If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ако си зад уеб филтър, моля, увери се, че домейните *. kastatic.org и *. kasandbox.org са разрешени.

Основно съдържание
Текущ час:0:00Обща продължителност:11:02

Електромагнитни вълни и електромагнитния спектър

Видео транскрипция

Може да забележиш, че ако имаш положителен заряд, стоящ в пространството, той ще създаде електрично поле и това електрично поле ще сочи радиално навън, настрани от положителния заряд. И може да забележиш, че ако протича ток в един проводник, този ток ще създаде магнитно поле и това магнитно поле ще се "увие" около този проводник. Ще изглежда горе-долу по този начин. Но хората започнали да осъзнават, че има и друг начин да се създаде магнитно поле освен чрез наличието на ток. Също така има и друг начин да се създаде електрично поле, освен чрез наличието на заряди. Излиза, че ако имаш променливо електрично поле някъде в пространството, дори и в този регион да няма ток, поради факта, че има промяна в електричното поле, това ще предизвика, или ще създаде, магнитно поле. Тоест има начин да се създаде магнитно поле, който дори не изисква да има ток. Просто се изисква промяна в електричното поле в този регион. Хората също започнали да осъзнават, че ако имаш променливо магнитно поле, това ще създаде променливо електрично поле. Един много умен шотландски физик на име Джеймс Кларк Максуел осъзнал: "Чакай, ако това е вярно, ако едно променливо електрично поле може да създаде променливо магнитно поле и едно променливо магнитно поле може, от своя страна, да създаде променливо електрично поле, което, от своя страна, може да създаде променливо магнитно поле, тогава тук е възможно да създадеш някаква верижна реакция, която може да се разпространява като вълна. Можеш да получиш вълна от електрични и магнитни полета, които могат да се придвижват навън, и донякъде да съществуват независимо от създалия ги ток или заряд. Как ще създадеш променливо електрично поле? Може да вземеш този заряд и някак си да го размахаш нагоре. Нагоре-надолу. Звучи като антена. Това можеш да направиш – една антена. Това ще създаде променливо електрично поле и, следователно, променливо магнитно поле, и това може да се разпространи навън. Подобно на това може да имаш ток. Как ще създадеш променливо магнитно поле? Просто този ток трябва да трепти напред-назад, да се променя – това ще създаде променливо магнитно поле, което ще създаде променливо електрично поле. Тогава то може да се разпространява навън и тази вълна може да има собствено независимо съществуване и да продължава да се движи напред с някаква скорост. Ние наричаме тези вълни електромагнитни, "електро" – понеже те имат електрични полета, а "магнитни", защото имат магнитни полета, и вълни, защото се разпространяват навън според вълновите уравнения, подобно на всички останали вълни, които сме виждали. Има една разлика. Тези вълни всъщност не се нуждаят от среда. Те могат да се придвижват в пълен вакуум. Тук не ти трябват конкретни частици от нещо. Те могат да се придвижват през вакуум, което е малко странно, защото единственото нещо, което става на вълни тук, единственото нещо, което трепти, е стойността на електричните и магнитните полета. И така, това са електромагнитни вълни. Това е доста ужасна рисунка, повече изглежда по този начин. Тези жълти линии представляват магнитните полета, тези са насочени нагоре и надолу, сочат нагоре и надолу, Те не стърчат отгоре и отдолу. Просто трябваше да го нарисувам по този начин, но това, което се опитвам да кажа, е, че тази точка тук – тя не представлява магнитно поле, което стърчи нагоре. Тя сочи нагоре и аз просто ще нарисувам по-голям вектор, за да покажа, че при тази точка тук, по тази ос, тази ос може да бъде, да кажем, посока х. Ако това е посока х и на това място в пространството ще има относително голямо магнитно поле, това ще сочи нагоре. Тези червени линии представляват електричното поле. На това място в пространството ще има относително голямо електрично поле и електричното поле се намира под прав ъгъл спрямо магнитното поле. Следователно те са перпендикулярни. Този процес трябва да протече по този начин. Той ще създаде електрични и магнитни полета, които са перпендикулярни, така че електричното поле излиза навън, представи си, че това все едно сочи навън от екрана на компютъра ти или от екрана на устройството, на което гледаш това. И тези електрични полета сочат към екрана. Това е 3D, това се случва в 3D. Електричните полета, които трептят към и извън екрана ти, магнитните полета, които трептят нагоре-надолу, и цялата вълна, която се движи надясно. Всичко това се случва, всички тези посоки са под прав ъгъл, така че ако си представя три оси в пространството, х, у, z, това би било посоката на скоростта на това, или скоростта на тази вълна. Не е нужно да сочи в тази посока, но към която и посока да сочи, ще имаш скоростта в една посока, ще имаш магнитно поле в другата посока и ще имаш електрично поле в една трета, перпендикулярна на тях посока. Всичките три са перпендикулярни помежду си. Магнитното поле е перпендикулярно на електричното поле, електричното поле е перпендикулярно на магнитното поле, а двете полета - магнитното и електричното – са перпендикулярни на посоката, в която се движи вълната. Скоростта, с която тези вълни се движат, е скоростта на светлината - с, и под с имам предвид 3*10^8 метра в секунда, понеже светлината е просто една електромагнитна вълна, тя е един специален пример, един конкретен пример за електромагнитна вълна, но това е само един пример, тези вълни могат да имат всякаква дължина на вълната. Погледни, от тук до тук, това, тъй като е в това пространство, графиката на вълната и по специална посока, това би представлявало дължината на вълната. Тези вълни могат да имат всякаква дължина на вълната, всякаква конкретна дължина на вълната, и всякаква честота. Честотата им е скоростта, с която те се променят. Така че, ако гледаш това във времето, тази точка в пространството би имала магнитно поле, което ще сочи нагоре, а после надолу, след това ще сочи нагоре, после надолу. Скоростта, с която това се случва, честотата е броят пъти, в които това се случва на секунда. Тези вълни могат да имат всякаква честота, но има една специална част, която представлява видимият спектър. Наричаме регионалните честоти и дължините на вълните, които електромагнитните вълни могат да имат, електромагнитен спектър. Има какво да научим за електромагнитния спектър. Позволи ми просто да ти покажа набързо. Ако например тук, по тази линия, начертаем графика с по-голяма честота... Да кажем, в тази посока, това показва по-големите честоти вдясно, с други думи, по-високите херцове, понеже това е мерната единица за честота. Но ако това е по-висока честота, поради тази формула, скоростта на една вълна е ламбда (Λ) по честотната дължина на вълната, по честотата. Ако честотата се увеличава, дължината на вълната трябва да намалее, тоест в посоката надясно това ще е по-малка дължина на вълната. Дължината на вълната се измерва в метри, но когато става въпрос за светлината, понеже светлината има толкова малки дължини на вълните, често говорим за нанометри. Къде ще е видимият спектър? Видимият спектър просто ще е това малко петно тук в нашия диапазон, това би било... Цялото това нещо се нарича електромагнитен спектър. Електромагнитен спектър. Видимият спектър е точно тук. Това ще е видимият спектър, това е видимо, между червеното и лилавото. И ако те попитам каква е честотата на червеното, тя би била около 40*10^14 херца. А лилавото ще е около 7,5*10^14 херца. Или, ако искаш да говорим за дължината на вълната, червеното ще е около 750 нанометра, а лилавото - около 400 нанометра. И под нанометър имаме предвид 10^(-9). Добре, но това е само малка част. Може да имаш по-високи честоти от лилавото. А как наричаме тези честоти? Наричаме ги ултравиолетови и знаем, че те са вредни за нас. Те са вредни за нас, защото ако отидем тук вдясно, на по-висока честота, оказва се, че това означава по-силна светлина. Ако ставаше въпрос за фотоните, които съставят тази светлина, ако говорим за квантовата механика, тези фотони, докато отиваш напред, по-високо в честотите, имат повече енергия. Това означава, че те са по-опасни, а те са по-опасни, защото, ако притежават повече енергия, те могат да добавят тази енергия към клетките ти, да ги разрушат и да причинят щети. Това ще създаде проблеми, докато преминаваш по-напред в тази посока, затова ние ползваме слънцезащитни продукти, за да се предпазим от ултравиолетовите лъчи. Това обаче не е най-високата честота. Може да има много по-високи честоти, може да имаш рентгенови лъчи. Рентгеновите лъчи имат още по-висока честота и са по-опасни. Поради тази причина, рентгеновите техници като отидеш при тях, ти казват: "Хей, стой точно тук, ще ти направя рентгенова снимка, докато се крия зад тази стена." Защото, ако им се налагаше да стоят тук и да са изложени на рентгена всеки ден, това би било лошо за тях. Но дори това не е най-високото. Съществуват неща, наречени гама лъчи, а гама лъчите са невероятно силни лъчи и са много опасни. Те идват от Космоса или от някакъв вид ядрена реакция. Те - гама лъчите, са крайно опасни, затова винаги ги срещаш в комиксите. Хората искат причина защо някой герой е създаден и казват: "О, това е гама лъч", защото просто звучи наистина мощно. Гама лъчите няма да превърнат хората в супергерои, но са много силни. След това, тук долу, са инфрачервените, това ще е под червеното. Тях също не можеш да ги видиш. Могат да бъдат или инфрачервени.... А под тях имаш микровълни, и за микровълните, в тази част, носят много полезни неща. Сигналите на мобилния ти телефон са в микровълновия регион. Телевизионните сигнали, които се изпращат през въздуха в микровълновия регион. Тези се използват за много неща. След това, под тези са радиовълните. Въпреки че технически казано, FM радио вълните са повече в микровълновия регион, те са повече като амплитудна модулация (АМ). Когато хората първоначално започнаха да правят радиа, те използваха честотите тук долу и те бяха в AM честотния диапазон. Това е електромагнитният спектър. Видимият диапазон е малка част от него. Не можем да видим нищо извън това, но тези са крайно полезни за много неща, а също а и опасни – трябва да си наясно с електромагнитния спектър.
Кан Академия – на български благодарение на сдружение "Образование без раници".