curentul alternativ de frecvenţe corespunzătoare.
2. Undele radio. Intervalul de frecvenţe este cuprins între 2 • IO4 Hz şi IO9 Hz (A e [0,3 m; 1,5 - IO4 m]).Sursa undelor radio, de asemenea, este curentul alternativ, dar de frecvenţă mai mare, ceea ce face posibilă emisia lor în spaţiul înconjurător fiind folosite pentru transmiterea informaţiei la distanţe mari (comunicaţii radio şi TV).
3. Microundele. Au frecvenţa v e [l O9 Hz; 3-IO11 HzJ sau lungimea de undă X e [1 mm; 30 cm]. Sînt generate în circuite electronice speciale şi datorită direcţionării foarte bune cu ajutorul antenelor parabolice se folosesc în comunicaţiile prin satelit şi radar.
4. Radiaţia infraroşie (IR), v e[3-10n Hz; 3,85-IO14 Hz] (X e [780 nm; 1 mm]). Aceste radiaţii sînt produse de oscilaţiile atomilor şi moleculelor, iar frecvenţa lor depinde de temperatura corpurilor. Din această cauză radiaţia IR mai este numită deseori
şi radiaţie termică. Dependenţa intensităţii radiaţiei infraroşii de temperatură face posibilă utilizarea acesteia la măsurarea temperaturii diferitor obiecte. De exemplu, în medicină cu ajutorul unui aparat special (termograf) se pot identifica ţesuturile bolnave, care au o temperatură mai înaltă decît cele sănătoase. Tot cu ajutorul radiaţiei IR se realizează şi dirijarea la distanţă a diferitor aparate electronice (aparate radio, TV, videomagnetofoane ş.a.).
5. Radiaţia vizibilă. Ocupă un interval foarte îngust de frecvenţe v e [3,85 - IO14 Hz; 7,89 • IO14 Hz] ( Ae [380 nm; 780 nm]). Acesta este unicul interval al undelor electromagnetice perceput de ochiul uman şi este cel mai important canal de obţinere a informaţiei despre lumea înconjurătoare. Radiaţia vizibilă este emisă în urma tranziţiilor electronilor din învelişul electronic al atomilor. în funcţie de frecvenţa acestor tranziţii, radiaţiile respective sînt percepute ca avînd diferite culori: roşu (780-620 nm); oranj (620-590 nm); galben (590-560 nm); verde (560-500 nm); albastru (500-480 nm); indigo (480- 450 nm); violet (450-380 nm).
6. Radiaţia ultravioletă UV. ve[8 1014 Hz; 3 T016 Hz](Ae [10 nm; 380 nm]). Este produsă prin tranziţiile electronilor din atomi de pe niveluri cu energii mari pe niveluri cu energii mici (de exemplu, la descărcările electrice în gaze). Soarele este o sursă foarte puternică de radiaţii UV, însă ele sînt considerabil absorbite în stratul superior de ozon al atmosferei. Radiaţia UV de intensitate înaltă este extrem de periculoasă pentru organismele vii, cauzînd arsuri şi chiar cancerul pielii. Totodată, dozele mici de radiaţie UV acţionează benefic asupra sănătăţii omului prin activizarea anumitor procese din organism şi prin pigmentarea pielii (bronzarea).
7. Radiaţia X (Rontgen). v e [3 • 1016 Hz; 3 • 1020 Hz] (A, e [1 pm; 10 nm]). Este produsă prin frînarea electronilor acceleraţi la tensiuni foarte înalte, care bombardează un metal. Au o capacitate mare de penetrare, din care cauză se utilizează la studiul
J, m IO5 103 10 IO'1 IO'3 10‘5
___I____I____I____1____I_____________I____I____I____I____L
IO'7 10‘9 1013 IO13
J___t___I___I I I i I
Unde de frecvenţă sonoră
Unde radio
Microunde
Radiaţii
infraroşii
Radiaţii
ultraviolete
_1—,—i—|—,—|—i—r—i—r
IO3 105 IO7 109 10" ltfK. l.o15.
Radiaţii
Rontgen
Radiaţii y v, Hz
adiaţii vizibile'
IO17 101'
H r
1021
Fig. 3.8
49
structurii reţelelor cristaline, în medicină (radiografia, fluorografia, tratarea anumitor forme de cancer) şi în alte domenii.
8. Radiaţia y. v > 3 • 1020 Hz(X< 1 pm). Reprezintă radiaţia de cea mai înaltă frecvenţă (cele mai mici
lungimi de undă) şi este emisă în procesele de dezintegrare a nucleelor şi în urma reacţiilor nucleare. Radiaţia y are o capacitate de penetrare şi mai mare decît a radiaţiilor Rontgen fiind, de asemenea, mult mai periculoasă.
Verificaţi-vă cunoştinţele
1. Numiţi grupele convenţionale în care se împarte spectrul undelor electromagnetice.
2. Care sînt sursele de radiaţie ale undelor de frecvenţă sonoră, radio, ale microundelor şi ale celor infraroşii? Cum sînt utilizate aceste radiaţii?
3. Poate oare omul să audă undele electromagnetice de frecvenţă sonoră?
3,5. COMUNICAŢII PRIN UNDE ELECTROMAGNETICE
Experienţele lui Hertz referitoare la emisia şi recepţia undelor electromagnetice au condus la ideea despre posibilitatea folosirii lor la codificarea şi transmiterea informaţiei. După aproximativ opt ani de la efectuarea acestor experimente cu ajutorul undelor electromagnetice au fost realizate primele comunicaţii la distanţă.
Astfel, în anul 1896, fizicianul şi inginerul italian Guglielmo Marconi (1874-1937) a obţinut brevetul de invenţie pentru metoda de semnalizare la distanţă cu ajutorul emiţătorului şi receptorului radio şi a realizat o comunicare la distanţa de 3 km. Perfec- ţionînd aparatele de emisie-recepţie în anul 1901, el a stabilit prima comunicare fără conductoare de conexiune peste oceanul Atlantic. Pentru activitatea sa în dezvoltarea tehnicii radio şi pentru propagarea radioului în calitate de mijloc de comunicare, în anul 1909 lui G. Marconi i s-a decernat Premiul Nobel.
în acelaşi timp, independent de Marconi, aparate de emisie-recepţie au fost inventate şi de fizicianul şi inginerul rus Al. Popov (1859-1906). Cu regret însă, prima transmisiune radio la o distanţă de 250 m demonstrată de Popov nu a fost înregistrată documentar, iar afirmaţiile martorilor oculari despre acest eveniment erau contradictorii.
a. Principiile radiocomunicaţiei
în funcţie de procedeul folosit la codificarea semnalului transmis, se deosebesc cîteva tipuri de comunicaţii radio: radiotelegrafia, radiotelefonia şi radiodifuziunea, televiziunea, radiolocaţia.
50
4. Cum se împarte domeniul radiaţiilor vizibile şi care sînt limitele de lungimi de undă ce corespund anumitor culori?
5. Care sînt sursele radiaţiilor ultraviolete, Rontgen şi y? Caracterizaţi acţiunea acestora asupra ţesuturilor vii.