Электромагнитные волны в физике 9 класса

Электромагнитные волны — это распространяющиеся в пространстве колебания электрического и магнитного полей. Электрическое поле меняется, оно порождает магнитное, магнитное меняется и порождает электрическое — так волна бежит дальше сама себя, без всякой среды. Именно поэтому электромагнитные волны способны распространяться в вакууме, в отличие от звука, которому обязательно нужен воздух, вода или другое вещество.

Как возникают электромагнитные волны

Источник электромагнитной волны — это ускоренно движущийся заряд. Проще всего представить переменный электрический ток в проводнике: заряды в нём непрерывно меняют скорость и направление движения. Каждое такое изменение создаёт возмущение электрического поля рядом с проводником. Это возмущение не остаётся на месте, а расходится вокруг, порождая магнитное поле, которое в свою очередь снова создаёт электрическое. Получается цепочка взаимных превращений полей, которая и представляет собой волну.

В школьном курсе 9 класса электромагнитную волну обычно вводят как один из видов волн — рядом с механическими, чтобы показать, в чём они похожи и в чём принципиально расходятся. Общее у них то, что и там, и там есть периодический процесс, переносящий энергию из одной точки пространства в другую без переноса вещества.

Чем электромагнитная волна отличается от механической

Главное различие — в необходимости среды. Звуковая волна, волна на воде, волна в шнуре — всё это колебания частиц вещества, и без вещества такая волна просто не существует. Электромагнитная волна колеблет не частицы, а поля, поэтому спокойно проходит там, где никакого вещества нет вообще — например, через космическое пространство от Солнца до Земли.

Второе отличие связано со скоростью. Механические волны в разных средах бегут с разной скоростью, часто довольно скромной. Электромагнитные волны в вакууме все, независимо от их частоты, распространяются с одинаковой огромной скоростью — скоростью света. Это одна из причин, почему свет и радиоволны, при всей своей внешней несхожести, физика описывает одной теорией.

Длина волны и частота

Любую электромагнитную волну можно охарактеризовать двумя связанными величинами — длиной волны и частотой. Частота показывает, сколько полных колебаний поля происходит за секунду, длина волны — на каком расстоянии укладывается один такой цикл колебания. Чем выше частота, тем короче длина волны, и наоборот: эти величины связаны обратной зависимостью через скорость распространения волны.

Именно длина волны и частота отличают друг от друга разные виды электромагнитного излучения. Волна остаётся электромагнитной волной и в случае радиоприёмника, и в случае рентгеновского аппарата в поликлинике — меняется только то, насколько быстро колеблются поля и насколько короткий или длинный получается «шаг» этих колебаний.

Какие виды электромагнитных волн выделяют

К электромагнитным волнам относят широкий диапазон излучений — от радиоволн до гамма-излучения. Внутри этого диапазона принято выделять несколько групп, которые отличаются друг от друга именно длиной волны и частотой.

Эта таблица помогает запомнить главное: разница между радиоволной и гамма-квантом не в природе явления, а только в частоте и длине волны. Физически это одно и то же — колебание электрического и магнитного полей.

Почему это важно для понимания физики вокруг нас

Электромагнитные волны — не абстрактная тема из учебника, а то, с чем связана работа радио, телевидения, мобильной связи, микроволновой печи, медицинских приборов и обычного зрения. Свет, которым мы видим окружающий мир, — это тоже электромагнитная волна, просто из узкого диапазона частот, воспринимаемого глазом.

Понимание того, что все эти явления описываются одной физической моделью, помогает не путать разные виды излучений и не бояться незнакомых терминов. Радиоволна и рентгеновский луч — родственники, просто с очень разной частотой колебаний.

Вопросы и ответы по теме электромагнитных волн

Могут ли электромагнитные волны распространяться в вакууме?

Да, могут, и это одно из их ключевых отличий от механических волн. Электромагнитная волна — колебание полей, а не частиц вещества, поэтому среда для её распространения не нужна. Именно так свет от далёких звёзд доходит до Земли через пустое пространство космоса.

Чем радиоволны отличаются от гамма-излучения, если это оба вида электромагнитных волн?

Отличие только в длине волны и частоте. У радиоволн частота самая низкая, а длина волны самая большая среди всех видов электромагнитного излучения. У гамма-излучения всё наоборот — частота максимальная, а длина волны минимальная. Природа у обоих излучений одна и та же: колебания электрического и магнитного полей.

Относится ли видимый свет к электромагнитным волнам?

Да, видимый свет — это одна из групп электромагнитного излучения, занимающая узкий участок общего диапазона между инфракрасным и ультрафиолетовым излучением. Глаз человека устроен так, что воспринимает именно эту небольшую область частот, а остальные виды электромагнитных волн — от радиоволн до гамма-излучения — глазом не улавливаются.

Легче всего в этой теме запутаться, пытаясь искать электромагнитным волнам среду для распространения по привычке со звуком: вакуум для них не помеха, а естественные условия. Второе, что часто путают, — считают радиоволны и гамма-излучение разными по природе явлениями, хотя разница между ними чисто в частоте и длине волны, а суть одна.

Читайте также

• Звуковые волны - свойства, характеристики и примеры применения в физике
• Электричество в физике - свойства и основные источники возникновения тока
• Электрическая цепь и её составные части — физика 8 класс
• Доклад по физике на тему: "Литье металлов" - способы и условия получения отливок
• Интересные домашние опыты и эксперименты по физике
• Книги по физике - список учебников, пособий и справочников для подготовки к ЕГЭ