Referat

ReferatTema:Unde electromagnetice

Undele electromagnetice sau radiaia electromagnetic sunt fenomene fizice n general naturale, care constau dintr-un cmp electric i unul magnetic n acelai spaiu, i care se genereaz unul pe altul pe msur ce se propag.Cmpul electric si cmpul magnetic sunt dou aspecte ale unei forme de existena a materiei, care se numete cmp electromagnetic. Faptul c un flux magnetic variabil prin aria care este marginit de o spir conductoare creeaz, n acea spir, o tensiune electromotoare de inducie, arat c un cmp magnetic variabil creeaz un cmp electric.Rezultatul poate fi generalizat n sensul ca oriunde, n spaiu, exist un cmp magnetic variabil n timp, ia natere un cmp electric. De asemenea o inductie electric variabila da nastere unui cmp magnetic(principiul teoriei electromagnetice stabilit de fizicianul James Clark Maxwell in anul 1864). Cmpul electric si cmpul magnetic sunt, deci, n interconexiune, condiionndu-se reciproc. Cmpul electromagnetic este un cmp rotaional i se propag n spaiu sub form de unde electromagnetice cu o vitez care depinde de pemitivitatea i permeabilitatea mediului considerat. Frecvena undelor obinute este egala cu frecvena cu care se deplaseaz electronii. Cu ct mai mare este frecvena, cu att mai mult energie este transportat n acelai interval de timp. Analog cu ceea ce se petrece n cadrul undelor elastice, poate fi definit o marime numit lungime de und a undelor electromagnetice, i care este egal cu distana cu care se propag cmpul electromagnetic n timpul unei perioade de oscilaie. Lungimile de und ale undelor electromagnetice variaz ntr-un interval foarte larg. Astfel, n telecomunicaii se folosesc unde electromagnetice ale cror lungimi de und ajung la mai multe mii de metri, pe cnd lungimile de und ale radiaiilor gama emise de unele elemente radioactive au valori de ordinul 10m. Undele electromagnetice se propaga n aer cu viteza luminii (30 000 000 km/s), aproximativ egal cu viteza lor de propagare n vid. Conform acestei teorii, emise de J. C. Maxwell in 1865, lumina i radiaiile asemntoare (radiatiile infrarosii, ultraviolete, etc.) sunt tot de natura electromagnetic, diferind ntre ele prin lungimile de und. Informaia se recepioneaz la distan, prin radio, televiziune, telefonie mobil. Purttorii informaiei sunt undele electromagnetice de frecvena ridicat, modulate pe undele de joas frecvena care conin informaia. Undele electromagnetice emise de antenele de emisie se refract, se difract, interfereaz i sunt atenuate pna ajung la antena receptorului.

1.Clasificaren funcie defrecvenasaulungimea de undcu careradiaiase repet n timp, respectiv n spaiu, undele electromagnetice se pot manifesta n diverse forme.Spectrulradiaiilor electromagnetice este mprit dup criteriul lungimii de und n cteva domenii, de la frecvenele joase spre cele nalte: undele radio microunde radiaii infraroii radiaii luminoase radiaii ultraviolete radiaii X (Rntgen) radiaii (gamma)

Unde radioUndele radiosntunde electromagneticeutilizate n special pentru transmisii deradio iteleviziune, cufrecvene de la civakilohertzpn la civa gigahertz (1 GHz = 109Hz). n anumite aplicaii speciale ns domeniul de frecvene poate fi mult extins. Astfel, n comunicaiile cu submarinelese folosesc uneori frecvene de doar civa hertz, iar n comunicaiile digitale fr fir sau nradioastronomiefrecvenele pot fi de ordinul sutelor de gigahertz. Uniunea Internaional a Telecomunicaiilor, forul care reglementeaz telecomunicaiile prin unde radio, stabilete prin convenie limita superioar a frecvenei undelor radio la 3.000 GHz.BenziPentru transmisii radio i TV se definesc benzile: RadioUnde lungi: 153 kHz - 279 kHzUnde medii: 531 kHz - 1.620 kHzUnde scurte: 2.310 kHz - 25.820 kHzUnde ultrascurte: 88 MHz - 108 MHz TeleviziuneBanda I (canalele 2-6): 54 MHz - 88 MHzBanda III (canalele 7-13): 174 MHz - 216 MHzBenzile IV i V (canalele 14-69): 470 MHz - 806 MHz

MicroundeMicroundele sunt unde Hertziene a cror lungime este cuprins ntre 1 mm (300 GHz) i 1 m (0,3 GHz). Aplicaiile microundelor prezint interes n legtur cu propagarea acestora prin liniile de transmisie i prin ghidurile de und, precum i cu rezonatoarele electromagnetice, care nlocuiesc circuitele rezonante clasice. Exist o varietate de dispozitive i elemente de circuit specifice sistemelor cu microunde: dispozitive pasive (cuploare directive, divizoare de putere, filtre de diverse tipuri) i dispozitive active (tuburi electronice speciale, tranzistoare, diode speciale). Microundele sunt folosite att n comunicaii ct i n cuptorul cu microunde, care se bazeaz pe absorbia relativ puternic a radiaiilor de aceast frecven n ap i materiile vegetale i animale.Radiaii infraroiiRadiaia n infrarou (IR) este o radiaie electromagnetic a crei lungime de und este mai lung dect cea a luminii vizibile (400-700 nm). In natura radiatia infrarosie este unul din tipurile esentiale de transfer de caldura. Cel mai bun exemplu este soarele care produce o cantitate enorma de energie ca rezultat a fuziunii nucleare si emite aceasta energie in diferite lungimi de unda. Suprafata terestra este incalzita de o considerabila parte a radiatiilor infrarosii ale luminii solare. Unele dintre caracteristicelile acestei radiatii infrarosii este ca patrund usor in tesuturile corpului si au efecte benefice asupra lor. Radiatia cu infrarosu odata intrata in contact cu pielea este imediat transformata in caldura. In momentul in care pielea anticipeaza o crestere de temperatura, circulatia sangelui la nivelul pielii este stimulata. Datorita unei circulatii optime a sangelui la nivelul pielii, caldura este absorbita de intregul corp iar incalzirea cu infrarosu profunda se dezvolta ca rezultat al oscilatiilor moleculare din interiorul tesuturilor corpului uman. Acesta este motivul pentru care in functie de intensitatea radiatiei este posibil sa simtim o caldura placuta chiar la temperaturi scazute ale aerului.De aceea putam sta oricat sub efectul radiatiei infrarosu fara ca pielea sa fie afectata. Radiatiile infrarosu sunt sanatoase si total nepericuloase astfel incat ele sunt utilizate si in spitale pentru a mentine temperatura calda in cazul noilor nascuti.

Unde luminoaseLuminaestestimululcare acionnd asupraretineidinochiproduce la omul sntos senzaia vizual. Din punct de vederefizic, lumina este oradiaie electromagnetic; pentru a fi perceput de om ea trebuie s aib anumite caracteristici:frecvenatrebuie s fie cuprins ntre limitele sensibilitii vizuale ale receptorilor fotosensibili din retin, iar intensitatea trebuie s depeasc pragul de sensibilitate al acestora. n sens larg se poate folosi termenul de "lumin" i pentru radiaii electromagnetice invizibile pentru om, ca de exemplulumina infraroiesau ceaultraviolet. Lumina mpreun cutemperaturaface parte dinfactorii ecologici.Att lumina provenind direct de la o surs de lumin, ct i cea transmis, reflectat, mprtiat sau difractat de diferite corpuri, are pentru ochiul uman o serie de caracteristici, printre care: intensitate luminoas, determinat de puterea transportat de radiaie i de sensibilitatea retinei; culoare, determinat de spectrul de frecvene ale radiaiei incidente pe retin; polarizare, determinat de planurile sau planul de oscilaie al undelor electromagnetice; coeren, determinat de faza oscilaiilor.

Caracteristici fizice ale luminiiUndele electromagnetice, deci i lumina vizibil, se compun dintr-un cmp electric i unul magnetic, orientate perpendicular unul pe cellalt, amndou variabile n timp i spaiu, i care se genereaz reciproc. Variaia acestor cmpuri este n generalperiodicatt n timp ct i n spaiu; perioada de repetaretemporala oscilaiilor este inversul matematic alfrecveneicmpului electromagnetic respectiv; perioadaspaialeste numitlungime de und. Aceste dou caracteristici snt legate ntre ele prin intermediulvitezei de propagarea undei (v.viteza luminii). Frecvena undelor electromagnetice nu depinde de mediul n care se propag acestea. n schimb, lungimea de und depinde de viteza de propagare a undei ntr-un mediu dat, astfel nct aceeai und trecnd dintr-un mediu n altul va suferi variaii ale lungimii de und, conform relaiei:

undeeste viteza de propagare a undei n mediul respectiv. Cnd se descrie o radiaie electromagnetic prin lungimea sa de und trebuie deci precizat i mediul n care se propag unda; n lipsa acestei precizri se va subnelege c este vorba de lungimea de und nvid. Aceasta este aproximativ egal cu lungimea de und naer, cu o eroare acceptabil n multe situaii practice.

Raze ultraviolete Razele ultraviolete numite i raze UV sunt radiaii electromagnetice cu o lungime de und mai mic dect radiaiaiile luminii percepute de ochiul omenesc. Denumirea de ultraviolet provine de la culoarea violet din spectrul luminii albe, care are o lungime de und nvecinat, doar ceva mai mare. Lumina natural de la Soare conine printre altele i raze ultraviolete. Expunerea intens la raze UV, fie naturale, fie artificiale, duneaz corpului omenesc. n cantiti mici, radiaiile ultraviolete sunt benefice sntaii i joaca un rol esenial n sinteza vitaminei D n organism. Exist trei tipuri de raze ultraviolete: UVA, UVB si UVC. Dintre acestea UVA si UVB sunt cele periculoase. Razele UVA reprezint 95% din razele UV ce ating pielea. Razele UVA sunt prezente pe toata durata anului, sunt mai lungi i pe termen lung cauzeaz mbatranirea pielii. Razele UVB sunt mai scurte, ating epiderma i stimuleaz producia de melanin, prin urmare, apariia bronzrii. Tot ele sunt raspunztoare i de insolaii i celelalte efecte neplcute (de exemplu, piele nrosita, arsurile solare). Razele ultraviolete naturale stimuleaza activitatea glandei tiroide si a metabolismului.Descoperirea razelor ultraviolete a provenit de la experienele de nnegrire a srurilor de argint sub aciunea luminii solare. n anul 1801 fizicianul german Johann Wilhelm Ritter (1776-1810) observ c stratul de clorur de argint se negrete i n afara domeniului razelor vizibile; aceste radiaii invizibile el le-a denumit raze oxidante. Razele UV i cele infraroii vor fi numite n tot secolul al XIX-lea raze chimice.

Raze Roentgen

Radiaia (razele) X sau radiaia (razele) Rntgen sunt radiaii electromagnetice ionizante, mai scurt dect undeleultraviolete i dup ordinul de mrime este egalcu dimensiunele atomului. Razele Roentgen i-au gsit foarte multeaplicaii practice importante. n primul rnd n medicin. Nimeni nu poate indica numrul exact de oameni, viaa crora afost salvat datorit diagnosticului corect stabilit la timp cu ajutorul razelor Roentgen. E clar, c acest numr e foarte mare.n al doilea rnd, cu ajutorul figurilor dedifracie, pe care le dau razele Roentgen latrecerea lor prin cristale, se stabilete ordinea derepartizare a atomilor n spaiu structuracristalelor. Pentru substanele organice cristaline aceasta nu e att de complicat. ns cu ajutorulanalizei radiologice a structurii cristaline sedescifreaz structura celor mai complicai compuiorganici, inclusiv proteinele. n particular, a fostdeterminat structura moleculei de hemoglobin, care conine zeci de mii de atomi. Cred, c descoperirea razelor Roentgen este cea mai important descoperire aplicat nmedicin, care a contribuit la dezvoltarea acestei ramuri. Razele X sunt din ce in ce mai folosite in medicina pentru diverse investigatii. In doze mari insa, aceste investigatii pot avea efecte nocive asupra organismului uman. Este indicat ca investigatiile cu raze X sa fie facute cat mai rar si doar atunci cand au fost epuizate celelalte tipuri de investigatie. inta preferata a razelor X este ADN-ul. Efectele pot apara in intervale diferite, de la cateva ore, pana la zile, saptamani sau chiar ani. Organismul uman suporta dozele mici de raze X, insa cantitatile mari produc grave deficiente celulare. Razele X produc radiatii care afecteaza pielea, ochii, sangele sau organele reproducatoare. Aceste raze pot produce mutatii genetice si favorizeaza aparitia cancerului. Cancerul apare de obicei in urma expunerii la cantitati mari de raze X. Expunerea la cantitati mari de raze X poate duce la tulburari de pigmentare, atrofie, scleroza cutanata, conjunctivita, cataracta, pierderea parului si diverse forme de cancer. Razele X au un efect negativ asupra femeilor insarcinate. Pot aparea deformari ale corpului fatului sau afectiuni grave care pot periclita viata copilului.

Razele (gamma)

Radiaia sau razele gamma (gamma desemneaz litera greceasc ) sunt unde electromagnetice de frecvene foarte mari produse de interaciuni ntre particule subatomice, cum ar fi la dezintegrrile radioactive sau la ciocnirea i anihilarea unei perechi electron - pozitron.Sunt radiatii electromagnetice, de aceeasi natura ca lumina si razele X. Ele au in general o lungime de unda mult mai mica decat acestea din urma si patrund prin urmare mai adanc in materie. In campul magnetic si electric, razele nu sufera fireste nici o deviere. Ele se propaga cu viteza luminii. Razele nu sunt emise niciodata singure, ci insotesc fie emisia unei raze , fie a unei raze . Prin urmare ele sunt de importanta secundara.S-a crezut multa vreme ca emisia uneri gaze (un foton sau o cuanta de energie radianta) insoteste intotdeauna emisia unei particule . Se stie azi ca si emisia razelor este insotita, in unele cazuri, de raze . Pe de alta parte, nu toti atomii emitatori de raze emit raze . Totusi, in majoritatea cazurilor, radiatia , este asociata cu radiatia . Unele raze (precum si unele raze ) nu sunt de origine nucleara, ci provin secundar din invelisul de electroni al atomilor.