電磁波の実用化

加速電荷は電磁波の発生源です。電磁波は、振動電荷がとられるときに発生します。この電荷は、その近傍に振動電場を生成します。次に、この磁場は、近隣に振動磁場を生成します。振動する電場と磁場が互いの発生源として機能するため、プロセスは継続します。したがって、電磁波は振動する電荷から発生します。

電磁波源:

電界は静止電荷によって生成されます。正電荷は電場の方向に加速し、負電荷は電場の方向と反対の方向に加速します。

磁場は、荷電粒子を動かすことによって生成されます。移動電荷のために、他の移動電荷に力が加えられます。これらの電荷にかかる力は、速度と磁場の方向に対して常に垂直です。

振動する電荷がとられると、電磁波が発生します。この振動電荷は振動電場を生成し、振動電場は振動磁場を生成します。電場と磁場は互いに垂直であるため、電場と磁場の両方に対して垂直に移動する電磁波を形成します。

直線偏波電磁波の図解:

z 方向に沿って伝搬する平面電磁波。電場 Ex は x 軸に沿っており、所定の時間に z に応じて正弦波状に変化します。磁場 By は y 軸に沿っており、ここでも z に応じて正弦波状に変化します。電場 Ex と磁場 By は互いに垂直で、伝播方向 z です。

直線偏波電磁波、z 方向の伝搬。

James Clerk Maxwell は電磁放射の存在を予測し、Heinrich Hertz は実験に成功して電磁波の存在を決定的に証明しました。

電磁スペクトル:

電磁スペクトルは、電磁放射のスペクトルの範囲とそれぞれの波長です。電磁スペクトルは、1 ヘルツから 1023 ヘルツ以上の範囲の周波数と、核のサイズから 108 m までの範囲の波長を持つ電磁波をカバーしています。

スペクトルは、明確に定義された境界を持たないさまざまな領域に分割されています。

周波数と波長に基づいて、電磁スペクトルのさまざまな領域を次のように分類できます。

電磁スペクトルのさまざまな領域について簡単に説明し、それらの実際のアプリケーションについても説明します。

電波は、500 kHz から 1000 MHz の周波数範囲内の電磁放射です。波長は 1 mm から数百 m の範囲にあります。電波は、すべての EM 波と比較して、最も長い波長と最も低い周波数を持っています。

電波の応用:

ラジオ放送は、電波の主要な用途の 1 つです。ここでまず、信号は、周波数変調 (FM) や振幅変調 (AM) などのさまざまな変調デバイスを使用して変調されます。変調された信号は暗号化され、無線送信機を使用して送信されます。受信側では、変調された信号を復号化できます。

電波は硬い素材をよく透過するため、この特性により、企業は通信業界で電波をセルラー リンクに使用する機会が得られます。

電波は遠くまで届き、硬いものも透過する性質を利用して、通信衛星を使った通信を行っています。情報を含む電波は、衛星に搭載された電波検出器に電波を送信することによって送信されます。この電波検出器は、局に信号を送受信します。

RADAR、電波天文学、リモコンのおもちゃなど、私たちの日常生活には他にも電波の用途がたくさんあります。

2. 電子レンジ:

マイクロ波は、クライストロン、マグネトロン、ガン ダイオードなどの特殊な真空管で電流を振動させることによって生成されます。マイクロ波は、電波の次に短い波長を持つ電磁波で、周波数は 109Hz から 1012Hz の間です。波長が短いため、信号内のビームとして移動できます。

アプリケーション:

また、マイクロ波放射が使用される生物医学、リモートセンシングの分野には多くの分野があります。

3. 赤外線:

赤外線波は、高温の物体と分子によって生成されます。熱波と呼ばれることもあります。地球の温室効果ガスの平均温度を維持するために、赤外線は重要な役割を果たします。波は、大気中のこれらの温室効果ガスによって捕捉され、温度を上昇させ、大気と並行します。

アプリケーション:

4. 可視光線:

これは、人間の目によって検出されるスペクトルの一部です。その波長範囲は約 700 nm から 400 nm です。私たちの目は、この範囲の波長に敏感です。さまざまな動物は、さまざまな範囲の波長に敏感です。たとえば、ヘビは赤外線を検出できます。

アプリケーション:

5. 紫外線:

紫外線は、約 400 nm (4×10-7 m) ～ 0.6 nm (6×10-10 m) の範囲の波長をカバーし、X 線の波長範囲まで、さらに可視光の波長範囲まで続きます。

アプリケーション:

6. X 線:

電磁スペクトルの UV 領域を超えると、X 線領域があります。約 10-8 m (10 nm) から 10-13 (10-4 nm) までの波長をカバーします。

アプリケーション:

X 線は、医学における診断ツールとして、また特定の形態のがんの治療として使用されます。 X 線は生体組織に損傷を与えるため、過度の露出を避けるように注意する必要があります。

7. ガンマ線:

ガンマ線は、最高周波数範囲と最低波長範囲の電磁放射です。これらは最も透過性の高い電磁波です。

アプリケーション:

結論:

加速された荷電粒子は電磁波を放射します。電場と磁場は、電磁波の空間と時間で正弦波状に振動します。振動する電場と磁場 E と B は、互いに垂直であり、電磁波の伝播方向に対して垂直です。電磁波は、防衛、航法、医療部門など、さまざまな分野で多くの用途があります。