Понятие, природа и свойства электромагнитных волн

Волна – явление, при котором с течением времени изменяются физические свойства какого-либо поля или среды (возмущение среды) и распространяется энергия в данном поле (излучение). Волна – это изменение некоторой совокупности физических характеристик поля (среды), т.е. возмущение, происходящее в какой-либо среде, воздействующее на физико-химические свойства этой среды, а также на свойства объектов, находящихся в этой среде, и распространяющее кванты энергии. Волна тесно связана с такими движениями, при которых частицы через каждый определенный путь и каждый определенный интервал времени возвращаются в исходную точку движения, т.е. с колебательными движениями. Однако главным отличием колебательных движений от волновых является характер перемещения частиц, материи или энергии в пространстве. При колебательных движениях энергия перемещается и переходит из одной формы в другую, но не распространяется в пространстве вне амплитуды колебания. Волна или волновое движение характеризуется распространением энергии по среде. В зависимости от среды классифицируют: электромагнитные волны (радиоволны, свет, рентгеновские лучи), упругие волны (звук и сейсмические волны), электромагнитные волны, распространяющие в плазме, гравитационные волны, волны на поверхности среды. В методе исследования документов используют электромагнитные волны.

Природа любого волнового действия определяется физическими (а также химическими) свойствами и изменениями, происходящими в той среде, в которой данные волны транспортируют энергию. Средой, в которой распространяются электромагнитные волны называют электромагнитное поле. Это поле возбуждается переменными электрическими, эквивалентными и магнитными токами и способно существовать отдельно от своего источника, т.е. отделяться от него. Как уже было сказано выше, волны распространяют энергию по пространству, в связи с чем расширяется и электромагнитное поле.

Излучение — это процесс формирования электромагнитного поля, при котором происходит передача энергии в форме волн или частиц через пространство или через материальную среду.

Базовыми свойствами электромагнитных волн являются длина волны, частота волны, интенсивность (амплитуда) колебательного движения. Длиной волны называют пространственную характеристику волны, которая обозначает расстояние между двумя точками в пространстве, находящихся на соответствующем расстоянии в разных периодах колебательного движения.

Частота волн. Частотой волны называют соотношение количества повторений (периодов в колебании) на единицу времени. Частота более значимая характеристика при исследовании периодических электромагнитных волн. Единицей измерения частоты в Международной системе единиц (СИ) является герц, названный в честь немецкого физика Генриха Герца. Физический смысл частоты функции состоит в содержании той энергии, которой транспортирует волна. Например, чем частота звуковой волны больше, тем больше энергии транслирует волна, следовательно, тем сильнее звук. Частоту можно определить, как количество «гребней» (интервалов, в которых значение функции являются положительными по оси ординат), проходящих в течении единицы времени.

Амплитуда — наибольшее значение, которое принимает какая-либо величина, изменяющаяся по гармоническому закону. По своей сути амплитудой называют максимально возможное смещение в колебательном или волновом движении величины от ее среднего значения. Так как различные при исследовании различных волн под средним значением определяют разные величины, то и более конкретное определение амплитуды разнится в разделах физики. Для исследования электромагнитных волн амплитудой называют значение напряжения электрического и магнитного поля.