Классификация электромагнитных волн по частотам

Различные части спектра электромагнитного поля характеризуются разными областями значений величины, которую называют частотой f или длиной волны λ. В зависимости от этого параметра, спектр электромагнитных излучений обычно делят на три части, а именно: радиоизлучение (диапазон длин волн до 1 мм), оптическое, включающее в себя инфракрасную, видимую и ультрафиолетовую области и ионизирующее, к которому относят рентгеновское и гамма-излучения (Таблицы 1, 2).

Таблицы 1. Спектр электромагнитных излучений

Таблица 2.Международная классификация электромагнитных

 волн по частотам

Важная особенность ЭМП - это деление его на так называемую "ближнюю " и "дальнюю" зоны.

В "ближней" зоне, или зоне индукции, на расстоянии от источника r < λ ЭМП можно считать квазистатическим. Здесь оно быстро убывает с расстоянием, обратно пропорционально квадрату г² или кубу г³ расстояния. В "ближней" зоне излучения электромагнитная волна еще не сформирована. Для характеристики ЭМП измерения переменного электрического поля Е и переменного магнитного поля Н производятся раздельно. Поле в зоне индукции служит для формирования бегущих составляющих полей (электромагнитной волны), ответственных за излучение.

"Дальняя" зона - это зона сформировавшейся электромагнитной волны, начинается с расстояния < 3λ. В "дальней" зоне интенсивность поля убывает обратно пропорционально расстоянию до источника r ^-1.

В "дальней" зоне излучения устанавливается связь между Е и Н; Е = 377Н, где 377 - волновое сопротивление вакуума, Ом. Поэтому измеряется, как правило, только Е. В российской практике санитарно-гигиенического надзора на частотах выше 300 МГц в "дальней" зоне излучения обычно измеряется плотность потока электромагнитной энергии (ППЭ), или вектор Пойтинга. За рубежом ППЭ обычно измеряется для частот выше 1 ГГц. Обозначается как S, единица измерения Вт/м². ППЭ характеризует величину энергии, теряемой системой за единицу времени вследствие излучения электромагнитных волн.

По временной зависимости величины, характеризующие электромагнитное поле, подразделяются на следующие основные виды:

1) постоянные (не зависящие от времени);

2) гармонические колебания;

3) произвольные периодические колебания;

4) импульсы;

5) шумы;

6) модулированные колебания.

В отличие, например, от акустических полей, которые представляют собой зависимость некоторой одной скалярной величины от времени, электромагнитное поле является более сложным объектом, так как описывается двумя векторными величинами E(r,t) и H(r,t).

Постоянное электрическое поле часто называют электростатическим. Оно создается заряженными диэлектрическими или металлическими телами. Графически структуру электрического поля принято изображать при помощи силовых линий, к которым вектор напряженности электрического поля касателен в каждой точке. Каждая силовая линия начинается на положительном заряде и заканчивается на отрицательном или уходит в бесконечность. Густота силовых линий качественно характеризует модуль напряженности электрического поля.

Как уже отмечалось выше, напряженность электрического (магнитного) поля является векторной функцией времени и координат, и измерение ее в каждый момент времени и в каждой точке пространства не реально, да в этом и нет необходимости. Поэтому, когда говорят об измерении напряженности переменного электрического (магнитного) поля, то подразумевают, что речь идет об измерении одного или нескольких скалярных параметров напряженности электрического (магнитного) поля или электромагнитной волны.

Для характеристики периодических электромагнитных колебаний используют следующие параметры:

1) среднее квадратическое значение напряженности электрического поля E_s(r);

2) среднее квадратическое значение проекции напряженности электрического поля на заданное направление;

3) средние квадратические значения напряженности магнитного поля и магнитной индукции;

4) средняя плотность потока энергии электромагнитного поля в плоской волне.