Происхождение радиоволн

Они могут быть вызваны теми же принципами, что и рентгеновские лучи, поскольку различия между ними заключаются лишь в частоте. Когда у вас есть движущиеся заряды, они создают магнитное поле, которое распространяется наружу со скоростью света. Но если их ускорить, магнитное поле изменится. А изменяющиеся магнитные поля создают электрическое поле. В основном вы получаете свет или электромагнитные волны.

Чем быстрее вы меняете скорость электронов, тем больше частота этого «света». Инфракрасная частота - это свет, который вы бы получили, если бы у вас был переменный ток в проводе с той же частотой (примерно от 10 до 14). Очевидно, что мы не можем достичь этих частот в больших масштабах, но мы можем сделать это на атомных уровнях, где скорости электронов НАМНОГО выше. Если бы мы продолжали увеличивать частоту, мы, в конце концов, достигли бы спектра видимого света, и вы могли бы увидеть провод, излучающий свет. Поднимитесь еще выше, и вы дойдете до рентгена. Это практически недостижимо с помощью этих средств, но если вы нагреете вещество, скажем, до 5000 К, оно будет светиться красным, потому что скорости, с которыми атомы внутри него движутся вперед и назад, имеют порядок частоты красного цвета. свет. Надеюсь, это достаточно объясняет, как создается свет. Радиоволны ничем не отличаются, они просто имеют более низкую частоту.

Действительно, рентгеновские и инфракрасные лучи — это всего лишь фотоны с разной энергией. Однако, поскольку они соответствуют разным частотам и, следовательно, разным энергиям, их можно связать с другими характерными явлениями. Например, в то время как рентгеновские лучи обычно связаны с их присутствием в электронных спектрах («Характеристические рентгеновские лучи», упомянутые в вопросе), ИК-излучение обычно связано с явлениями более низкой энергии, такими как излучение черного тела при комнатной температуре (см. Закон излучения Планка !). Еще ниже по энергии находится микроволновое излучение, известное тем, что оно производится «самой Вселенной» в качестве космологического фонового излучения. После микроволн у нас есть радиоволны, но они имеют настолько низкую энергию, что я не могу придумать «естественное» явление, при котором они возникают! Они важны во многих практических приложениях, таких как МРТ. Во всяком случае, явления чрезвычайно низкой энергии.

Существует несколько способов генерации радиоволн.

Простое ускорение электронов в передающем диполе будет генерировать радиоволны. Я предполагаю, что, поскольку вы, возможно, использовали Wi-Fi, чтобы написать свой вопрос, вы знали это и больше беспокоились о «естественных» источниках радиоволн?

В принципе, электромагнитное излучение всех длин волн может быть вызвано связанно-связанными, свободно-связанными или свободно-связанными переходами электронов, которые могут быть связаны в атомах или молекулах.

Там, где участвуют связанные электроны, обычно именно расстояния между молекулярными вращательными и колебательными уровнями ответственны за инфракрасное излучение. Связанно-связанные переходы с большей длиной волны могут происходить между сверхтонкими переходами с небольшой разницей в энергии. Например, известное излучение с длиной волны 21 см исходит от сверхтонкого перехода в атомах водорода.

Существует также ряд механизмов, связанных с ускорением несвязанных электронов, которые производят непрерывное излучение на больших длинах волн. Наиболее распространенными являются тормозное излучение — ускорение электронов в электрических полях ионов — которое может создавать все длины волн вплоть до коротковолнового спада, зависящего от температуры газа; и синхротронные континуумы, которые создаются электронами, вращающимися по спирали с релятивистскими скоростями в магнитных полях.

Инфракрасное и радиоизлучение имеют то же происхождение, что и рентгеновские лучи. Когда фотон «сталкивается» с электроном, этот электрон получает энергию от фотона (если фотон имеет высокую частоту, он получает много энергии, если он имеет низкую частоту, он получает мало энергии). Затем электрон переходит на более энергетический уровень, расположенный дальше от ядра. Затем электрон испускает фотон и возвращается на исходный энергетический уровень. Это относится ко всем видам излучения. Рентгеновское, инфракрасное и радиоизлучение — все это фотоны разных частот.