В каких средах распространяются электромагнитные волны?
Во всех, в которых они не поглощаются полностью. В вакууме распространяются без поглощения электро-магнитные волны любого сорта (любой частоты).
Похожие вопросы
Ваш браузер устарел
Мы постоянно добавляем новый функционал в основной интерфейс проекта. К сожалению, старые браузеры не в состоянии качественно работать с современными программными продуктами. Для корректной работы используйте последние версии браузеров Chrome, Mozilla Firefox, Opera, Microsoft Edge или установите браузер Atom.
В каких средах могут распространяться электромагнитные волны
- О центре
- Информация о центре
- Руководство
- Структура
- Контакты
- Сведения об образовательной организации
- Наши мероприятия
- Закупки
- Государственное задание
- Противодействие коррупции
- Инфекционные и паразитарные заболевания
- Неинфекционные заболевания
- Вакцинация
- Дезинфекция
- Здоровый образ жизни
- Грамотный потребитель
- Здоровое питание
- Нацпроект “Демография”
- Тематические подборки
- Всемирные дни
- Лаборатория здорового питания
- Виды деятельности
- Производственная среда и здоровье
- Инструкции
- Новости
- Лаборатория здорового питания
- О разделе “Бизнесу”
- История санитарного просвещения
- История Центра
- Интересные факты из истории
- Коллекция
- Видеолекторий
- Видеоэкскурсии
- Инфографика
- Буклеты
- Брошюры
- Памятки
- Анимации
- Интерактив
- Видео
Производственная среда и здоровье
Электромагнитные поля на производстве
Электромагнитные волны, электромагнитное излучение — распространяющееся в пространстве возмущение (изменение состояния) электромагнитного поля.
Электромагнитное излучение способно распространяться практически во всех средах.
Электромагнитные излучения или поля радиочастот получили значительное распространение в разных отраслях народного хозяйства, науки, техники и медицины.
Влияние электромагнитного излучения на организм человека, связано, главным образом, с тепловым эффектом. При этом усиливается кровоток в органах, что предохраняет их от чрезмерного местного перегрева тканей. Части тела с недостаточно развитой сетью кровоснабжения (хрусталик глаза, семенники) более чувствительны к такому локальному перегреву. Биологическая активность электромагнитного излучения радиочастот возрастает с укорочением длины волны и является наиболее высокой в области УВЧ, СВЧ и КВЧ.
Однако, следует отметить, что электромагнитные волны не влияют на организм человека при применении в быту (СВЧ печи, арочные рамки металлоискателей), такое излучение не ионизирует, то есть не может менять молекулярные структуры или повреждать клетки .
Влияние промышленного электромагнитного излучения на организм человека характеризуется головной болью, утомляемостью, ухудшением самочувствия, гипотонией, брадикардией, изменением проводимости сердечной мышцы. Со временем могут наблюдаться также трофические расстройства как: похудание, выпадение волос, ломкость ногтей. Возможны незначительные и нестойкие изменения в крови: умеренный ретикулоцитоз, лейкопения, тромбопения и др. У женщин наблюдаются эндокринные расстройства: гиперфункция щитовидной железы, уменьшение лактации у кормящих матерей.
Ранние стадии патологии обратимы, более выраженные изменения могут вести к стойкому снижению трудоспособности. Интенсивное электромагнитное излучение вызывает нагрев хрусталика и развитие катаракты.
Санитарно-эпидемиологические требования к физическим факторам на рабочих местах регламентируются СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания».
Основным средством защиты от электромагнитных излучений персонала являются инженерно-технические мероприятия по размещению оборудования и использованию средств, ограничивающих распространение электромагнитного излучения на рабочие места. Для этого используют экранирование установок и отдельных блоков (трансформаторов, конденсаторов, линий связи) с помощью металлических листов или сетки, передвижные экраны, специальные поглотители мощности. В ряде случаев применяют дистанционное управление с пультов, экранируют рабочие места, располагая их внутри кабин с металлической обшивкой. Окна в них экранируют металлизированным стеклом.
Важное значение имеют организационные мероприятия в отношении режимов работы оборудования и обслуживающего персонала, применение предупреждающей световой и звуковой сигнализации. Если в рабочей зоне невозможно снизить интенсивность электромагнитного излучения до допустимого уровня, ограничивают время работы. Из средств индивидуальной защиты применяют наголовные радиозащитные сетчатые щитки, специальные очки с металлизированными стеклами, покрытыми тонким слоем олова и т. п.
Среди лечебно-профилактических мероприятий важную роль играют предварительные и периодические медицинские осмотры с обязательным осмотром у невролога, эндокринолога, дерматовенеролога и офтальмолога в соответствии с приказом Минздрава России от 28.01.2021 № 29н «Об утверждении Порядка проведения обязательных предварительных и периодических медицинских осмотров работников, предусмотренных частью четвертой статьи 213 Трудового кодекса Российской Федерации, перечня медицинских противопоказаний к осуществлению работ с вредными и (или) опасными производственными факторами, а также работам, при выполнении которых проводятся обязательные предварительные и периодические медицинские осмотры».
Работа в условиях влияния электромагнитных излучений радиочастотного диапазона противопоказана лицам с выраженной вегетативной дисфункцией, катарактой, органическими заболеваниями центральной нервной системы. Частота медосмотров при работах с источниками УВЧ, СВЧ, КВЧ — 1 раз в 12 месяцев, в остальных случаях — 1 раз в 2 года. Работников с начальными явлениями воздействия электромагнитного излучения целесообразно направлять на санаторно-курортное лечение, укреплять их здоровье в санаториях-профилакториях при предприятиях, а иногда временно или постоянно переводить на работу вне контакта с излучениями.
Берегите себя и своих сотрудников и будьте здоровы!
Распространение электромагнитных волн в средах со структурными дефектами Текст научной статьи по специальности «Физика»
ТВЕРДОЕ ТЕЛО / ДЕФЕКТЫ / ЭЛЕКТРОДИНАМИКА / ДИСЛОКАЦИИ / ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ / ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА / CONDENSED MATTER / CRYSTAL DEFECTS / ELECTRODYNAMICS / DISLOCATIONS / ELECTROMAGNETIC WAVE / GEOMETRICAL OPTICS
Аннотация научной статьи по физике, автор научной работы — Пронин Петр Иванович, Смирнов Николай Эдуардович
Получены уравнения электромагнитного поля в твердом теле с дефектами и найдено волновое приближенное решение методом Дебая—Рытова.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Похожие темы научных работ по физике , автор научной работы — Пронин Петр Иванович, Смирнов Николай Эдуардович
Электромагнитные волны в среде с винтовыми дислокациями
Поглощение и генерация электромагнитных волн структурными неоднородностями твердого телаК возможностям дифференциально- геометрического метода описания упругой среды в кристаллах с топологическими дефектами
Деформируемое твердое тело как нелинейная иерархически организованная система
Основы физической мезомеханики
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.Текст научной работы на тему «Распространение электромагнитных волн в средах со структурными дефектами»
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА
Распространение электромагнитных волн в средах со структурными дефектами
П. И. Пронинa, Н.Э. Смирновb
Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, физический факультет, кафедра теоретической физики. Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 2. E-mail: apetr@phys.msu.ru, b smirnov@phys.msu.ru
Статья поступила 11.12.2015, подписана в печать 19.01.2016.
Получены уравнения электромагнитного поля в твердом теле с дефектами и найдено волновое приближенное решение методом Дебая-Рытова.
Ключевые слова: твердое тело, дефекты, электродинамика, дислокации, электромагнитные волны, геометрическая оптика.
УДК: 537.877, 537.867, 537.9, 535.131. PACS: 61.72.-y, 61.72.Bb, 61.72.Lk, 41.20.-q, 42.15.-i, 78.90.+t.
Физические свойства твердых тел существенным образом зависят от наличия в них внутренних дефектов структуры. Основным видом таких дефектов являются дислокации. К описанию и изучению дислокаций существует два подхода: микроскопический и макроскопический. В зависимости от соотношения между характерной величиной рассматриваемого внутри твердого тела процесса (длиной звуковой или электромагнитной волны и др.) и размерами дислокаций необходимо выбрать тот или иной подход. Изучение влияния дислокаций на электродинамические свойства твердых тел с микроскопической (атомарной) точки зрения мы пока оставим в стороне и рассмотрим задачу в макроскопическом подходе, моделируя твердое тело как сплошную среду с заданными свойствами. Этот подход в последние годы привлекает большое внимание, и вопросам построения упругих моделей сред с дефектами посвящен ряд статей и монографий (см. [1, 2] и ссылки в ней). Макроскопический подход предполагает, что характерная длина волны физического процесса (длина электромагнитной или звуковой волны и т. п.) много больше параметров кристаллической решетки. Тогда влиянием взаимодействия распространяющихся волн с атомами в узлах кристаллической решетки можно пренебречь.
В рамках этого подхода идеальная сплошная среда (твердое тело без дефектов) может быть представлена с точки зрения симметрийных свойств как евклидово многообразие Е3, а ее движение — как отображение х(г, 0: Е3 ^ Е3 [1, 3, 4]. Группой сим-метрий евклидова пространства является полупрямое произведение группы вращений БО(3) на группу трансляций Т(3), (БО(3) > Т(3)= 1БО(3) = Р6).
Однако при появлении дефектов нарушается идеальность среды, а также свойство глобальной симметрии относительно 1БО(3) и возможность модели-
ровать среду как евклидово многообразие. Путь преодоления этой проблемы был указан в работах [3, 5] и заключался в рекомендации моделировать среду с дефектами пространством Римана-Картана с неевклидовой метрикой и несимметричным объектом связности.
Действительно, так как полупрямое произведение группы вращений БО(3) на группу трансляций Т(3) гомеоморфно аффинной группе ОА(3), то геометрия пространства с аффинной связностью будет адекватно описывать свойства сплошной среды с линейными дефектами. Для пространств аффинной связности характерно независимое задание метрики gJV и связности Г^, где греческие индексы принимают значения: 0, 1, 2, 3.
В физике сплошных сред геометрические идеи используются давно и плодотворно [6, 7]. Сравнительно недавно эти методы были подкреплены рядом идей, заимствованных из теории калибровочных полей [4, 8, 9], которые к тому же допускают вполне удовлетворительную микроскопическую интерпретацию [10]. В работе [4] удалось построить калибровочную теорию линейных дефектов в сплошной среде. В этой теории дефекты описывались с помощью калибровочных полей группы ¡БО(3). Дислокациям тогда отвечает наличие ненулевых компонент в тензоре кручения Q’av [4, 6, 10].
Исходя из вышеизложенных идей и постулатов, мы будем в качестве модели сплошной среды с дефектами рассматривать пространство Римана-Кар-тана Ы4 с метрикой gJV и связностью .
В геометрической модификации макроскопический подход к изучению физики сред с дефектами позволяет достаточно адекватно продемонстрировать влияние дислокаций на оптические и механические свойства кристаллов. При отсутствии дислокаций физические поля удовлетворяют уравнениям, записанным в пространстве Минковского М4, а взаимо-
действие с дислокациями можно вводить универсальным способом, путем замены частных производных д^ на ковариантные , в соответствии с принципом минимального взаимодействия [4].
В настоящей работе мы остановимся специально на вопросе прохождения электромагнитных волн через кристаллы с дефектами. Предположение о независимости метрики и кручения в рамках дифференциальной геометрии представляется естественным. С точки зрения описания твердого тела с дефектами это означает, что рассматриваются ситуации, в которых деформация среды не влияет на распределение дислокаций, и наоборот. Это случай малых деформаций или вообще их отсутствия. Причем внутренние напряжения, возникающие в кристаллах вследствие наличия дислокаций, моделируются как изменение геометрии континуума.
В дальнейшем ограничимся случаем, когда можно пренебречь влиянием внешних напряжений на явления внутри твердого тела, т. е. метрика gij внутри твердого тела будет совпадать с метрикой евклидова пространства (латинские индексы принимают значения 1, 2, 3). Тогда метрика Минковского — — 1, — 1, — 1) будет метрикой как внеш-
него пространства, так и континуума, что отвечает случаю использования неточных форм для описания калибровочных полей дефектов [4], а связность задается лишь своими пространственными компонентами:
1. Связь тензора кручения с плотностью дислокаций в твердом теле
Обычно в реальном кристалле число линейных дефектов велико. Так, например, в [11] приводится типичное значение 108 см-2 для плотности дислокаций в кристалле. Причем при пластическом деформировании кристалла движутся одновременно только отдельные группы дислокаций, а остальные остаются закрепленными, и число закрепленных настолько велико, что это привело к описанию этих явлений как к теории дислокационного «леса» [12]. Поэтому с макроскопической точки зрения целесообразным является усредненное рассмотрение стационарных дислокаций в кристалле. В работах [5] был введен тензор рР плотности дислокаций такой, что интеграл от него по поверхности , опирающейся на некоторый контур Ь, равен суммарному вектору Бюргерса всех дислокационных линий, охватываемых этим контуром:
где р’к — тензор плотности дислокаций; Ь’ — проекция суммарного вектора Бюргерса; йБк — пкйБ, где п — вектор нормали к поверхности.
Суммарный вектор Бюргерса компенсирует «разрыв» в структуре кристалла с дефектами при переходе к идеальной решетке. Схематически это показано на рисунке, а.
Также будем считать, что распределение дислокаций стационарно и, вследствие взаимодействия с электромагнитным полем, меняется пренебрежимо мало. Заметим также, что в предложенном описании взаимодействие микроструктуры среды с электромагнитным полем сказывается на нем лишь как эффективное изменение геометрии сплошной среды. Однако в процессе такого моделирования не следует забывать, что любую геометрическую величину необходимо связать с реальными, физически измеряемыми характеристиками среды, такими, например, как тензор плотности дислокаций и т. п.
С целью облегчить понимание описания процессов в средах с некоторым распределением дефектов путем исследования тех же процессов на неевклидовых многообразиях, мы в следующем разделе очень коротко напомним суть работ по геометрическому подходу к описанию сред с дефектами [3, 5, 11]. Во втором разделе получим уравнения электродинамики сплошной среды с дефектами. В третьем разделе методом Дебая-Рытова построено приближение геометрической оптики в среде с дислокациями и выведены уравнения для единичных векторов е и К, задающих направление векторов напряженности электрического и магнитного полей. В заключении коротко обсудим полученные результаты и перспективы данного подхода.
С другой стороны, из дифференциальной геометрии хорошо известно [13], что для аффинно-метри-ческого многообразия с несимметричной связностью контур, построенный параллельным переносом векторов йх и 5х друг относительно друга, остается разомкнутым (в отличие от евклидова и риманова случая) на величину Д/; (рисунок, б):
где ОШп — г(ГШп—ГПш) — тензор кручения, а йБшп — антисимметричный тензор второго ранга, компоненты которого равны площади проекций параллелограмма, образованного векторами йх и 5х, на координатные плоскости.
Установим связь между дифференциально-геометрической характеристикой многообразия, круче-
нием и материальном характеристикой среды — тензором плотности дислокаций. Для этого в (2) перейдем к интегрированию по (З1к = йхк5х1 — йх15хк. Так как (З1к — тензор, дуальный к вектору (8, то
где £)ы — полностью антисимметричный символ Леви-Чивиты. Следовательно, получим
где ((1Ы — компоненты некоторого тензора третьего ранга антисимметричного по двум последним индексам. Выражение для вектора Бюргерса, согласующееся с [3, 5, 11], в рамках сделанных предположений имеет вид
где (к — компоненты тензора кручения в данный момент времени. Следовательно, экспериментально определенному тензору р плотности дислокаций можно сопоставить тензор кручения (, равный
уравнения для Р™ и 01
Выражения для тензоров Р™ и 01
Как возникают электромагнитные волны
Но все это классическая макроскопическая электродинамика с элементами СТО, а есть что почитать в КЭД про тоже самое?
Всего голосов 1: ↑1 и ↓0 +1
Ответить Добавить в закладки Ещё
Показать предыдущий комментарийPhotons and Atoms: Introduction to Quantum Electrodynamics Claude Cohen-Tannoudji, Jacques Dupont-Roc, Gilbert Grynberg и Introduction to Quantum Optics From the Semiclassical Approach to Quantized Light а еще гугл будет предлагать книги по теме — там уж выбирать, с упором в оптику ли или в теорию рассеяния. По мне, самый удобный вариант — находить лекции различных университетов (буду дома — скину пример)
Комментарий пока не оценивали 0
Ответить Добавить в закладки Ещё
Показать предыдущий комментарийВот здесь лекции — наша тема начинается с 7-8. Вообще, рекомендую всем поизучать их сайт — есть много интересных статей и визуализаций биофизических процессов
Всего голосов 3: ↑3 и ↓0 +3
Ответить Добавить в закладки Ещё
Показать предыдущий комментарий
Всего голосов 1: ↑1 и ↓0 +1
Ответить Добавить в закладки ЕщёВ уже который раз хотелось бы попросить объяснить «на пальцах» возникновение и распространие в вакууме ЭМ волны.
Для обывателя, коим я и являюсь, само понятие волны неотрывно связано со средой распространения. Вода, воздух, продольные и поперечные — это все понятно и просто.
Но с ЭМ волнами — нет. Особенно в случае с гипотетическим полным вакуумом, без наличия каких-либо полей.Всего голосов 1: ↑1 и ↓0 +1
Ответить Добавить в закладки Ещё
Показать предыдущий комментарийЭлектромагнитные волны фактически тоже распространяются в среде — в электромагнитном поле. На ровной поверхности воды при воздействии на нее может возникнуть возмущение, то есть волна, так же и в поле нулевой напряженности может возникнуть ненулевое возмущение, которое распространится дальше. В воде везде существуют частицы воды, а в пространстве везде существует электромагнитное поле, это свойство самого пространства.
Только сам механизм распространения немного другой, не одни частицы толкают другие, а напряженность одного поля превращается в напряженность другого. Электрон в атоме перескочил с одного уровня на другой, в пространстве возникло изменение напряженности электрического поля. Далее напряженность электрического поля затухает до нуля, и ее изменение увеличивает напряженность магнитного в соседней точке. Это магнитное поле затухает до нуля, и его изменение порождает электрическое в следующей точке. Так волна и распространяется.