Elektromágneses hullámok

Az előadások a következő témára: "Elektromágneses hullámok"— Előadás másolata:

1 Elektromágneses hullámok
Fizika 6. Elektromágneses hullámok Elektromágneses hullámok.

2 Elektromágneses rezgések
Elektromágneses rezgéseket rezgőkörökben hozhatunk létre. Az ideális rezgőkör alkatrészei: Kondenzátor: Jellemző adat: kapacitás. A kondenzátoron felhalmozódó töltés és a feszültség hányadosa. Elektromágneses hullámok.

3 Elektromágneses rezgések
Tekercs: Jellemző adat: induktivitás. A tekercsben keletkező mágneses indukcióvonal-szám (fluxus) és az áramerősség hányadosa. Elektromágneses hullámok.

4 Elektromágneses rezgések
Lenz-törvény: ha a tekercsben az áramerősség megváltozik, akkor a tekercsben olyan irányú feszültség keletkezik, amely csökkenteni igyekszik az áramerősség megváltozását. Tehát áramerősség-csökkenésnél az indukált feszültség növelni igyekszik az áramerősséget és fordítva. Elektromágneses hullámok.

5 Elektromágneses rezgések
A rezgőkörben egy tekercs és egy kondenzátor található sorba kapcsolva, ideális esetben 0 Ω ellenállású körben: Működése: Elektromágneses hullámok.

6 Elektromágneses rezgések
1. fázis A kondenzátor töltése maximális, a felső fegyverzet pozitív töltésű, áram nem folyik a rendszerben, a tekercsben nincs mágneses tér. Mechanikai analógia: maximális kitérésű inga vagy rezgő test. Elektromágneses hullámok.

7 Elektromágneses rezgések
2. fázis Megindul a kondenzátor kisülése áram formájában. A tekercsben a maximumig nő az áramerősség, a kialakuló mágneses tér olyan feszültséget indukál, ami fékezi az áramerősség növekedését. Mechanikai analógia: inga vagy rezgőtest az egyensúlyi helyzeten áthaladóban. Elektromágneses hullámok.

8 Elektromágneses rezgések
3. fázis A tekercsben a mágneses tér olyan feszültséget indukál, ami továbblendíti az áramot, áttölti a kondenzátort, az alsó fegyverzet lesz pozitív. Mechanikai analógia: inga vagy rezgő test a másik irányú maximális kitérésnél. Elektromágneses hullámok.

9 Elektromágneses rezgések
4. fázis A kondenzátor ellentétes irányú árammal sül ki, a tekercsben a mágneses tér fékezi az áramerősség növekedését. Mechanikai analógia: inga vagy rezgő test az egyensúlyi helyzeten halad át, ellentétes irányban. Elektromágneses hullámok.

10 Elektromágneses rezgések
5. fázis: megegyezik az elsővel, a változások újra indulnak. A kondenzátor töltése maximális, a felső fegyverzet pozitív töltésű, áram nem folyik a rendszerben, a tekercsben nincs mágneses tér. Mechanikai analógia: maximális kitérésű inga vagy rezgő test. Elektromágneses hullámok.

11 Elektromágneses rezgések
Tehát: a rezgőkörben elektromos és mágneses energia alakul át egymásba periodikusan, ugyanúgy, mint ahogy a harmonikus rezgésnél a helyzeti és a mozgási energia. A rezgés körfrekvenciája: Periódusideje: Frekvenciája: Minél nagyobb frekvenciájú rezgést akarunk létrehozni, annál kisebb kapacitású kondenzátorra és induktivitású tekercsre van szükségünk. Elektromágneses hullámok.

12 Elektromágneses hullámok
Ha a rezgőkör kondenzátorát kinyitjuk, akkor az elektromos erővonalak kilépnek a kondenzátoron kívüli térbe. Az elektromos térerősség periodikusan változik. A változó elektromos tér változó, rá merőleges síkban rezgő mágneses teret gerjeszt. A két hatás egymást fenntartja, „egymásra támaszkodik”, a hullámok eltávolodnak az antennától. Elektromágneses hullámok.

13 Az elektromágneses spektrum
A sugárzás típusa Hullámhossztartomány, m Rádióhullámok 100-tól fölfelé Mikrohullámok 10-3 – 100 Infravörös (IR) 10-6 – 10-3 Látható fény ~10-6 Ultraibolya (UV) 10-9 – 10-6 Röntgen 10-12 – 10-9 Gamma 10-16 – 10-12 Kozmikus 10-12 alatt Elektromágneses hullámok.

14 Az elektromágneses spektrum
A táblázattal kapcsolatos megjegyzések: - A látható fény hullámhossztartománya szűk, mintegy 380 – 760 nm. A röntgen- és a gamma tartomány átfed. A különbség a kettő között az, hogy a röntgensugár az elektronburokból, a gamma az atommagból ered. A tartományok határa természetesen nem éles. Elektromágneses hullámok.

15 Az elektromágneses hullámok néhány alkalmazási területe
A sugárzás típusa Alkalmazási területek Rádióhullámok Hírközlés, MR képalkotás Mikrohullámok Mikrohullámú sütők, radarok, kémiai célú mikrohullámú készülékek Infravörös (IR) Hőtérképezés, gyulladások kezelése, helyi melegítés, fűtés Látható fény Világítás, lézerek, spektroszkópia Ultraibolya (UV) Bőrgyógyászat, szolárium Elektromágneses hullámok.

16 Az elektromágneses hullámok néhány alkalmazási területe
A sugárzás típusa Hullámhossztartomány, m Röntgen Hagyományos röntgen, computer tomográfia, bőrgyógyászat, röntgenanalitika Gamma Sugárterápia, fémtárgyak átvilágítása, különböző mérőműszerek Kozmikus - Elektromágneses hullámok.