Эффект наблюдателя в квантовой физике

Эффект наблюдателя простыми словами

В квантовой механике термин «наблюдатель» используется в значении, когда мы что-то измеряем. Если в макромире нам достаточно применить какой-либо измерительный прибор (например, нам нужно узнать длину простого карандаша — мы используем для этой цели линейку), чтобы узнать точное или приблизительное значение, то в микромире любая попытка наблюдения (измерения) изменит квантовую систему.

Объяснение эффекта наблюдателя простыми словами.

Проще всего это демонстрируется при помощи мысленного эксперимента Эрвина Шрёдингера.

Визуализация мысленного эксперимента Шредингера

Более поздние исследования показали, что наблюдение как изменение свойств объектов микромира распространяется не только на одну конкретную частицу, но и на другие объекты, находящиеся во взаимодействии с ней. Из этого следует эффект квантовой запутанности. Вкратце это:

Природа магнетизма

Согласно одной из легенд, когда-то давным-давно жил в Греции пастух по имени Магнес. И вот шел он как-то со своим стадом овец, присел на камень и обнаружил, что конец его посоха, сделанный из железа, стал притягиваться к этому камню. С тех пор стали называть этот камень магнетит в честь Магнеса. Этот камень представляет из себя оксид железа.

Если такой камень положить на деревянную доску на воду или подвесить на нитке, то он всегда выстраивался в определенном положении. Один его конец всегда показывал на СЕВЕР, а другой  — на ЮГ.

Этим свойством камня пользовались древние цивилизации. Поэтому, это был своего рода первый компас. Потом уже стали обтачивать такой камень и делать из разные фигурки. Например, так выглядел китайский древний компас, ложка которого была сделана из того самого магнетита. Ручка у этой ложки всегда показывала на ЮГ.

Ну а далее дело шло за практичностью и маленькими габаритами. Из магнетита вытачивали маленькие стрелки, которые подвешивали на тонкую иглу посередине. Так стали появляться первые малогабаритные компасы.

Древние цивилизации, конечно, не знали еще что такое север и юг. Поэтому, одну сторону магнетита они назвали северным полюсом (North), а противоположный конец — южным (South). Названия на английском очень легко запомнить, если кто смотрел американский мультфильм «Южный парк», он же Сауз (South) парк).

Длина волны

Это самая важная характеристика для волны. Ей называется расстояние между двумя точками этой волны, колеблющихся в одной фазе. Если проще, то это расстояние между двумя «гребнями».

Обозначается эта величина буквой λ и измеряется в метрах.

Еще длиной волны можно назвать расстояние, пройденное волной, за один период колебания.

Период

Период — это время, за которое происходит одно колебание. То есть, если дано время распространения волны и количество колебаний, можно рассчитать период.

Формула периода колебания волны T = t/N T — период t — время N — количество колебаний

Для электромагнитных волн есть целая шкала длин волн. Она показывает длину волны и частоту для разных типов электромагнитных волн.

Частота

Частота — это величина, обратно пропорциональная периоду. Она определяет, сколько колебаний в единицу времени совершила волна.

Формула частоты колебания волны υ = N/t = 1/T υ — частота t — время N — количество колебаний T — период

Скорость

Также важной характеристикой распространения волны является ее скорость. Чтобы вывести формулу скорости через длину волны, нужно вспомнить формулу скорости из кинематики — это раздел физики, в котором изучают движение тел без учета внешнего воздействия

Чтобы вывести формулу скорости через длину волны, нужно вспомнить формулу скорости из кинематики — это раздел физики, в котором изучают движение тел без учета внешнего воздействия.

Формула скорости 𝑣 = S/t 𝑣 — скорость [м/с] S — путь t — время

Переходя к волнам, можно провести следующие аналогии:

• путь — длина волны
• время — период

А для скорости даже аналогия не нужна — скорость и Африке скорость.

Формула скорости волны 𝑣 = λ/T 𝑣 — скорость [м/с] λ — длина волны T — период

Для электромагнитной волны скорость равна скорости света — 𝑣 = 3*10^8 м/с. Поэтому формулу скорости чаще всего используют для нахождения из нее длины волны или периода.

Задачка

Определить цвет освещения, проходящий расстояние, в 1000 раз больше его длины волны за 2 пс.

Решение:

Для начала переведем 2 пикасекунды в секунды — это 2*10^-12 с.

Теперь возьмем формулу скорости

𝑣 = S/t

По условию S = 1000λ

То есть

𝑣 = 1000λ/t

Выражаем длину волны

λ = 𝑣t/1000

Подставляем значения скорости света и известного нам времени:

λ = 3*108* 2*10-121000 =600 нм

И соотносим со шкалой видимого света

Из шкалы видно, что длине волны в 600 нм соответствует оранжевый цвет излучения.

Ответ: цвет освещения при заданных условиях будет оранжевым.

Рубрика «Разрушаем мифы»

А теперь давайте немного о распространенных заблуждениях. Присаживайтесь поудобнее — этот разговор, к сожалению, не на пару минут.

Миф 1. Вышки 5G вредны для нашего здоровья

Одна из теорий против 5G гласит, что новый тип связи может стать причиной раковых заболеваний. Справедливости ради — такие же обвинения не раз поступали в адрес 2G, 3G, 4G и более ранних поколений беспроводных сетей.

Стандарт 5G может использовать разные частотные диапазоны. Как правило, это низкий диапазон 600 МГц, а также средние частоты 2,5 ГГц, 3,5 ГГц и 3,7–4,2 ГГц.

В России «Государственная комиссия по радиочастотам» (ГКРЧ) рекомендует для выделения и использования под 5G частотный диапазон 27,1-27,5 ГГц. Американским операторам также скоро будут доступны диапазоны 37 ГГц, 39 ГГц и 47 ГГц.

Диапазон от 30 ГГц (миллиметровые волны) относится к так называемому спектру крайне высоких частот — и именно он вызывает большинство опасений по поводу вреда 5G для здоровья человека. Все еще недостаточно исследований, которые изучают влияние высоких частот на организм.

Тем не менее, известно, что даже в верхнем диапазоне излучение 5G не обладает достаточной энергией для разрушения человеческой ДНК или влияния на клетки. А значит, не может вызвать рак и не представляет опасность для нашего организма. По этой же причине нельзя верить в теорию, что 5G убивает птиц — этому излучению просто не хватит сил, чтобы кого-то убить.

К опасному излучению относятся волны, распространяемые на частотах от 30 ПГц (петагерц) — утрафиолетовые, рентгеновские и гамма-лучи. Они могут влиять на атомную структуру клеток и разрывать химические связи в ДНК. Именно поэтому, например, врачи советуют избегать долгого пребывания на солнце.

Миф 2. Шапочки из фольги защищают от вредного излучения

Кстати, они наоборот любую электромагнитную волну усиливают. Это доказали студенты из MIT (Массачусетский технологический институт), которые исследовали это опытным путем.

Ребята установили антенну в четырех частях от головы добровольцев: на лбу, затылке, висках и в районе мозга. И сравнивали показатели радиосигнала в шапочке для фольги и без нее. Оказалось, что сигнал не ослабляется, а усиливается. Так что шапочка вас не спасет от вредного излучения, а наоборот — только усилит сигнал.

Миф 3. Микроволновки убивают еду, и она становится неживой

Электромагнитный фон возле СВЧ-печей выше больше, чем природный более, чем в миллион раз, но вреда человеку не наносит. Санитарные требования к этим приборам очень жёсткие, поэтому опасности микроволновка не представляет. Например, благодаря системе блокировки дверцы генерация микроволнового излучения прекращается, когда дверца открыта. Также в микроволновке обязательно должна быть система защиты от утечки излучения. Гораздо опаснее электромагнитные излучения от солнца или солярия, потому что там есть ультрафиолет, который легко повреждает клетки кожи человека.

Продукты становятся теплее за счёт нагревания в них воды. И когда мы их греем, могут образовываться радикалы — но это происходит при любом способе теплового воздействия. Например, при жарке могут образовываться ещё и канцерогены.

Наш организм способен бороться с небольшим количеством «вредных» радикалов благодаря иммунитету. При нагревании пищи образуется то количество радикалов, с которым организм способен бороться, поэтому ничего страшного ни в микроволновке, ни в кастрюле, в которой вы греете суп, нет.

Степени проявления

Для кого-то расстройство, со слов самих больных, становится настоящим адом, кошмарным сном, при котором не удается проснуться. Тогда как на других оно мало отражается.

Существует несколько степеней развития заболевания:

• легкая – приступы случаются редко и практически не меняют привычный уклад жизни паникера. Он предпочитает обходить стороной места, где с ним случается приступ, но делает это непринужденно, не затрагивая своих интересов;
• средняя – если паникеру доподлинно известно, что скоро он окажется в ситуации, способной спровоцировать приступ. Уже за несколько дней он начинает беспокоиться и переживать. Его терзают страхи и тревожность, он нервничает, становится напряженным и раздражительным. Но стоит ему пережить роковой час, и он снова становится жизнерадостным человеком;
• тяжелая – больной постоянно находится в раздумьях и в страшном ожидании очередного приступа. Порой он начинает опасаться даже самых безобидных вещей, боится выйти из подъезда – вдруг ему на голову упадет кирпич, или мыться в душе, боясь поскользнуться в мокрой ванне. Удел таких больных – социальная изоляция и одиночество. При этой степени расстройства случаются флешбэки, когда больной мысленно и эмоционально переживает прошедшие приступы. И это провоцирует страх их повторения.

Несмотря на то, что паническое расстройство – распространенное явление, обществом оно воспринимается тяжело. Многие считают этих людей слабовольными либо симулянтами, сетуют на то, что они не могут держать себя в руках, хотя на самом деле приступ панической атаки неподвластен разуму. Поэтому часто больные испытывают неловкость, стесняются своего поведения в приступный период. Нагнетает обстановку и то, что им тяжело справиться с атакой. И человек на фоне этого начинает избегать людей, даже увольняется с работы, вводит себя в глубокое депрессивное состояние.

Паническое расстройство – это не что иное, как страх и тревога, гипертрофированные в сознании человека. Постепенно осознавая это, овладевая навыками самопомощи и пользуясь помощью адекватного специалиста, избавиться от пугающего расстройства вполне реально.

Релятивистский эффект Доплера

В отличие от классического эффекта Доплера при распространении электромагнитных волн в вакууме для расчета эффекта Доплера следует применять СТО и учитывать релятивистское замедление времени. Пусть света – с, v – скорость источника относительно приемника, тета – угол между направлением на источник и вектором скорости, связанным с системой отсчета приемника. Тогда формула для релятивистского эффекта Доплера будет иметь вид:

Сегодня мы рассказали о важнейшем эффекте нашего мира – эффекте Доплера. Хотите научиться решать задачи на эффект Доплера быстро и легко? Спросите у специалистов студенческого сервиса, и они охотно поделятся своим опытом! А в конце — еще немного про теорию Большого взрыва и эффект Доплера.

Как образуется ЭДС

Идеальный источник ЭДС – генератор, внутреннее сопротивление которого равно нулю, а напряжение на его зажимах не зависит от нагрузки. Мощность идеального источника ЭДС бесконечна. Реальный источник ЭДС, в отличие от идеального, содержит внутреннее сопротивление Ri и его напряжение зависит от нагрузки (рис. 1., б), а мощность источника конечна. Электрическая схема реального генератора ЭДС представляет собой последовательное соединение идеального генератора ЭДС Е и его внутреннего сопротивления Ri.

Будет интересно Что такое электрическое поле: объяснение простыми словам

На практике для того чтобы приблизить режим работы реального генератора ЭДС к режиму работы идеального, внутреннее сопротивление реального генератора Ri стараются делать как можно меньше, а сопротивление нагрузки Rн необходимо подключать величиной не менее чем в 10 раз большей величины внутреннего сопротивления генератора, т.е. необходимо выполнять условие: Rн >> Ri

Для того чтобы выходное напряжение реального генератора ЭДС не зависело от нагрузки, его стабилизируют применением специальных электронных схем стабилизации напряжения. Поскольку внутреннее сопротивление реального генератора ЭДС не может быть выполнено бесконечно малым, его минимизируют и выполняют стандартным для возможности согласованного подключения к нему потребителей энергии. В радиотехнике величины стандартного выходного сопротивления генераторов ЭДС составляют 50 Ом (промышленный стандарт) и 75 Ом (бытовой стандарт).

Например, все телевизионные приемники имеют входное сопротивление 75 Ом и подключены к антеннам коаксиальным кабелем именно такого волнового сопротивления. Для приближения к идеальным генераторам ЭДС источники питающего напряжения, используемые во всей промышленной и бытовой радиоэлектронной аппаратуре, выполняют с применением специальных электронных схем стабилизации выходного напряжения, которые позволяют выдерживать практически неизменное выходное напряжение источника питания в заданном диапазоне токов, потребляемых от источника ЭДС (иногда его называют источником напряжения).

На электрических схемах источники ЭДС изображаются так: Е — источник постоянной ЭДС, е(t) – источник гармонической (переменной) ЭДС в форме функции времени. Электродвижущая сила Е батареи последовательно соединенных одинаковых элементов равна электродвижущей силе одного элемента Е, умноженной на число элементов n батареи: Е = nЕ.

Постоянный ток и ЭДС.

Виды и классификация галлюцинаций

1. Гипнопомпические – возникают при пробуждении, гипнагогические – возникают при засыпании. Состояние между сном и бодрствованием является провоцирующим фактором для галлюцинаций. Такие галлюцинации нередко возникают при эмоциональных переживаниях, на начальной стадии алкогольного делирия.
2. Рефлекторные – они появляются в результате воздействия определенного раздражителя, но не смешиваются с ним. Например, человек слышит чей-то голос на фоне работы холодильника. Когда прибор затихает, голос тоже исчезает.
3. Галлюцинации в результате сенсорной депривации – они возникают у пациентов, которые, к примеру, потеряли зрение.
4. Психогенные – возникают на фоне психотравмирующих обстоятельств. Например, у матери, которая похоронила маленького ребенка. Она может слышать его голос, видеть образ на улице.

• Слуховые галлюцинации. Люди со слуховыми галлюцинациями слышат голоса в голове, это может быть диалог нескольких людей, а могут быть комментирующие поведение человека один или два голоса. Иногда голоса могут отдавать приказы – не отвечать на вопросы, налить воду в ванну, причинить кому-то вред.
• Визуальные галлюцинации. Часто проявляются на фоне органического поражения головного мозга. Человек видит несуществующие образы, предметы, людей, животных, мифических персонажей и даже целые события.
• Тактильные галлюцинации. Человеку кажется, что к нему прикасается кто-то невидимый, он может ощущать ползание, шевеление под кожей, царапание, уколы.
• Обонятельные галлюцинации. Человек ощущает странные запахи, которые исходят от предметов, людей или него самого.
• Вкусовые галлюцинации. Человек может чувствовать странный привкус, не свойственный тому или иному блюду.
• Висцеральные галлюцинации. Ощущение инородного тела или живого существа внутри: змей, червей, вшитых чипов, дополнительных органов.
• Моторные галлюцинации. Человеку кажется, что его голова раскачивается, пальцы сжимаются в кулак, он выполняет какие-то действия, хотя при этом лежит в кровати. Нередко встречаются явления так называемого «письменного автоматизма», когда человеку кажется, что его рукой движет невидимая сила, он пишет не задумываясь, полагая, что таким образом с ним общается бог или какое-то мифическое существо.

1. Истинные галлюцинации. Они неотличимы от реальности. Когда человек слышит галлюцинаторный голос, он воспринимает его как реальный. Насекомые в галлюцинациях тоже выглядят как живые. Для пациента все образы и голоса реальные, причем настолько, что даже после психоза они не могут отличить, где была реальность, а где – болезнь. Нередко такие галлюцинации требуют активных действий, определенной реакции. Человек видит, что на него нападают другие люди или животные, и начинает спасаться бегством или вступать в бой. Такой тип галлюцинаций чаще встречается при алкогольном делирии, при экзогенных видах психозов (те, которые спровоцированы внешними факторами).
2. Псевдогаллюцинации. Они больше похожи на определенные образы и представления, на результат фантазии пациента. Они характеризуются устойчивостью, деталями, красочностью и тем, что наступают непроизвольно. В большей степени у таких пациентов формируются бредовые идеи – они уверены, что кто-то их преследует, хочет воздействовать на расстоянии.

Магнитные линии и магнитный поток

Вокруг магнита экспериментальным путем были обнаружены магнитные силовые линии. Эти магнитные линии создают так называемое магнитное поле.

Как вы могли заметить на рисунке, концентрация магнитных силовых линий на самых краях магнита намного больше, чем в его середине. Это говорит о том, что магнитное поле является более сильным именно на краях магнита, а в его середине практически равна нулю. Направлением магнитных силовых линий считается направление от севера к югу.

Ошибочно считать, что магнитные силовые линии начинают свое движение от северного полюса и заканчивают свой век на южном. Это не так. Магнитные линии — они замкнуты и непрерывны. В магните это будет выглядеть примерно так.

Если приблизить два разноименных полюса, то произойдет притягивание магнитов

Если же приблизить одноименными полюсами, то произойдет их отталкивание

Итак, ниже важные свойства магнитных силовых линий.

• Магнитные линии не поддаются гравитации.
• Никогда не пересекаются между собой.
• Всегда образуют замкнутые петли.
• Имеют определенное направление с севера на юг.
• Чем больше концентрация силовых линий, тем сильнее магнитное поле.
• Слабая концентрация силовых линий указывает на слабое магнитное поле.

Магнитные силовые линии, которые образуют магнитное поле, называют также магнитным потоком.

Итак, давайте рассмотрим два рисунка и ответим себе на вопрос, где плотность магнитного потока будет больше? На рисунке «а» или на рисунке «б»?

Видим, что на рисунке «а» мало силовых магнитных линий, а на рисунке «б» их концентрация намного больше. Отсюда можно сделать вывод, что плотность магнитного потока на рисунке «б» больше, чем на рисунке «а».

В физике формула магнитного потока записывается как

где

Ф — магнитный поток, Вебер

В — плотность магнитного потока, Тесла

а — угол между перпендикуляром n (чаще его зовут нормалью) и плоскостью S, в градусах

S — площадь, через которую проходит магнитный поток, м2

Что же такое 1 Вебер? Один вебер — это магнитный поток, который создается полем индукцией 1 Тесла через площадку 1м2 расположенной перпендикулярно направлению магнитного поля.

Характерные черты расстройства

Симптомы расстройства можно поделить на две группы. К первой мы отнесем признаки непосредственно панической атаки, заставляющие испытывать человека тревогу и страх, а также неприятные ощущения в теле.

Вторая группа симптомов относится к проявлению сформированного расстройства в общем. В ее состав входит множество признаков. Они сопровождают не всех и не всегда, и проявляются в разной степени.

Главный признак панического состояния – формирование так называемого охранного поведения.

Паническая атака обходится больному большим эмоциональным напряжением, психическим истощением. Перенеся цепочку таких приступов, у человека появляется выжидательная позиция. Он с опаской ждет повторения атаки. А, ожидание, как известно, хуже, чем само событие. Оно сопровождается состоянием повышенной тревожности, как будто что-то вот-вот случится. Казалось бы, приступ отступил, и самое время расслабиться. Но состояние тревоги сохраняется.

Некоторые паникеры путают такое положение дел с самим приступом. И рассказывают, что он длится у них несколько дней. Это ошибочно, поскольку приступный период способен продолжаться максимум пару часов.

Другой важный признак расстройства – формирование фобий. И прежде всего, это страх умопомешательства и смерти. Такие фобии сопровождают практически каждого паникера. Однако они абсолютно бесперспективны.

Страх лишиться рассудка, перестать себя контролировать и адекватно вести себя часто сопряжен с беспокойством заполучить шизофрению. Но нужно успокоить тех, кто терзается такими мыслями: больной шизофренией не будет беспокоиться о том, что он сходит с ума.

Страх смерти также иллюзорен. Те вегетативные нарушения, которые испытывает больной во время атаки, никак не являются смертельными, хотя некоторые дискомфортные ощущения они все-таки оставляют. Это может быть ощущение тяжести в голове, чувство напряжения в груди, боли в сердце. Из-за чего способны возникнуть мысли о наличии соматического заболевания.

Паническое расстройство могут сопровождать и страхи, откладывающие отпечаток на социальной жизни больного. Сюда, в первую очередь, относят страх открытого (агорафобия) или закрытого пространства, боязнь езды в лифте, авиаперелетов, публичных выступлений и т.д. Как правило, фобии формируются, отталкиваясь от ситуации, в которой впервые возник приступ атаки.

Парень, страдающий расстройством уже около 10 лет, в начале его зарождения боялся выходить на улицу. Он целый год просидел дома. Друзья приносили ему еду и уносили мусор.

Разновидности

Современная психология разделяет несколько форм синдрома деперсонализации, отличающихся между собой своеобразием восприятия окружающего мира и себя:

1. Аутопсихическая деперсонализация – обостренное ощущения своего «Я», нарастание ощущения его утраты. Человеку кажется, что в нем живет, чувствует себя вольготно и действует по-своему какой-то незнакомец. Такое раздвоение заставляет страдать и испытывать дискомфорт, отвергать себя же. Социальные контакты затруднены.
2. Аллопсихическая деперсонализация – дереализация. Окружающее воспринимается как сновидение, мир видится, как сквозь мутное стекло. Все кажется чужим и враждебным: звуки гулкие, предметы – нечеткие, люди – на одно лицо. Мысли и движения автоматические, дезориентация, дежавю.
3. Анестетическая деперсонализация — повышается внутренняя ранимость при совершенной внешней бесчувственности.
4. Соматопсихическая деперсонализация, характеризующаяся патологическим восприятием своего тела и его функций. Она самая необычная: человеку кажется, что у него нет волос или отсутствует одежда, части тела видоизменились и живут своей отдельной жизнью. Прием пищи затруднен — горло «не хочет» проталкивать еду, нет желания питаться. Меняются вкусовые ощущения, чувствительность снижается к температуре воздуха и воды.

Формулировка и объяснение закона Ома

Закон немецкого учителя Георга Ома очень прост. Он гласит:

Георг Ом вывел этот закон экспериментально (эмпирически) в 1826 году. Естественно, чем больше сопротивление участка цепи, тем меньше будет сила тока. Соответственно, чем больше напряжение, тем и ток будет больше.

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Данная формулировка закона Ома – самая простая и подходит для участка цепи. Говоря «участок цепи» мы подразумеваем, что это однородный участок, на котором нет источников тока с ЭДС. Говоря проще, этот участок содержит какое-то сопротивление, но на нем нет батарейки, обеспечивающей сам ток.

Если рассматривать закон Ома для полной цепи, формулировка его будет немного иной.

Пусть  у нас есть цепь, в ней есть источник тока, создающий напряжение, и какое-то сопротивление.

Закон запишется в следующем виде:

Объяснение закона Ома для полой цепи принципиально не отличается от объяснения для участка цепи. Как видим, сопротивление складывается из собственно сопротивления и внутреннего сопротивления источника тока, а вместо напряжения в формуле фигурирует электродвижущая сила источника.

Кстати, о том, что такое что такое ЭДС, читайте в нашей отдельной статье.

история

Историческая иллюстрация защитной одежды, которая должна защищать от волн радиотелеграфов.

Опасения по поводу возможного вредного воздействия высоковольтных линий и электромагнитных полей на окружающую среду и людей не новы и существуют с начала технического использования в середине 19 века, как следующий пример из области зарождения электроэнергии. инженерные шоу :

В 1890 году чиновникам Главного королевского управления в Баварии было запрещено присутствовать на церемонии открытия первой немецкой электростанции переменного тока, Elektricitäts-Werke Reichenhall , или входить в машинное отделение. Первая общественная электростанция в Баварии использовалась для освещения общественных мест в Бад-Райхенхалле , и причиной запрета было высокое напряжение 2  кВ , что было уникальным для того времени . В то же время при работе с высоким напряжением, безусловно , существуют специальные правила техники безопасности, чтобы избежать несчастных случаев с электрическим током , поскольку они стандартизированы сегодня, среди прочего, в пяти правилах безопасности и в правилах, таких как работа под напряжением .

С появлением первой и ее телеграфных станций возникли опасения по поводу технических предшественников сегодняшних базовых станций из области коммуникационных технологий . В апреле 1911 года, например, американский журнал «Атланта Конституция» сообщил о возможной опасности волн радиотелеграфов, которые, помимо потери зубов, также должны со временем привести к выпадению волос и свести людей с ума.

— Рольф Хенсингмюллер :

В качестве лекарства была предложена защитная одежда, похожая на плащ. Он должен защищать пользователя от вредного воздействия волн от радиотелеграфов:

— Рольф Хенсингмюллер : Конституция Атланты, стр. C6, 30 апреля 1911 г.

Спектральный состав света

Как показал в своих экспериментах английский естествоиспытатель Ньютон, обычный белый свет – это набор многих цветов, то есть волн с различной длиной, которые в результате взаимодействия складываются в один белый. Длина волн видимого спектра лежит в диапазоне 380-780 нанометров. 

Наука смогла доказать, что практически любой вариант излучения не является монохроматичным – то есть, состоящим из волн только одной длины. Почти любой источник света испускает определенный спектр излучения, в котором есть разброс по длинам волн.

Если излучение имеет более короткие волны, нежели 380 нм, то они относятся к ультрафиолетовому свету, если большие 780 нм – инфракрасному. За их пределами сверху и снизу есть и другие типы излучения: гамма-лучи, рентгеновские волны, микроволновой диапазон.

Волновые свойства света

То, что свет – это волна излучения с определенными волновыми свойствами, начали предполагать многие ученые еще в 17-18 веках. Опыты Юнга, Френеля, Ньютона явственно показали, что волновые характеристики выражаются в двух ключевых явлениях: дифракции и интерференции. Именно они имеют значения при доказательстве того, что мы имеем дело с волной.

Луч видимого диапазона излучения способен как бы огибать препятствия любой формы и засвечивать даже ту область, которая якобы находится в тени. Отклонение от прямолинейного распространения, которое невозможно для твердых частиц, получило название дифракции.

Также доказано, что излучение может накладываться друг на друга и как бы дополнять волны аналогичной природы, либо же «тушить», уменьшать их интенсивность. Это явление получило название интерференции. 

Оно активно применяется, к примеру, при производстве автомобильных фар – в их стеклах есть специальная фактура, которая позволяет использовать интерференцию и максимально увеличивать интенсивность свечения.

Но утверждение, что свет – это только волна, также находит протесты. Так как другие опыты, скажем, русского ученого Вавилова, показывают, что ему свойственна двойственная характеристика.

Закон электромагнитной индукции

Закон электромагнитной индукции (закон Фарадея) звучит так:

ЭДС индукции в замкнутом контуре равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром.

Математически его можно описать формулой:

Закон Фарадея Ɛi — ЭДС индукции ΔФ/Δt — скорость изменения магнитного потока [Вб/с]

Знак «–» в формуле позволяет учесть направление индукционного тока. Индукционный ток в замкнутом контуре всегда направлен так, чтобы магнитный поток поля, созданного этим током сквозь поверхность, ограниченную контуром, уменьшал бы те изменения поля, которые вызвали появление индукционного тока.

Если контур состоит из ​N витков (то есть он — катушка), то ЭДС индукции будет вычисляться следующим образом.

Закон Фарадея для контура из N витков Ɛi — ЭДС индукции ΔФ/Δt — скорость изменения магнитного потока [Вб/с] N — количество витков

Сила индукционного тока в замкнутом проводящем контуре с сопротивлением ​R​:

Закон Ома для проводящего контура Ɛi — ЭДС индукции I — сила индукционного тока R — сопротивление контура

Если проводник длиной l будет двигаться со скоростью ​v​ в постоянном однородном магнитном поле с индукцией ​B​ ЭДС электромагнитной индукции равна:

ЭДС индукции для движущегося проводника Ɛi — ЭДС индукции B — магнитная индукция v — скорость проводника [м/с] l — длина проводника

Возникновение ЭДС индукции в движущемся в магнитном поле проводнике объясняется действием силы Лоренца на свободные заряды в движущихся проводниках. Сила Лоренца играет в этом случае роль сторонней силы.

Движущийся в магнитном поле проводник, по которому протекает индукционный ток, испытывает магнитное торможение. Полная работа силы Лоренца равна нулю.

Количество теплоты в контуре выделяется либо за счет работы внешней силы, которая поддерживает скорость проводника неизменной, либо за счет уменьшения кинетической энергии проводника.

Изменение магнитного потока, пронизывающего замкнутый контур, может происходить по двум причинам:

• вследствие перемещения контура или его частей в постоянном во времени магнитном поле. Это случай, когда проводники, а вместе с ними и свободные носители заряда, движутся в магнитном поле
• вследствие изменения во времени магнитного поля при неподвижном контуре. В этом случае возникновение ЭДС индукции уже нельзя объяснить действием силы Лоренца. Явление электромагнитной индукции в неподвижных проводниках, возникающее при изменении окружающего магнитного поля, также описывается формулой Фарадея

Таким образом, явления индукции в движущихся и неподвижных проводниках протекают одинаково, но физическая причина возникновения индукционного тока оказывается в этих двух случаях различной:

• в случае движущихся проводников ЭДС индукции обусловлена силой Лоренца
• в случае неподвижных проводников ЭДС индукции является следствием действия на свободные заряды вихревого электрического поля, возникающего при изменении магнитного поля.