Coolelectrics.ru

Далее следует отметить частоты 50—60 герц. Они обычно составляют нижнюю границу полосы частот, воспроизводимой нашими громкоговорителями, во всяком случае хорошими громкоговорителями. Кроме того, они являются наиболее распространенными частотами осветительных сетей переменного тока.

Верхний предел полосы звуковых частот находится около 16 х 10? герц. Более высоких частот человеческое ухо обычно не воспринимает. Далее начинается область ультразвуковых частот, обладающих многими замечательными свойствами. Область применения механических колебаний ультразвуковой частоты быстро расширяется. Ультразвуковые эхолоты, гидролокаторы, дефектоскопы стали обычными техническими приборами. В самых разнообразных установках используется дробящее действие ультразвука. Применения ультразвука весьма разнообразны: от ультразвуковых микроскопов до стирки белья ультразвуком. Механические колебания ультразвуковой частоты создаются, как правило, электрическими средствами, поэтому электрические колебания этой частоты применяются чрезвычайно широко.

Трудно назвать какую-либо определенную верхнюю границу ультразвуковых частот. Наиболее распространено использование частот примерно до 10? герц, но уже получены и постепенно находят практическое применение и более высокие частоты, вплоть до нескольких мегагерц.

Электрические колебания представляют собой колебания электрических зарядов в проводниках. При частотах, начиная с самых низких инфразвуковых и кончая десятками тысяч герц, эти колебания сопровождаются возникновением в окружающем пространстве переменных электрических и магнитных полей, действие которых проявляется на сравнительно небольшом расстоянии. Этими полями пользуются, например, для трансформирования тока и напряжения.

При более высоких частотах, начиная примерно с 10? герц, начинает сказываться интереснейшая особенность: образовавшееся в пространстве возле проводника электромагнитное поле при определенных условиях отрывается от него и распространяется со скоростью света, унося с собой определенную энергию. Такое «оторвавшееся» от проводника поле мы называем радиоволнами. Радиоволны имеют такую же частоту, как и вызвавшие их электрические колебания. В настоящее время изучены и так или иначе используются радиоволны, а следовательно, и электрические колебания до частот порядка 10?? герц (миллиметровые радиоволны).
Важнейшим рубежом в таблице колебаний являются частоты 10??—10?? герц. Механические колебания до этого рубежа совершаются большими массами вещества, действующими как одно целое. Механические колебания более высоких частот относятся уже к разряду тепловых колебаний, которыё совершают отдельные молекулы и атомы. Эти колебания сопровождаются излучением наиболее длинноволновых инфракрасных (тепловых) лучей, т. е. колеблющиеся молекулы или атомы являются, таким образом, источником электромагнитных волн.

Более короткие инфракрасные лучи возбуждаются уже в результате внутриатомных процессов, а именно при переходе электронов с более удаленных от ядра оболочек на оболочки, более близкие к ядру. Получение атомом какого-то количества энергии, например в результате столкновения с другой частицей, приводит к перескакиванию электронов с ближних к ядру оболочек на более отдаленные (чем дальше оболочка от ядра, тем большей энергией обладают находящиеся на ней электроны). Однако электроны не удерживаются там долго и возвращаются обратно на «свою» оболочку, отдавая излишек энергии в виде излучения. Электроны наружных оболочек отдают эту излишнюю энергию в виде инфракрасного и светового излучения, электроны оболочек, находящихся ближе к ядру, — в виде излучения ультрафиолетовых и рентгеновских лучей.

Наиболее высокочастотными механическими колебаниями являются колебания отдельных атомов в молекулах и электронов в атомах. Эти колебания сопровождаются излучением ультрафиолетовых и рентгеновских лучей. Еще более высокочастотными электромагнитными волнами являются гамма-лучи. Они возбуждаются не в результате перехода электронов с одной оболочки на другую, а в результате процессов, происходящих в атомном ядре. Некоторые ядерные процессы сопровождаются выбрасыванием из ядра альфа- и бета-частиц (ядер гелия и электронов) и излучением гамма-лучей.

Замыкают таблицу электромагнитных колебаний космические лучи. Это может вызвать недоумение. Ведь космические лучи представляют собой поток материальных частиц, несущихся в космическом пространстве с огромной скоростью. Почему же они попали в рубрику электромагнитных колебаний?
Здесь мы сталкиваемся с одной из многих интересных загадок. Движущиеся элементарные частицы ведут себя одновременно и как частицы и как волны. Мы обычно рассматриваем электроны как материальные частицы, имеющие определенную массу. Но если пропустить пучок электронов сквозь очень малое отверстие, то выявляются их волновые свойства. Частота, соответствующая этим волнам, зависит от скорости движения частицы. Например, частота электронов, движущихся с такими скоростями, с какими нам практически приходится иметь дело, бывает порядка 6 х 10??—6 х 10?? герц (длина волны 0,005—0,000005 микрона), т. е. одинакова с частотой рентгеновских лучей. Частицы, составляющие космические лучи, движутся с гораздо большими скоростями, которым соответствуют частоты порядка 10??— 10?? герц. Это самые высокие электромагнитные колебания, которые нам известны.