Электромагнитные волны. Как измеряется электромагнитное излучение Методы измерения частоты общие сведения

Общие свойства волновых процессов.

1. Примеры и классификация волновых процессов по физической природе, характеру переноса энергии, типу колеблющейся величины, форме волновых поверхностей.

1.1. Какие величины колеблются в звуковой волне, электромагнитной волне, волне на поверхности воды? (не меньше двух для каждого типа волн)

1.2. Приведите примеры продольных и поперечных волн.

1.3. Какие волны не переносят энергию в пространстве? Приведите пример таких волн.

1.4. Приведите примеры скалярных и векторных волн.

1.5. Приведите примеры бегущих и стоячих волн.

2. Характеристики гармонических волн. Период, частота, циклическая частота, волновое число, волновой вектор.

2.01. Что такое длина волны?

2.02. Какой порядок имеет длина волны для радиоволн, рентгеновского и гамма-излучения?

2.03. Укажите диапазон длин волн для видимого излучения.

2.04. Каковы длины волн для инфракрасного и ультрафиолетового излучения?

2.05. Что такое волновая поверхность?

2.06. Какие бывают виды волновых поверхностей?

2.07. Чем плоская волна отличается от сферической?

2.08. Что такое волновое число, в каких единицах оно измеряется в системе СИ?

2.09. Что такое фаза волн, в каких единицах оно измеряется в системе СИ?

2.10. Что такое амплитуда волн, в каких единицах оно измеряется в системе СИ?

2.11. Что такое волновой вектор, в каких единицах измеряется его модуль в системе СИ?

2.12. Что такое период электромагнитных волн, в каких единицах он измеряется в системе СИ?

2.12. Что такое циклическая частота электромагнитных волн, в каких единицах она измеряется в системе СИ?

2.13. В чем измеряется амплитуда электромагнитных волн в системе СИ?

2.14. В чем измеряется фаза электромагнитных волн в системе СИ?

3. Обобщенное одномерное и трехмерное волновое уравнение. Волновая функция для плоской волны, бегущей по и против оси Ox, для плоской волны с произвольным волновым вектором.

3.1. Напишите волновую функцию для плоских волн, бегущих по оси Ох .

3.2. Напишите волновую функцию для плоских волн, бегущих против оси Ох .

3.3. Напишите волновую функцию для сферических волн, исходящих из начала координат.

3.4. Напишите волновую функцию для плоских волн, бегущих в произвольном направлении .

3.5. Какому уравнению подчиняется волновая функция для плоских скалярных волн, бегущих по оси Ох ?

3.6. Какому уравнению подчиняется волновая функция для скалярных волн в трехмерном пространстве?

4. Группа волн. Фазовая скорость, её связь с циклической частотой и волновым числом. Групповая скорость, её выражение через фазовую скорость с учетом закона дисперсии среды.

4.01. Что такое фазовая скорость?

4.02. Какой формулой связаны фазовая скорость и циклическая частота для электромагнитных волн в вакууме?

4.03. Что такое группа волн?

4.04. Что такое принцип суперпозиции волн?

4.05. Что такое спектр сигнала?

4.06. Что такое степень монохроматичности?

4.07. Что такое групповая скорость?

4.08. В каком случае групповая скорость волн совпадает с фазовой?
4.09. Что такое дисперсия?

4.10. Какая дисперсия называется нормальной?

4.11. Какая дисперсия называется аномальной?

Общие свойства электромагнитных волн (ЭМВ)

5. Вывод волнового уравнения ЭМВ. Связь фазовой скорости с материальными константами среды.

5.1. Из каких уравнений выводится уравнение ЭМВ?

5.2. Как скорость ЭМВ выражается через постоянные e 0 m 0 ?

5.3. Как скорость ЭМВ зависит от диэлектрической проницаемости среды?

5.4. Что такое ротор вектора?

5.5. Что такое абсолютный и относительный показатели преломления?

5.6. Какие линзы, и в какой ситуации дают мнимое изображение для действительного предмета?

5.7. Какие зеркала, и в какой ситуации дают мнимое изображение для действительного предмета?

5.8. Что такое оптическая сила линзы, как её вычислить?

5.9. Что такое оптическая сила сферического зеркала, как её вычислить?

5.10. Что такое фокус линзы, как его вычислить?

5.11. Что такое фокус сферического зеркала, как его вычислить?

5.12. Собирающей или рассеивающей является двояковогнутая стеклянная линза в воздухе?

5.13. Собирающей или рассеивающей является воздушная двояковогнутая линза в воде?

5.14. Собирающей или рассеивающей является двояковыпуклая стеклянная линза в воздухе?

5.15. Собирающей или рассеивающей является воздушная двояковыпуклая линза в воде?

5.14. Какие линзы, и в какой ситуации дают увеличенное изображение для действительного предмета?

5.15. Какие зеркала, и в какой ситуации дают увеличенное изображение для действительного предмета?

6. Соотношение между волновым вектором, векторами электрической и магнитной напряженности в плоской ЭМВ.

6.1. Как связаны между собой электрическая и магнитная напряженности для ЭМВ в вакууме?

6.2. Как по направлениям электрическая и магнитная напряженности ЭМВ в вакууме найти направление распространения волн?

7. Объемная плотность энергии. Вектор плотности потока энергии. Интенсивность.

7.1. Во сколько раз возрастет интенсивность волн при увеличении амплитуды 1,5 раза?

7.2. Что такое вектор плотности потока энергии, в каких единицах измеряется в его модуль в системе СИ?

7.3. Что такое вектор Пойнтинга?

8. Импульс ЭМВ. Вектор объемной плотности импульса Световое давление.

8.1. Действием какой силы (каких сил) объясняется световое давление?

8.2. Как связаны объёмная плотность энергии и модуль вектора объемной плотности импульса ЭМВ?

Глава 1

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН

Что собой представляет электромагнитная волна, легко представить на следующем примере. Если на водную гладь бросить камушек, то на поверхности образуются расходящиеся кругами волны. Они движутся от источника их возникновения (возмущения) с определенной скоростью распространения. Для электромагнитных волн возмущениями являются передвигающиеся в пространстве электрические и магнитные поля. Меняющееся во времени электромагнитное поле обязательно вызывает появление переменного магнитного поля, и наоборот. Эти поля взаимно связаны.

Основным источником спектра электромагнитных волн является звезда Солнце. Часть спектра электромагнитных волн видит глаз человека. Этот спектр лежит в пределах 380...780 нм (рис. 1.1). В области видимого спектра глаз ощушает свет по-разному. Электромагнитные колебания с различной длиной волн вызывают ощущение света с различной окраской.

Часть спектра электромагнитных волн используется для целей радиотелевизионного вешания и связи. Источник электромагнитных волн - провод (антенна), в котором происходит колебание электрических зарядов. Процесс формирования полей, начавшийся вблизи провода, постепенно, точку за точкой, захватывает все пространство. Чем выше частота переменного тока, проходящего по проводу и порождающего электрическое или магнитное поле, тем интенсивнее создаваемые проводом радиоволны заданной длины.

Электромагнитные волны имеют следующие основные характеристики.

1. Длина волны lв, - кратчайшее расстояние между двумя точками в пространстве, на котором фаза гармонической электромагнитной волны меняется на 360°. Фаза - это состояние (стадия) периодического процесса (рис. 1.2).

В наземном телевизионном вешании используются метровые (MB) и дециметровые волны (ДМВ), в спутниковом - сантиметровые волны (СМ). По мере заполнения частотного диапазона СМ будет осваиваться диапазон миллиметровых волн (Ка-bаnd).

2. Период колебания волны Т- время, в течение которого происходит одно полное изменение напряженности поля, т. е. время, за которое точка радиоволны, имеющая какую-то фиксированную фазу, проходит путь, равный длине волны lв.

3. Частота колебаний электромагнитного поля F (число колебаний поля в секунду) определяется по формуле

Единицей измерения частоты является герц (Гц) - частота, при которой совершается одно колебание в секунд. В спутниковом вещании приходится иметь дело с очень высокими частотами электромагнитных колебаний измеряемых в гигагерцах.

Для спутникового непосредственного телевизионного вещания (СНТВ) по линии Космос - Земля используются диапазон C-band low и часть диапазона Кu (10,7...12,75 ГГи). Верхняя часть этих диапазонов применяется для передачи информации по линии Земля - Космос (табл. 1.1).

4. Скорость распространения волны С- скорость последовательного распространения волны от источника энергии (антенны).

Скорость распространения радиоволн в свободном пространстве (вакууме) постоянна и равна скорости света С= 300 000 км/с. Несмотря на такую высокую скорость, электромагнитная волна по линии Земля - Космос - Земля проносится за время 0,24 с. На земле радиотелевизионные передачи можно практически мгновенно принимать в любой точке. При распространении в реальном пространстве, например -в воздухе, скорость движения радиоволны зависит от свойств среды, она обычно меньше С на величину коэффициента преломления среды.

Частота электромагнитных волн F, скорость их распространения С и длина волны л связаны соотношением

lв=C/F, а так как F=1/T , то lв=С*T.

Подставляя значение скорости С= 300 000 км/с в последнюю формулу, получаем

lв(м)=3*10^8/F(м/c*1/Гц)

Для больших значений частот длину волны электромагнитного колебания можно определить по формуле lв(м)=300/F(МГц) Зная длину волны электромагнитного колебания, частоту определяют по формуле F(МГц)=300/lв(м)

5. Поляризация радиоволн. Электрическая и магнитная составляющие электромагнитного поля соответственно характеризуются векторами Е и Н, которые показывают значение напряженностей полей и их направление. Поляризацией называется ориентировка вектора электрического поля Е волны относительно поверхности земли (рис. 1.2).

Вид поляризации радиоволн определяется ориентировкой (положением) передающей антенны относительно поверхности земли. Как в наземном, так и в спутниковом телевидении применяется линейная поляризация, т. е. горизонтальная Н и вертикальная V (рис. 1.3).

Радиоволны с горизонтальным вектором электрического поля называют горизонтально поляризованными, а с вертикальным - вертикально поляризованными. Плоскость поляризации у последних волн вертикальна, а вектор Н (см. рис. 1.2) находится в горизонтальной плоскости.

Если передающая антенна установлена горизонтально над поверхностью земли, то электрические силовые линии поля также будут расположены горизонтально. В этом случае поле наведет наибольшую электродвижущую силу (ЭДС) в гори-

Рис 1.4. Круговая поляризация радиоволн:

LZ- левая; RZ- правая

зонтально расположенной приемной антенне. Следовательно, при Н поляризации радиоволн приемную антенну необходимо ориентировать горизонтально. При этом приема радиоволн на вертикально расположенную антенну теоретически не будет, так как наведенная в антенне ЭДС равна нулю. И наоборот, при вертикальном положении передающей антенны приемную антенну также необходимо расположить вертикально, что позволит получить в ней наибольшую ЭДС.

При телевизионном вещании с искусственных спутников Земли (ИСЗ) кроме линейных поляризаций широко используется круговая поляризация. Связано это, как ни странно, с теснотой в эфире, так как на орбитах находится большое количество спутников связи и ИСЗ непосредственного (прямого) телевизионного вещания.

Часто в таблицах параметров спутников дают сокращенное обозначение вида круговой поляризации - L и R. Круговую поляризацию радиоволн создает, например, коническая спираль на облучателе передающей антенны. В зависимости от направления намотки спирали круговая поляризация оказывается левой или правой (рис. 1.4).

Соответственно в облучателе наземной антенны спутникового телевидения должен быть установлен поляризатор, который реагирует на круговую поляризацию радиоволн, излучаемых передающей антенной ИСЗ.

Рассмотрим вопросы модуляции высокочастотных колебаний и их спектр при передаче с ИСЗ. Целесообразно это сделать в сравнении с наземными вещательными системами.

Разнос между несущими частотами сигналов изображения и звукового сопровождения составляет 6,5 МГц, остаток нижней боковой полосы (слева от несущей изображения) - 1,25 МГц, а ширина канала звукового сопровождения - 0,5 МГц

(рис. 1.5). С учетом этого суммарная ширина телевизионного канала принята равной 8,0 МГц (по стандартам D и К, принятым в странах СНГ).

Передающая телевизионная станция имеет в своем составе два передатчика. Один из них передает электрические сигналы изображения, а другой - звуковое сопровождение соответственно на разных несущих частотах. Изменение какого-то параметра несущего высокочастотного колебания (мощности, частоты, фазы и др.) под воздействием колебаний низкой частоты называется модуляцией. Используются два основных вида модуляции: амплитудная (AM) и частотная (ЧМ). В телевидении сигналы изображения передаются с AM, а звуковое сопровождение - с ЧМ. После модуляции электрические колебания усиливаются по мощности, затем поступают в передающую антенну и излучаются ею в пространство (эфир) в виде радиоволн.

8 наземном телевизионном вещании по ряду причин невозможно применить ЧМ для передачи сигналов изображения. На СМ места в эфире значительно больше и такая возможность существует. В результате спутниковый канал (транспондер) занимает полосу частот в 27 МГц.

Преимущества частотной модуляции сигнала поднесущей:

меньшая по сравнению с AM чувствительность к помехам и шумам, низкая чувствительность к нелинейности динамических характеристик каналов передачи сигналов, а также стабильность передачи на далекие расстояния. Данные характеристики объясняются постоянством уровня сигнала в каналах передачи, возможностью проведения частотной коррекции предыскажений, благоприятно влияющих на отношение сигнал/шум, благодаря чему ЧМ можно значительно снизить мощность передатчика при передаче информации на одно и то же расстояние. Например, в наземных вещательных системах для передачи сигналов изображения на одной и той же телевизионной станции используются передатчики в 5 раз большей мощности, чем для передачи сигналов звукового сопровождения.

Характеристика периодического процесса, равная числу полных циклов процесса, совершённых за единицу времени. Стандартные обозначения в формулах - , , или . Единицей частоты в Международной системе единиц (СИ) в общем случае является герц (Гц , Hz ). Величина, обратная частоте, называется периодом . Частота, как и время , является одной из наиболее точно измеряемых физических величин: до относительной точности 10 −17 .

В природе известны периодические процессы с частотами от ~10 −16 Гц (частота обращения Солнца вокруг центра Галактики) до ~10 35 Гц (частота колебаний поля, характерная для наиболее высокоэнергичных космических лучей).

Циклическая частота

Частота дискретных событий

Частота дискретных событий (частота импульсов) - физическая величина, равная числу дискретных событий, происходящих за единицу времени. Единица частоты дискретных событий секунда в минус первой степени (с −1 , s −1 ), однако на практике для выражения частоты импульсов обычно используют герц .

Частота вращения

Частота вращения - это физическая величина, равная числу полных оборотов за единицу времени. Единица частоты вращения - секунда в минус первой степени (с −1 , s −1 ), оборот в секунду. Часто используются такие единицы, как оборот в минуту, оборот в час и т. д.

Другие величины, связанные с частотой

Метрологические аспекты

Измерения

Для измерения частоты применяются частотомеры разных видов, в том числе: для измерения частоты импульсов - электронно-счётные и конденсаторные, для определения частот спектральных составляющих - резонансные и гетеродинные частотомеры, а также анализаторы спектра .
Для воспроизведения частоты с заданной точностью используют различные меры - стандарты частоты (высокая точность), синтезаторы частот, генераторы сигналов и др.
Сравнивают частоты компаратором частоты или с помощью осциллографа по фигурам Лиссажу .

Эталоны

Государственный первичный эталон единиц времени, частоты и национальной шкалы времени ГЭТ 1-98 - находится во ВНИИФТРИ
Вторичный эталон единицы времени и частоты ВЭТ 1-10-82 - находится в СНИИМ (Новосибирск)

См. также

Примечания

Литература

Финк Л. М. Сигналы, помехи, ошибки… - М.: Радио и связь, 1984
Единицы физических величин . Бурдун Г. Д., Базакуца В. А. - Харьков: Вища школа,
Справочник по физике . Яворский Б. М., Детлаф А. А. - М.: Наука,

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Синонимы :

Авторизация
Химическая физика

Смотреть что такое "Частота" в других словарях:

ЧАСТОТА - (1) количество повторений периодического явления за единицу времени; (2) Ч. боковая частота, большая или меньшая несущей частоты высокочастотного генератора, возникающая при (см.); (3) Ч. вращения величина, равная отношению числа оборотов… … Большая политехническая энциклопедия

Частота - ионная плазменная частота – частота электростатических колебаний, которые можно наблюдать в плазме, электронная температура которой значительно превышает температуру ионов; эта частота зависит от концентрации, заряда и массы ионов плазмы.… … Термины атомной энергетики

ЧАСТОТА - ЧАСТОТА, частоты, мн. (спец.) частоты, частот, жен. (книжн.). 1. только ед. отвлеч. сущ. к частый. Частота случаев. Частота ритма. Повышение частоты пульса. Частота тока. 2. Величина, выражающая ту или иную степень какого нибудь частого движения … Толковый словарь Ушакова

частота - ы; частоты; ж. 1. к Частый (1 зн.). Следить за частотой повторения ходов. Необходимая ч. посадки картофеля. Обратить внимание на частоту пульса. 2. Число повторений одинаковых движений, колебаний в какую л. единицу времени. Ч. вращения колеса. Ч … Энциклопедический словарь

ЧАСТОТА - (Frequency) число периодов в одну секунду. Частота величина, обратная периоду колебаний; напр. если частота переменного тока f = 50 колебаниям в сек. (50 Н), то период Т = 1/50 сек. Частота измеряется в герцах. При характеристике излучения… … Морской словарь

частота - гармоника, колебание Словарь русских синонимов. частота сущ. густота плотность (о растительности)) Словарь русских синонимов. Контекст 5.0 Информатик. 2012 … Словарь синонимов

частота - появления случайного события – это отношение m/n числа m появлений этого события в данной последовательности испытаний (его встречаемость) к общему числу n испытаний. Термин частота используется также в значении встречаемость. В старинной книжке… … Словарь социологической статистики

Частота - колебаний, количество полных периодов (циклов) колебательного процесса, протекающих в единицу времени. Единицей частоты является герц (Гц), соответствующий одному полному циклу в 1 с. Частота f=1/T, где T период колебаний, однако часто… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

Квантовомеханического состояния имеет физический смысл энергии этого состояния, в связи с чем система единиц часто выбирается таким образом, что частота и энергия выражаются в одних и тех же единицах (иными словами, переводный коэффициент между частотой и энергией - постоянная Планка в формуле E = h ν - выбирается равным 1).

Глаз человека чувствителен к электромагнитным волнам с частотами от 4⋅10 14 до 8⋅10 14 Гц (видимый свет); частота колебаний определяет цвет наблюдаемого света. Слуховой анализатор человека воспринимает акустические волны с частотами от 20 Гц до 20 кГц . У различных животных частотные диапазоны чувствительности к оптическим и акустическим колебаниям различны.

Отношения частот звуковых колебаний выражаются с помощью музыкальных интервалов , таких как октава , квинта , терция и т. п. Интервал в одну октаву между частотами звуков означает, что эти частоты отличаются в 2 раза , интервал в чистую квинту означает отношение частот 3 ⁄ 2 . Кроме того, для описания частотных интервалов используется декада - интервал между частотами, отличающимися в 10 раз . Так, диапазон звуковой чувствительности человека составляет 3 декады (20 Гц - 20 000 Гц ). Для измерения отношения очень близких звуковых частот используются такие единицы, как цент (отношение частот, равное 2 1/1200) и миллиоктава (отношение частот 2 1/1000).

Энциклопедичный YouTube

1 / 5

✪ В чём разница между НАПРЯЖЕНИЕМ и ТОКОМ

✪ Легенда о 20 Гц и 20 кГц. Почему такой диапазон?

✪ 432 Гц ремонт ДНК, очистка чакр и ауры. Изохронные ритмы.

✪ ЭНЕРГИЯ И ЧАСТОТА ВИБРАЦИИ- НОВАЯ ИГРОВАЯ ПЛОЩАДКА ДЛЯ РАЗУМА.

✪ Как за 10 минут повысить частоту вибраций своего тела Исцеление с помощью вибраций Тета хилинг, мед

Субтитры

Мгновенная частота и частоты спектральных составляющих

Периодический сигнал характеризуется мгновенной частотой, являющейся (с точностью до коэффициента) скоростью изменения фазы, но тот же сигнал можно представить в виде суммы гармонических спектральных составляющих, имеющих свои (постоянные) частоты. Свойства мгновенной частоты и частоты́ спектральной составляющей различны .

Циклическая частота

В случае использования в качестве единицы угловой частоты градусов в секунду связь с обычной частотой будет следующей: ω = 360°ν .

Численно циклическая частота равна числу циклов (колебаний, оборотов) за 2π секунд. Введение циклической частоты (в её основной размерности - радианах в секунду) позволяет упростить многие формулы в теоретической физике и электронике. Так, резонансная циклическая частота колебательного LC-контура равна ω L C = 1 / L C , {\displaystyle \omega _{LC}=1/{\sqrt {LC}},} тогда как обычная резонансная частота ν L C = 1 / (2 π L C) . {\displaystyle \nu _{LC}=1/(2\pi {\sqrt {LC}}).} В то же время ряд других формул усложняется. Решающим соображением в пользу циклической частоты стало то, что множители 2π и 1/(2π ), появляющиеся во многих формулах при использовании радианов для измерения углов и фаз, исчезают при введении циклической частоты.

В механике при рассмотрении вращательного движения аналогом циклической частоты служит угловая скорость .

Частота дискретных событий

Частота дискретных событий (частота импульсов) - физическая величина, равная числу дискретных событий, происходящих за единицу времени. Единица частоты дискретных событий - секунда в минус первой степени (русское обозначение: с −1 ; международное: s −1 ). Частота 1 с −1 равна такой частоте дискретных событий, при которой за время 1 с происходит одно событие .

Частота вращения

Другие величины, связанные с частотой

Единицы измерения

В системе СИ единицей измерения является герц. Единица была первоначально введена в 1930 году Международной электротехнической комиссией , а в 1960 году принята для общего употребления 11-й Генеральной конференцией по мерам и весам , как единица СИ. До этого в качестве единицы частоты использовался цикл в секунду (1 цикл в секунду = 1 Гц ) и производные (килоцикл в секунду, мегацикл в секунду, киломегацикл в секунду, равные соответственно килогерцу, мегагерцу и гигагерцу).

Метрологические аспекты

Для измерения частоты применяются частотомеры разных видов, в том числе: для измерения частоты импульсов - электронно-счётные и конденсаторные, для определения частот спектральных составляющих - резонансные и гетеродинные частотомеры, а также анализаторы спектра . Для воспроизведения частоты с заданной точностью используют различные меры - стандарты частоты (высокая точность), синтезаторы частот , генераторы сигналов и др. Сравнивают частоты компаратором частоты или с помощью осциллографа по фигурам Лиссажу .

Эталоны

Для поверки средств измерения частоты используются национальные эталоны частоты. В России к национальным эталонам частоты относятся:

Государственный первичный эталон единиц времени, частоты и национальной шкалы времени ГЭТ 1-98 - находится во ВНИИФТРИ .
Вторичный эталон единицы времени и частоты ВЭТ 1-10-82 - находится в СНИИМ (Новосибирск).

Вычисления

Вычисление частоты повторяющегося события осуществляется посредством учета количества появлений этого события в течение заданного периода времени . Полученное количество разделяется на продолжительность соответствующего временного отрезка. К примеру, если на протяжении 15 секунд произошло 71 однородное событие, то частота составит

ν = 71 15 s ≈ 4.7 Hz {\displaystyle \nu ={\frac {71}{15\,{\mbox{s}}}}\approx 4.7\,{\mbox{Hz}}}

Если полученное количество отсчетов невелико, то более точным приемом является измерение временного интервала для заданного числа появлений рассматриваемого события, а не нахождение количества событий в пределах заданного промежутка времени . Использование последнего метода вводит между нулевым и первым отсчетом случайную ошибку, составляющую в среднем половину отсчета; это может приводить к появлению средней ошибки в вычисляемой частоте Δν = 1/(2 T m ) , или же относительной погрешности Δν /ν = 1/(2v T m ) , где T m - временной интервал, а ν - измеряемая частота. Ошибка убывает по мере возрастания частоты, поэтому данная проблема является наиболее существенной для низких частот, где количество отсчетов N мало.

Методы измерения

Стробоскопический метод

Использование специального прибора - стробоскопа - является одним из исторически ранних методов измерения частоты вращения или вибрации различных объектов. В процессе измерения задействуется стробоскопический источник света (как правило, яркая лампа, периодически дающая короткие световые вспышки), частота работы которого подстраивается при помощи предварительно откалиброванной хронирующей цепи. Источник света направляется на вращающийся объект, а затем частота вспышек постепенно изменяется. Когда частота вспышек уравнивается с частотой вращения или вибрации объекта, последний успевает совершить полный колебательный цикл и вернуться в изначальное положение в промежутке между двумя вспышками, так что при освещении стробоскопической лампой этот объект будет казаться неподвижным. У данного метода, впрочем, есть недостаток: если частота вращения объекта (x ) не равна частоте строба (y ), но пропорциональна ей с целочисленным коэффициентом (2x , 3x и т. п.), то объект при освещении все равно будет выглядеть неподвижным.

Стробоскопический метод используется также для точной настройки частоты вращения (колебаний). В этом случае частота вспышек фиксирована, а изменяется частота периодического движения объекта до тех пор, пока он не начинает казаться неподвижным.

Метод биений

Все эти волны, от самых низких частот радиоволн и до высоких частот гамма-лучей, принципиально одинаковы, и все они называются электромагнитным излучением. Все они распространяются в вакууме со скоростью света .

Другой характеристикой электромагнитных волн является длина волны . Длина волны обратно пропорциональна частоте, так что электромагнитные волны с более высокой частотой имеет более короткую длину волны, и наоборот. В вакууме длина волны

λ = c / ν , {\displaystyle \lambda =c/\nu ,}

где с - скорость света в вакууме. В среде, в которой фазовая скорость распространения электромагнитной волны c ′ отличается от скорости света в вакууме (c ′ = c/n , где n - показатель преломления), связь между длиной волны и частотой будет следующей:

λ = c n ν . {\displaystyle \lambda ={\frac {c}{n\nu }}.}

Ещё одна часто использующаяся характеристика волны - волновое число (пространственная частота), равное количеству волн, укладывающихся на единицу длины: k = 1/λ . Иногда эта величина используется с коэффициентом 2π , по аналогии с обычной и круговой частотой k s = 2π/λ . В случае электромагнитной волны в среде

k = 1 / λ = n ν c . {\displaystyle k=1/\lambda ={\frac {n\nu }{c}}.} k s = 2 π / λ = 2 π n ν c = n ω c . {\displaystyle k_{s}=2\pi /\lambda ={\frac {2\pi n\nu }{c}}={\frac {n\omega }{c}}.}

Звук

Свойства звука (механических упругих колебаний среды) зависят от частоты. Человек может слышать колебания с частотой от 20 Гц укладываются в диапазон от ноты 50 Гц . В Северной Америке (США, Канада, Мексика), Центральной и в некоторых странах северной части Южной Америки (Бразилия, Венесуэла, Колумбия, Перу), а также в некоторых странах Азии (в юго-западной части Японии, в Южной Корее, Саудовской Аравии, на Филиппинах и на Тайване) используется частота 60 Гц . См. Стандарты разъёмов, напряжений и частот электросети в разных странах . Почти все бытовые электроприборы одинаково хорошо работают в сетях с частотой 50 и 60 Гц при условии одинакового напряжения сети. В конце XIX - первой половине XX века, до стандартизации, в различных изолированных сетях использовались частоты от 16, хотя увеличивает потери при передаче на большие расстояния - из-за ёмкостных потерь , роста индуктивного сопротивления линии и потерь на

Комфорт жизни обеспечивается различными приборами и установками, излучающими волны, в высоких концентрациях влияющими на здоровье. Поэтому каждый человек должен знать, как померить электромагнитное излучение, чтобы обезопасить себя от негативного воздействия.

Определение понятия

Электромагнитное излучение определяется как изменённое состояние электромагнитного поля. Оно порождается движением электрических зарядов и способно воздействовать на человека вдали от источника, уменьшая своё воздействие с увеличением расстояния.

Излучение представляет собой волны, которые подразделяются на следующие виды:

радиоизлучение;
инфракрасное;
терагерцовое;
ультрафиолет;
видимый свет;
рентген.

Любое пространство подвергается воздействию разной частоты, длины волн и поляризации. При этом излучение может оказывать негативное воздействие на работу электроприборов живые организмы.

Первым признаком повышения нормы электромагнитного излучения в квартире или производственном помещении являются неправильная работа бытовых приборов (их поломка и сбои), помехи при воспроизведении изображения и звука на телевизоре, неправильная работа персональных компьютеров, помехи в радиосвязи.

Чем вредно электромагнитное излучение

Организм человека и домашних животных зависит от условий среды обитания. Ежедневно человек сталкивается с работой многочисленных приборов, способных влиять на электромагнитный фон. При повышенных нормах этого фона надо применять защитные меры.

На человека в помещении могут отрицательно влиять электропроводка и электроприборы, находящиеся рядом линии электропередач, трансформаторные подстанции, передающие теле-, радиостанции. Большее воздействие может оказывать то ЭМИ, которое имеет высокие показатели при условии расположения на близком расстоянии.

Воздействие источников, генерирующих излучение, оказывает губительное действие на:

сердце и сосуды;
иммунную систему;
женское и мужское половое здоровье;
нервную и эндокринную систему.

Повышенный электромагнитный фон становится причиной утомляемости организма, вызывает заболевания крови и злокачественные опухоли. Поэтому каждый человек должен знать, как измерить электромагнитное излучение.

Пример электромагнитного фона

Наглядно представить уровень электромагнитного излучения можно на следующем примере. Для этого подойдёт внутреннее пространство офиса, в котором имеются такие приборы: персональный компьютер с WI-FI, сотовый телефон, WI-FI роутер, устройство Yota WiMax, СВЧ-печь, бытовой вентилятор.

Каждый из приборов генерирует электромагнитное излучение. При изменении состояния устройства оно также изменяется. Максимальные цифры измеритель АТТ-2592 покажет у работающего прибора и находящегося радом с измерителем. Соответственно минимальные будут у выключенного устройства, находящегося на отдалённом расстоянии и излучающего радиацию в сторону от измерителя.

Например, наибольшее напряжение электрического излучения, расположенного рядом с измерителем сотового телефона с датчиком, направленным на антенну, будет 24,52 В/м, с ненаправленным – 11,44 В/м. Если передающее устройство удалено на 0,3 м от датчика, и антенна повёрнута в сторону, наивысшее значение напряжения будет 10,65 В/м. Пример наглядно показывает, как можно снизить электромагнитный фон.

Инструкция по измерению излучения вручную

Для того чтобы измерить электромагнитное излучение в квартире, сначала надо приготовить необходимые инструменты и приборы. Для работы понадобится отвёртка с индикатором, простой радиоприёмник, ручной анализатор для измерения излучения.

Процесс измерения излучения с помощью приёмника включает следующие этапы:

Выдвинуть антенну из приёмника и прикрутить к ней проволочную петлю диаметром 40 см.
Настроить радио на пустую частоту.
Медленно обойти помещение, прислушиваясь к звукам приёмника.
Сделать вывод: место, где слышатся отчётливые звуки, является источником радиации.

Измерение электромагнитного излучения можно наглядно провести при помощи индикаторной отвёртки со светодиодом. Её можно купить в магазине. Если поднести устройство к включенному прибору, индикатор загорится красным цветом, интенсивность которого скажет о силе излучения. Данные способы не позволят определить излучение в цифрах.

Диагностика специальным прибором

Замерить электромагнитное излучение в цифрах поможет специальный прибор – ручной анализатор. Он работает на разных частотах и позволяет улавливать уровень напряжённости электромагнитного поля. Прибор доступен работникам служб Госсанэпиднадзора, организациям по охране труда и сертификации.

Данный измеритель электромагнитного излучения настраивается на нужный режим частот. Затем выбираются единицы измерения. Это могут быть вольт/метр или микроватт/см². Прибор отслеживает выбранную частоту, результаты выводятся на компьютер.

Описание устройства

Приборов, при помощи которых измеряется электромагнитное излучение, много. Оптимальным является измеритель уровней электромагнитных излучений АТТ-2592. Устройство портативное, имеет 3-х канальный датчик, дисплей ЖК с подсветкой, объём памяти в 99 измерений, питание от батареи «Крона» (9 В), габариты 60/60/237, весит 200 гр.

Измерения выполняются изотропным методом в диапазоне частот от 50 МГц до 3,5 ГГц, частота дискретизации – 2 раза в секунду, отключается автоматически через 15 минут. Прибор позволяет замерять напряжение в следующих единицах: мВ/м, В/м, мкА/м, мА/м, мкВт/м², мВт/м², мкВт/см².

Процедура измерения ЭМИ

В любом помещении есть опасность превышения электромагнитного фона. Если это производство, то там ведётся строгий контроль за показателями. В жилых помещениях сам владелец должен позаботиться о том, как измерить электромагнитное излучение и минимизировать его вредное влияние.

Дать точную картину ЭМИ в частном доме могут только специалисты. Они действуют в рамках закона по следующей схеме. При поступлении в службу СЭС соответствующего заявления работники выезжают на объект со специальным оборудованием для оценки состояния электромагнитного фона в помещении.

Приборы позволяют получить точные данные, которые потом обрабатываются. В случае нормального фона никаких мер не принимается. Если показатели завышены, то разрабатывается комплекс мер, способных привести к снижению фона. Прежде всего, выясняется причина данной ситуации. Это могут быть ошибки в проектировании и строительстве, нарушение правил эксплуатации объекта.

Экспертиза электромагнитного излучения

Электромагнитное поле образуется путём взаимодействия разноимённых зарядов физических тел между собою, образуется рядом с источником генерации и делится на три вида (дальний, промежуточный, ближний).

Величина электромагнитного излучения высчитывается по двум компонентам: электрическому (вольт/метр) и магнитному (тесла). Оба они делятся на волны низкой и высокой частоты, которые имеют разное происхождение и условия появления. На живые существа вредное влияние оказывает второй компонент.

Электрическое поле выше нормы характерно для мест, где установлены факсы, телевизоры, принтеры, плиты, копиры, излучающие электромагнитные волны, которые двигаются в пространстве. Уровень магнитного поля бывает повышен вблизи электропроводов, трансформаторов, антенн, так как оно возникает из-за движения тока по проводам.

В рамках работы санитарно-эпидемиологической службы РФ принят Федеральный закон, на основании которого представителями службы специальной аппаратурой проводится экспертиза помещений. Объектом обследования становятся бытовые электроприборы, системы радиосвязи, трансформаторные подстанции, радиолокационные установки, линии электропередач.

Санитарные нормы

Законом закреплены нормы электромагнитного излучения. Предельно допустимая норма излучаемой магнитной составляющей от 0,2 до 10 мкТл. Повышенный уровень магнитного поля фиксируется при достижении частотой излучения цифры 50 Гц. Не допускать превышения нормы магнитного излучения поможет правильно смонтированная система электроснабжения.

Нормы для электрического поля содержат следующие показатели, закреплённые в законе:

жилое помещение (до 0,5 кВ/м);
зона жилой застройки (до 1 кВ/м);
вне зоны жилой застройки (до 5 кВ/м);
в местах пересечения высоковольтных линий электропередач с автомагистралями I-IV класса (до 10 кВ/м);
в незаселённой местности (до 20 кВ/м).

При нарушении должностными лицами данных норм предусмотрена административная ответственность. Важными эти показатели являются для дачников, так как участки часто располагаются в зоне прохождения высоковольтных линий электропередач.

Очень важно помнить, что человек часто бессознательно подвергается воздействию ЭМИ, так как просто не имеет возможности самостоятельно замерить уровень излучаемых волн. Кроме того, нормы носят условный характер, так как ещё необходимо принимать во внимание индивидуальные особенности организма.

Способы защиты от воздействия

В случае, когда установлено превышение нормы воздействия электрического тока на человека, надо сократить до минимума пребывание в опасной зоне. Увеличение возможного расстояния от вредного источника во многих случаях позволяет добиться снижения нежелательного воздействия на организм.

Ещё один способ защиты – это установка специальных конструкций, которые будут препятствовать распространению опасных волн. Не надо пренебрегать и личными защитными средствами (обувь, одежда, очки, маски и т.д.). Эти предметы используются специалистами во время работы и способны снизить вредные показатели.

Существуют так называемые организационные средства защиты. Их время от времени применяют в отношении всего коллектива (работающих, проживающих в местах возможного повышенного фона). К таким средствам относятся плановые медицинские осмотры, отпуска, что позволяет уберечь здоровье человека.

Электроэнергия является значительным изобретением человечества. Без неё сегодня невозможно представить нашу жизнь. Но в то же время ЭМИ, образующееся при использовании электроэнергии для нужд человека, может оказывать негативное влияние на жизнь и здоровье.

Врач-пульмонолог, Терапевт, Кардиолог, Врач функциональной диагностики. Врач высшей категории. Опыт работы: 9 лет. Закончила Хабаровский государственный мединститут, клиническая ординатура по специальности «терапия». Занимаюсь диагностикой, лечением и профилактикой заболеваний внутренних органов, также провожу профосмотры. Лечу заболевания органов дыхания, желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистой системы.