Колебания и волны. Звук. Ультразвук. Колебания. Гармонические колебания. Характеристики колебаний амплитуда, период, частота, циклическая частота, фаза
 Скачать 1.35 Mb.
|
|
Колебания и волны. Звук. Ультразвук. 1.Колебания. Гармонические колебания. Характеристики колебаний: амплитуда, период, частота, циклическая частота, фаза. Колебания — повторяющийся в той или иной степени во времени процесс изменения состояний системы около точки равновесия. Например, при колебаниях маятника повторяются отклонения его в ту и другую сторону от вертикального положения; при колебаниях в электрическом колебательном контуре повторяются величина и направление тока, текущего через катушку. Гармоническое колебание — колебания, при которых физическая (или любая другая) величина изменяется с течением времени по синусоидальному или косинусоидальному закону. Кинематическое уравнение гармонических колебаний имеет вид: х(t)=Asin(ωt+ϕ)или х(t)=Acos(ωt+ϕ), где х — смещение (отклонение) колеблющейся точки от положения равновесия в момент времени t; А — амплитуда колебаний; ω — циклическая частота; (ωt+ϕ) — полная фаза колебаний, ϕ — начальная фаза колебаний. Характеристики:
ν = 1/Т и T=1/v
2.Характеристики волновых процессов: фронт волны, луч, скорость волны, длина волны. Продольные и поперечные волны. Примеры. Фронт волны - Множество точек, имеющих одновременно одинаковую фазу колебания. Фронт волны, как правило, перпендикулярен направлению распространения волны; он может быть плоским, сферическим или иметь более сложную форму. Каждая точка фронта является источником вторичных волн, которые через короткое время образуют фронт волны на новом месте. Луч — Луч- это перпендикуляр к фронту волны. Акустические лучи, подобно световым, прямолинейны в однородной среде. Отражаются и преломляются на границе раздела 2-х сред. Если волна плоская — параллельные прямые. Скорость волны - скорость распространения возмущения или скорость перемещения гребня волны в направлении ее распространения. Скорость волны определяется свойствами среды, в которой эта волна распространяется. При переходе волны из одной среды в другую ее скорость изменяется. Длина волны - это расстояние, на которое распространяется волна за время, равное периоду колебаний в ней. Чтобы найти длину волны, надо скорость волны умножить на период колебаний в ней: λ=ʋТ Волна называется поперечной, если частицы среды совершают колебания в направлении, перпендикулярном к направлению распространения волны (в струнах или упругих мембранах). Волна называется продольной, если частицы среды совершают колебания в направлении распространения волны (звук, волны в газах и жидкостях, электромагнитные волны, волны на поверхностях разделения сред). 3.Свободные и вынужденные колебания. Собственная частота колебаний системы. Явление резонанса. Примеры. Свободные колебания — это колебания, которые возникают в системе под действием внутренних сил, после того как система была выведена из положения устойчивого равновесия. В реальной жизни все свободные колебания являются затухающими (т.е. их амплитуда, размах, уменьшается с течением времени). Вынужденные колебания – колебания, которые происходят под действием внешней периодической силы. Резонанс — явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает при приближении частоты внешнего воздействия к некоторым значениям (резонансным частотам), определяемым свойствами системы. Причина резонанса — совпадение внешней (возбуждающей) частоты с внутренней (собственной) частотой колебательной системы. При помощи явления резонанса можно выделить и/или усилить даже весьма слабые периодические колебания. Резонанс — явление, заключающееся в том, что при некоторой частоте вынуждающей силы колебательная система оказывается особенно отзывчивой на действие этой силы. Резонанс — один из важнейших физических процессов, используемых при проектировании звуковых устройств, большинство из которых содержат резонаторы, например, струны и корпус скрипки, трубка у флейты, корпус у барабанов. 4. Физические и психофизические характеристики звука: интенсивность, акустическое давление, частота, громкость, высота тона, спектр, тембр. Их взаимное соответствие. Интенсивность звука (абсолютная) — величина, равная отношению потока звуковой энергии dP через поверхность, перпендикулярную направлению распространения звука, к площади dS этой поверхности: I=dP/dS Единица измерения — ватт на квадратный метр (Вт/м2). Звук большей интенсивности воспринимается как звук более низкого тона. Акустическое давление - величина колебательной силы, действующей на единичную площадь фронта волны и вызывающая периодическое сжатие и разряжение упругой среды (газа, жидкости). P=F/S² , где P - акустическое давление, н/м ; F - величина колебательной силы, н; S - площадь фронта волны, м² . Частота - количество колебаний (или волн), наблюдающихся в определенной точке в течение секунды (измеряется в ГЕРЦАХ). Произведение частоты и длины волны - величина постоянная и равна скорости волны. Громкость звука — субъективное восприятие силы звука (абсолютная величина слухового ощущения). Громкость главным образом зависит от звукового давления, амплитуды и частоты звуковых колебаний. Также на громкость звука влияют его спектральный состав, локализация в пространстве, тембр, длительность воздействия звуковых колебаний и другие факторы. Высота тона – это качество звука, зависящее от частоты колебаний голосовых связок в единицу времени: чем больше колебаний приходится на единицу времени , тем выше звук; чем меньше колебаний приходится на единицу времени, тем ниже звук. Обусловлена частотой основного тона. Спектр звука — объективная характеристика звука сложного состава, отражающая его внутреннюю физическую структуру. Спектр звука графически представляет распределение энергии звука по частотным компонентам (элементарным, или простым, тонам). Сложный тон может быть разложен на простые. Наименьшая частота такого разложения соответствует основному тону. Остальные – гармоники (обертоны). Тембр — обертоновая окраска звука. По тембрам различают звуки одинаковой высоты и громкости, но исполненные на различных инструментах, разными голосами, или же на одном инструменте, но разными способами, штрихами и т. п. Тембр характеризуется распределением энергии по гармоникам и изменением этого распределения во времени. Громкость - субъективная оценка звука, которая характеризует уровень слухового ощущения. Связана в основном с интенсивностью звука. 5. Особенности восприятия звука. Закон Вебера-Фехнера. Децибельная шкала громкости. Человек ощущает изменения звукового давления, происходящие с частотой 20-20 000 Гц. Звуки с частотой ниже 40 Гц сравнительно редко встречаются в музыке и не существуют в разговорной речи. На очень высоких частотах музыкальное восприятие исчезает и возникает некое неопределенное звуковое ощущение, зависящее от индивидуальности слушателя, его возраста. С возрастом чувствительность слуха у человека уменьшается и прежде всего в области верхних частот звукового диапазона. Закон Вебера — Фехнера — эмпирический психофизиологический закон, заключающийся в том, что интенсивность ощущения пропорциональна логарифму интенсивности раздражителя. В ряде экспериментов, начиная с 1834 года, Э. Вебер показал, что новый раздражитель, чтобы отличаться по ощущениям от предыдущего, должен отличаться от исходного на величину, пропорциональную исходному раздражителю. На основе этих наблюдений Г. Фехнер в 1860 году сформулировал «основной психофизический закон», по которому сила ощущения p пропорциональна логарифму интенсивности раздражителя S : p=klnS/S0 где S — значение интенсивности раздражителя. S0 — нижнее граничное значение интенсивности раздражителя: если , S Закон Вебера — Фехнера можно объяснить тем, что константы скорости химических реакций, проходящих при рецептировании, нелинейно зависят от концентрации химических посредников физических раздражителей или собственно химических раздражителей. Децибельная шкала основана на десятичных логарифмах, и введена она не спроста, поскольку тоже описывает ощущения человека. В децибельной шкале единица уровня громкости называется фон – это величина, равная количеству децибелов для уровня звукового давления тона 1000 Гц напр., громкость в 50 фон соответствует громкости тона 1000 Гц с уровнем 50 дБ над абсолютным порогом, причем за нулевой уровень принимается звуковое давление 20 микроПаскаль, примерно соответствующее порогу слышимости. 6. Звуковые методы исследования в медицине: перкуссия, аускультация. Фонокардиография. Перкуссия - метод исследования больного посредством постукивания по его телу и оценки возникающих при этом звуков, метод врачебного исследования внутренних органов. Получил признание и был внедрён в медицину в начале 19 века. Метод основан на том, что при постукивании по поверхности тела в лежащих под местом выстукивания органах возникают колебательные движения, вызывающие звуки определённой громкости, продолжительности, высоты и звучания. Например, лёгкие содержат воздух и дают громкий (ясный) звук; сердце, печень, мышцы, как плотные органы, дают тихий (тупой) звук и т.д. Различают перкуссию топографическую (определение границ органа) и сравнительную, которой выявляют изменения в органе. Появление участка притупленного звука в лёгком может быть признаком воспаления лёгких, плеврита, тимпанический звук свидетельствует о повышенной воздушности лёгочной ткани (эмфизема лёгких), о наличии в лёгком полостей (каверна, киста); по тупому перкуторному звуку констатируют наличие свободной жидкости в полости брюшины (асцит), по тимпаническому — чрезмерное скопление газов в кишечнике (метеоризм) и т.п. Аускультация (выслушивание) - один из основных методов исследования внутренних органов выслушиванием звуковых явлений, возникающих в них. При аускультации пользуются чаще фонендоскопом, состоящим из полой капсулы с передающей звук мембраной, прикладываемой к телу больного; от неё идут резиновые трубки к уху врача. При аускультации лёгких выслушивают дыхательные шумы, различные хрипы, характерные для определенных заболеваний. По изменению тонов сердца и появлению шумов судят о состоянии сердечной деятельности, о появлении заболеваний сердца и т. п. Артерии выслушивают при измерении кровяного давления. При аускультации живота устанавливают наличие перистальтики желудка или кишечника, у беременных — сердцебиение плода. В ветеринарии аускультацию применяют при диагностике заболеваний сердечнососудистой, дыхательной, желудочно-кишечной систем животных. Фонокардиография — это один из методов диагностического исследования сердца. Он основан на графической регистрации звуков, сопровождающих сердечные сокращения, с помощью микрофона, который преобразует звуковые колебания в электрические, усилителя, системы частотных фильтров и регистрирующего устройства. Регистрируют в основном тоны и шумы сердца. Получаемое при этом графическое изображение называют фонокардиограммой. Фонокардиография существенно дополняет аускультацию и дает возможность объективно определить частоту, форму и продолжительность регистрируемых звуков, а также их изменение в процессе динамического наблюдения за больным. Используется фонокардиография главным образом для диагностики пороков сердца, фазового анализа сердечного цикла. Это особенно важно при тахикардии, аритмиях, когда с помощью одной аускультации трудно решить, в какой фазе сердечного цикла возникли те или иные звуковые явления. 7. Ультразвук. Получение и регистрация ультразвука на основе обратного и прямого пьезоэлектрического эффекта. Ультразвук - упругие волны высокой частоты. Человеческое ухо воспринимает распространяющиеся в среде упругие волны частотой приблизительно до 16 000 колебаний в секунду (Гц). Обычно ультразвуковым диапазоном считают полосу частот от 20 000 до нескольких миллиардов герц. Хотя о существовании ультразвука ученым было известно давно, практическое использование его в науке, технике и промышленности началось сравнительно недавно. Сейчас ультразвук широко применяется в различных физических и технологических методах. По скорости распространения звука в среде судят о ее физических характеристиках. Измерения скорости на ультразвуковых частотах производятся с очень большой точностью; вследствие этого с весьма малыми погрешностями определяются, например, адиабатические характеристики быстропротекающих процессов, значения удельной теплоемкости газов, упругие постоянные твердых тел. Способы получения ультразвука: 1. магнитострикционный (получают ультразвук до 200кГц). Магнитострикция – это изменение формы и объёма ферромагнетика (железо, его сплавы с никелем) при помещении его в переменное магнитное поле. Переменное магнитное поле – это поле, вектор магнитной индукции которого изменяется во времени по гармоническому закону, т.е. изменение указанного параметра характеризуется определённой частотой. Это поле действует как вынуждающая сила, заставляющая стержень из железа сжиматься и растягиваться в зависимости от изменения величины магнитной индукции во времени. Частота сжатий и растяжений будет определяться частотой переменного магнитного поля. При этом в воздухе у концов стержня возникают деформации сжатия, которые распространяются в виде УЗ – волн. 2. обратный пьезоэлектрический эффект (получают ультразвук более 200кГц). Пьезоэлектрики – вещества кристаллического строения, имеющие пьезоэлектрическую ось, то есть направление, в котором они легко деформируются (кварц, сегнетова соль, титанат бария и др.) Когда такие вещества помещают в переменное электрическое поле (по гармоническому закону колеблется напряжённость электрического поля), пьезоэлектрики начинают сжиматься и растягиваться вдоль пьезоэлектрической оси с частотой переменного электрического поля. При этом вокруг кристалла возникают механические возмущения – деформации сжатия и разряжения, которые распространяются в виде УЗ-волн. В достижении нужной амплитуды играют роль резонансные явления. Эффект назван обратным, поскольку исторически раньше был открыт прямой пьезоэлектрический эффект – явление возникновения переменного электрического поля при деформации пьезоэлектриков. Наличие прямого и обратного пьезоэлектрического эффекта очень важно для работы УЗ- диагностических приборов. Для того чтобы направить УЗ-волну на тело пациента, необходимо получить её, что делают с помощью обратного пьезоэлектрического эффекта. Для того чтобы зарегистрировать и визуализировать отражённую УЗ-волну, необходимо её превратить в электрическое поле, чего достигают с помощью прямого пьезоэлектрического эффекта. 8. Взаимодействие ультразвука различной частоты и интенсивности с веществом. Применение ультразвука в медицине. Физические процессы, обусловленные воздействием УЗ, вызывают в биологических объектах следующие основные эффекты: микровибрации на клеточном и субклеточном уровне, разрушение биомакромолекул, перестройку и повреждение биологических мембран, изменение проницаемости мембран, тепловое действие, разрушение клеток и микроорганизмов. Механические колебания звуковых частот оказывают массирующее действие, способствующее улучшению местного кровообращения. Размеры массируемых областей соизмеримы с длиной волны, а она для ультразвука мала. Чем больше интенсивность УЗ, тем больше перепад давления на единицу длины, называемый градиентом давления. Большие градиенты давления могут представлять угрозу для клеток. Разрушительные действия больших градиентов давления в УЗ большой интенсивности можно использовать для подавления и разрушения клеток злокачественных опухолей. Если интенсивность УЗ в жидкости превосходит пороговый уровень, в ней появляется еще один фактор разрушительного действия – кавитация – явление возникновения в жидкости пустот в виде пузырьков, заполненных газом, в условиях, когда в жидкости возникает пониженное давление. Медико-биологические приложения УЗ можно разделить на:
Эхоэнцефалография – определение опухолей и отека головного мозга, ультразвуковая кардиография – измерение размеров сердца в динамике, ультразвуковая локация в офтальмологии – для определения размеров глазных сред. С помощью УЗ эффекта Доплера изучают характер движения сердечных клапанов и измеряют скорость кровотока.
УЗ физиотерапия (первичный механизм – тепловое воздействие на ткань), при хирургических операциях применяют УЗ скальпель, способный рассекать и мягкие, и костные ткани (Ультразвук распространяется в средах в виде чередующихся зон сжатия и расширения вещества), «сваривание» поврежденных костных тканей. 9. Ультразвуковые методы исследования (УЗИ) в медицинской диагностике. Ультразвуковое исследование (УЗИ) — неинвазивное исследование организма человека или животного с помощью ультразвуковых волн. Физическая основа УЗИ — пьезоэлектрический эффект. При деформации монокристаллов некоторых химических соединений (кварц, титанат бария) под воздействием ультразвуковых волн, на поверхности этих кристаллов возникают противоположные по знаку электрические заряды — прямой пьезоэлектрический эффект. При подаче на них переменного электрического заряда, в кристаллах возникают механические колебания с излучением ультразвуковых волн. Таким образом, один и тот же пьезоэлемент может быть попеременно то приёмником, то источником ультразвуковых волн. Эта часть в ультразвуковых аппаратах называется акустическим преобразователем, трансдюсером или датчиком. Ультразвук распространяется в средах в виде чередующихся зон сжатия и расширения вещества. Звуковые волны, в том числе и ультразвуковые, характеризуются периодом колебания — временем, за которое молекула (частица) совершает одно полное колебание; частотой — числом колебаний в единицу времени; длиной — расстоянием между точками одной фазы и скоростью распространения, которая зависит главным образом от упругости и плотности среды. Длина волны обратно пропорциональна её частоте. Чем меньше длина волн, тем выше разрешающая способность ультразвукового аппарата. В системах медицинской ультразвуковой диагностики обычно используют частоты от 2 до 10 МГц. См. пункт 8 10. Эффект Доплера; его применение для измерения скорости кровотока и в эхокардиографии. Эффект Доплера, изменение частоты колебаний или длины волн, воспринимаемых наблюдателем (приёмником колебаний), вследствие движения источника волн и наблюдателя относительно друг друга. Основная причина — изменение числа волн, укладывающихся на пути распространения между источником и приёмником. При сохранении длины волн, испускаемых источником, это приводит к изменению числа волн, достигающих приёмника в каждую секунду, т.е. к изменению частоты принимаемых колебаний. νприемн.=νист.*(1±Vприемн/Vист.) Где vприемн – частота волн, воспринимаемых приемником, vист – частота волн, испускаемых источником, Vприемн – скорость движения приемника волн, Vист – скорость движения источника волн. Математическое описание. Если источник волн движется относительно среды, то расстояние между гребнями волн (длина волны) зависит от скорости и направления движения. Если источник движется по направлению к приёмнику, то есть догоняет испускаемую им волну, то длина волны уменьшается, если удаляется — длина волны увеличивается: λ=(с-υ)/ ω0 где ω0 — частота, с которой источник испускает волны, с — скорость распространения волн в среде, υ — скорость источника волн относительно среды (положительная, если источник приближается к приёмнику и отрицательная, если удаляется). Если источник волн движется относительно среды, то расстояние между гребнями волн зависит от скорости и направления движения. Если источник движется по направлению к приёмнику, то есть догоняет испускаемые им волны, то длина волны уменьшается. Если удаляется - длина волны увеличивается. Сущность эффекта Доплера, применяемого в медицинской практике. К кровеносному сосуду прижимается источник и приемник УЗ волн. По достижении границы между 2 средами, характеризующимися различным акустическим сопротивлением, часть энергии переходит во вторую среду, а часть ее отражается от границы раздела сред.. Если объект движется с определенной скоростью по направлению к источнику ультразвуковых импульсов, то его отражающая поверхность соприкасается с ультразвуковыми импульсами чаще, чем при неподвижном положении объекта. В результате этого частота отраженных колебаний превышает частоту генерируемых ультразвуковых импульсов. Напротив, при движении отражающих поверхностей от источника излучения частота отраженных колебаний становится меньше испускаемых импульсов. Разница между частотой генерируемых и отраженных импульсов называется допплеровским сдвигом. Отражающей поверхностью в данном случае являются в основном эритроциты. Эхокардиография, ультразвуковая кардиография, метод исследования сердца при помощи импульсного ультразвука. Основан на регистрации ультразвуковых волн, отражённых на границе структур сердца, имеющих различную плотность. В нормальных условиях последовательно записываются кривые отражения от стенок аорты и левого предсердия, передней и задней створок митрального клапана, межжелудочковой перегородки, задней стенки левого желудочка. Эхокардиография применяется в диагностике приобретённых и некоторых врождённых пороков сердца. 11. Ударная волна. Получение и использование ударных волн в медицине. Ударная волна, скачок уплотнения, распространяющаяся со сверхзвуковой скоростью тонкая переходная область, в которой происходит резкое увеличение плотности, давления и скорости вещества. Ударные волны возникают при взрывах, при сверхзвуковых движениях тел, при мощных электрических разрядах и т.д. Скорость распространения ударной волны в среде превышает скорость звука в данной среде. Превышение тем больше, чем выше интенсивность ударной волны (отношение давлений перед и за фронтом волны): (руд.волны – рсп.среды)/рсп.среды В медицине ударные волны чаще всего генерируются с помощью механического образования, базирующегося на принципах баллистики. Сжатый воздух придает ускорение снаряду, который толкает аппликатор, размещенный на коже, придавая ему большую кинетическую энергию. Главная особенность аппарата, использующего такой принцип, заключается в том, что увеличение крутизны волны происходит намного медленнее по сравнению с приборами, фокусирующими ударную волну, поэтому фокусирующие технологии применяют в лечении глубоких слоев тканей (например, для дробления камней в почках и др.). Другой метод образования ударных волн – использование электромагнитных токов. В тонкой медной фольге под воздействием электромагнитных токов происходит взрывоподобная деформация. При этом столбик связанной воды смещается пропорционально давлению. Генерированный таким образом импульс давления связывается и передается другой среде. Различные дополнительные приспособления, такие как акустические отсекающие линзы, способны фокусировать волны давления на заданном расстоянии и передавать их в более глубокие участки тела, а акустические рефлекторы – корректировать точность фокусировки. Электропневматический принцип – наиболее старый метод генерирования ударных волн, в соответствии с которым запальная свеча располагается в первичном фокусе. Высокие температуры во время искрового разряда заставляют окружающую жидкость испаряться с образованием плазменных пузырьков. Радиальные ударные волны из первичного фокуса благодаря овальному акустическому зеркалу собираются во вторичный фокус. Передача ударных волн в заданные участки обеспечивается с помощью соответствующих связывающих сред. Один из недостатков этого процесса заключается в нестабильности ударной волны, необходимости частой замены дорогостоящих электродов. Пьезоэлектрический принцип. Небольшой импульс давления, создаваемый локальными электрическими импульсами отдельных пьезокристаллов, испускается в центр шаровидной чашки. Поскольку кристаллы располагаются в продольно разрезанной трубке, волны давления собираются в один фокус. Электромагнитные колебания и волны. 12. Электрическое поле. Характеристики электрического поля: напряженность, разность потенциалов. Линии электрического поля. Электрическое поле — одна из составляющих электромагнитного поля; особый вид материи, существующий вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом, а также при изменении магнитного поля (например, в электромагнитных волнах). Электрическое поле непосредственно невидимо, но может быть обнаружено благодаря его силовому воздействию на заряженные тела. Характеристики электрического поля: Напряжённость электрического поля — векторная физическая величина, равная отношению силы, с которой поле действует на положительный пробный заряд, помещённый в данную точку пространства, к величине этого заряда. Направление вектора напряженности совпадает в каждой точке пространства с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд. Е(вектор)=F(вектор)/q Разность потенциалов равна работе электрического поля по перемещению единичного положительного заряда из одной точки поля в другую. В СИ измеряется в вольтах. Разность потенциалов электрического поля Земли между двумя уровнями, отстоящими друг от друга на величину роста человека, > 200 В. Однако человек не чувствует этой разности потенциалов и его не поражает током, поскольку он является хорошим проводником и как любой проводник искажает электрическое поле так, что все точки его поверхности находятся под одинаковым потенциалом. Силовые линии электрического поля Электрическое поле наглядно изображается с помощью силовых линий. Силовой линией электрического поля называется линия, в каждой точке которой касательная совпадает с вектором напряженности поля. Силовые линии проводятся с такой густотой, чтобы число линий, пронизывающих воображаемую площадку 1м2, перпендикулярную полю, равнялось величине напряженности поля в данном месте. Тогда по изображению электрического поля можно судить не только о направлении, но и о величине напряженности поля. Электрическое поле называется однородным, если во всех его точках напряженность Е одинакова. В противном случае поле называется неоднородным.  При положительном заряде, образующем поле, вектор напряженности направлен вдоль радиуса от заряда, при отрицательном - вдоль радиуса по направлению к заряду. Исходя из положительного заряда (или входя в отрицательный заряд) силовые линии теоретически простираются до бесконечности. 13. Магнитное поле. Характеристики магнитного поля: индукция, поток индукции. Линии магнитного поля. Магнитное поле — силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения, магнитная составляющая электромагнитного поля. Магнитное поле может создаваться током заряженных частиц и/или магнитными моментами электронов в атомах (и магнитными моментами других частиц, хотя в заметно меньшей степени) (постоянные магниты). Кроме этого, оно появляется при наличии изменяющегося во времени электрического поля. Характеристики магнитного поля: Магнитная индукция — векторная величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля (его действия на заряженные частицы) в данной точке пространства. Определяет, с какой силой F(вектор) магнитное поле действует на заряд q, движущийся со скоростью v(вектор) . Также магнитная индукция может быть определена как отношение максимального механического момента сил, действующих на рамку с током, помещенную в однородное поле, к произведению силы тока в рамке на её площадь. В системе СИ магнитная индукция поля измеряется в гауссах (Гс), в системе СИ — в теслах (Тл) 1 Тл = 104 Гс Поток магнитной индукции Поток Ф вектора магнитной индукции В через поверхность. Магнитный поток dФ через малую площадку dS, в пределах которой вектор В можно считать неизменным, выражается произведением величины площадки и проекции Bn вектора на нормаль к этой площадке, т. е. dФ=BndS. Магнитный поток Ф через конечную поверхность S определяется интегралом: Ф=SBndS. Для замкнутой поверхности этот интеграл равен нулю, что отражает соленоидальный характер магнитного поля, т. е. отсутствие в природе магнитных зарядов — источников магнитные поля (магнитные поля создаются электрическими токами). Единица магнитного потока в Международной системе единиц (СИ) — вебер, в СГС системе единиц — максвелл; 1 Вб=108 Мкс. Силовые линии магнитного поля Силовыми линиями магнитного поля называются линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора магнитной индукции.
По определению направление вектора магнитной индукции совпадает с направлением магнитной стрелки. 14. Взаимосвязь электрического и магнитного полей. Электромагнитная волна. Скорость электромагнитных волн. Вместе, магнитное и электрическое поля образуют электромагнитное поле, проявлениями которого являются, в частности, свет и все другие электромагнитные волны. Электромагнитное поле — фундаментальное физическое поле, взаимодействующее с электрически заряженными телами, а также с телами, имеющими собственные дипольные и мультипольные электрические и магнитные моменты. Электромагнитное излучение (электромагнитные волны) — электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве с конечной скоростью, зависящей от свойств среды. Электромагнитное излучение подразделяется на
Скорость электромагнитных волн равна: n = 1/v(eeommo)=с/v(em), где eo и mo — электрическая и магнитная постоянные, e и m — электрическая и магнитная проницаемость среды. В вакууме эта скорость равна скорости света, так как e= 1 и m= 1. В веществе скорость распространения электромагнитных волн всегда меньше, чем в вакууме. В вакууме скорость электромагнитной волны равна скорости света: с = 299792458±1,2 м/с. 15. Шкала электромагнитных волн. Классификация частотных интервалов, принятая в медицине. Длины электромагнитных волн, которые могут быть зарегистрированы приборами, лежат в очень широком диапазоне. Все эти волны обладают общими свойствами: поглощение, отражение, интерференция, дифракция, дисперсия. Свойства эти могут, однако, проявляться по-разному. Различными являются источники и приемники волн. Радиоволны ν=105- 1011 Гц, λ=10-3-103 м. Свойства. Радиоволны различных частот и с различными длинами волн по-разному поглощаются и отражаются средами. Применение Радиосвязь, телевидение, радиолокация. В природе радиоволны излучаются различными внеземными источниками (ядра галактик, квазары). Инфракрасное излучение (тепловое) ν=3-1011- 4.1014 Гц, λ=8.10-7 - 2.10-3 м. Излучается атомами и молекулами вещества. Инфракрасное излучение дают все тела при любой температуре. Применение. Получают изображения предметов в темноте, приборах ночного видения (ночные бинокли), тумане. Используют в криминалистике, в физиотерапии, в промышленности для сушки окрашенных изделий, стен зданий, древесины, фруктов. Видимое излучение  |