Электрамагнітныя ваганні - сутнасць разумення

Ваганне, як катэгорыя фізічных уяўленняў, з'яўляецца адным з асноўных паняццяў фізікі і вызначаецца, у агульным выглядзе, як паўтаральны працэс змены нейкай фізічнай велічыні. Калі гэтыя змены паўтараюцца, то гэта значыць, што ёсць нейкі прамежак часу, праз які фізічная велічыня прымае тое ж самае значэнне. Гэты прамежак часу называюць перыядам ваганні.

А ўласна, чаму ваганні? Ды таму, што калі зафіксаваць значэнне гэтай велічыні скажам ў момант Т1, то ў момант Тх яна прыме ўжо іншае значэнне, скажам, павялічыцца, а яшчэ праз час яна зноў павялічыцца. Але павелічэнне не можа быць вечным, бо для паўтаральнага працэсу, наступіць момант, калі гэтая фізічная велічыня абавязаная паўторыцца, г.зн. зноў прыме такое ж значэнне, як і ў момант Т1, хоць па шкале часу гэта ўжо момант Т2.

Што ж змянілася? Час. Прайшоў адзін часовай адрэзак, які будзе паўтарацца, як часовае адлегласць паміж аднолькавымі значэннямі фізічнай велічыні. А што ж адбылося з фізічнай велічынёй за гэты прамежак часу - перыяд? Ды нічога страшнага, яна проста здзейсніла адно ваганне - прайшла поўны цыкл сваіх змен - ад максімальнага да мінімальнага значэння. Калі ў працэсе змены ад Т1 да Т2 час фіксавалася, то рознасць Т = Т2-Т1 дае колькасную выраз перыяду часу.

Добры прыклад вагальнага працэсу - спружынны ківач. Грузік рухаецца ўверх - уніз, працэс паўтараецца, а значэнне фізічнай велічыні, напрыклад, вышыня ўздыму ківача, вагаецца паміж максімальным і мінімальным значэннем.

Апісанне працэсу ваганні ўключае ў сябе параметры універсальныя для ваганняў любой прыроды. Гэта могуць быць механічныя, электрамагнітныя ваганні і г.д. Пры гэтым заўсёды важна разумець, што вагальны працэс для свайго існавання абавязкова ўключае два аб'екта, кожны з якіх можа прымаць і / або аддаваць энергію - вось тую самую механічную або электрамагнітную, пра якія была гаворка вышэй. У кожны момант часу адзін з аб'ектаў аддае энергію, а другі прымае. Пры гэтым знергия мяняе сваю сутнасць на нешта вельмі падобнае, але не тое. Так, энергія ківача, пераходзіць у энергію сціснутай спружыны, і яны перыядычна змяняюцца ў працэсе ваганні, вырашаючы вечнае пытанне партнёрства - каму каго падымаць-апускаць, г.зн. аддаваць ці назапашваць энергію.

Электрамагнітныя ваганні ўжо ў назве ўтрымліваюць указанне на ўдзельнікаў альянсу - электрычнае і магнітнае поле, а захавальнікамі гэтых палёў служаць добра вядомыя кандэнсатар і індуктыўнасць. Злучаныя у электрычны ланцуг, яны ўяўляюць сабой вагальны контур, у якім перакачка энергіі здзяйсняецца сапраўды гэтак жа, як у ківачы - электрычная энергія кандэнсатара пераходзіць у магнітнае поле індуктыўнасці і назад.

Калі сістэма кандэнсатар-індуктыўнасць прадастаўлена самой сабе і ў ёй паўсталі электрамагнітныя ваганні, то іх перыяд вызначаецца параметрамі сістэмы, г.зн. індуктыўнасцю і ёмістасцю - іншых няма. Кажучы проста, каб «пераліць» энергію з крыніцы, скажам, кандэнсатара (а яшчэ ёсць больш дакладны аналаг яго назвы - «ёмістасць»), у індуктыўнасць, трэба выдаткаваць час прапарцыйнае колькасці назапашанай энергіі, т.е.емкости. Фактычна велічыня гэтай «ёмістасці» і ёсць параметр, ад якога залежыць перыяд ваганняў. Больш ёмістасць, больш энергіі - даўжэй доўжыцца перакачка энергіі, даўжэй перыяд электрамагнітных ваганняў.

Якія ж фізічныя велічыні ўваходзяць у набор, які вызначае апісанне электрамагнітнага поля ва ўсіх яго праявах, у тым ліку і пры вагальных працэсах? Гэта складнікі поля: зарад, сіла току, магнітная індукцыя, напружанне. Варта заўважыць, што электрамагнітныя ваганні - гэта вельмі шырокі спектр з'яў, якія мы, як правіла, рэдка звязваем паміж сабой, хоць гэта тая ж самая сутнасць. І чым жа яны адрозніваюцца? Першае адрозненне любых ваганняў паміж сабой - гэта іх перыяд, сутнасць якога разглядалася вышэй. У тэхніцы і навуцы прынята казаць пра зваротную перыяду велічыні, частаце - колькасці ваганняў у секунду. Сістэмная адзінка вымярэння частоты - герц.

Дык вось, уся шкала электрамагнітных ваганняў - паслядоўнасць частот электрамагнітных выпраменьванняў, якія распаўсюджваюцца ў прасторы.

Умоўна вылучаюць наступныя ўчасткі:

- радыёхвалі - спектральная зона ад 30 кГц да 3000ГГц;

- інфрачырвоныя прамяні - участак больш даўгахвалевага, чым свет, выпраменьвання;

- бачнае святло;

- ультрафіялетавыя прамяні - участак больш караткахвалевага, чым свет выпраменьвання;

- рэнтгенаўскія прамяні;

- гама-прамяні.

Увесь прыведзены дыяпазон выпраменьванняў ўяўляе сабой электрамагнітныя выпраменьвання адзінай прыроды, але рознай частаты. Разбіўка на ўчасткі носіць чыста ўтылітарны характар, які дыктуецца выгодай тэхнічных і навуковых прыкладанняў.