Электромагнитные волны. Уравнение электромагнитной волны. Скорость распространения. Вектор Умова-Пойтинга.

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 5Следующая ⇒

Совокупность переменных, взаимно индуктирующих друг друга электрического и магнитного полей называется электромагнитным полем.

Распространение электромагнитного поля от исходной точки по всем направлениям с определенной скоростью, зависящей от природы среды, называется электромагнитной волной.

напряженность электрического поля изменяется по гармоническому закону:

Е=Ео * sin wt

Скорость электромагнитной волны:

V = C / √ E*μ, где

Е – диэлектрическая проницаемость,

μ - магнитная проницаемость

Длина электромагнитной волны – это расстояние между точками, разность фаз колебаний которых равна 2П – его удобно находить как расстояние между двумя ближайшими максимумами. Оно равно расстоянию, на которое волна распространяется за время, равное периоду колебаний Т:

λ =u*T

тогда между длиной волны, скоростью ее распространения и частотой существует связь:

λ = u/v

Направление вектора плотности потока энергии j͢ с направлением переноса энергии, этот вектор вычисляется по формуле (вектор Умова-Пойтинга):

j=E*H

Интенсивность электромагнитной волны в некоторой точке есть среднее по времени значение величины плотности потока энергии, переносимой волной, ее находят по формуле:

I = E(max)*H(max) Скорость распространения ЭМ волны равна скорости света

Вектор Пойнтинга — вектор плотности потока энергии электромагнитного поля

, 16.Механические волны – процесс распространения механических колебаний в среде (жидкой, твердой, газообразной).

Следует запомнить, что механические волны переносят энергию, форму, но не переносят

массу.

Важнейшей характеристикой волны является скорость ее распространения. Волны любой природы не распространяются в пространстве мгновенно, их скорость конечна.

Различают два вида механических волн: поперечные и продольные.

1.Поперечные волны: -это, если частицы среды колеблются перпендикулярно (поперек) лучу волны В поперечных волнах различают горбы и впадины.

Длина поперечной волны - расстояние между двумя ближайшими горбами или впадинами.

2.Продольные волны: -это, если частицы среды колеблются вдоль луча волны. Они возникают за счет деформации сжатия и напряжения, поэтому существуют во всех средах.

В продольных волнах различают зоны сгущения и зоны разряжения.

Длина продольной волны - расстояние между двумя ближайшими зонами сгущения или зонами разряжения.

Интенсивность — скалярная физическая величина, количественно характеризующая поток энергии, переносимой волной в некотором направлении.

Вектор Пойнтинга-Умова— вектор плотности потока энергии электромагнитного поля. Вектор Пойнтинга S можно определить через векторное произведение двух векторов:

где E и H — вектора комплексной амплитуды электрического и магнитного полей соответственно.

Этот вектор по модулю равен количеству энергии, переносимой через единичную площадь, нормальную к S, в единицу времени. Своим направлением вектор определяет направление переноса энергии.

№18 Психофиз закон Вебера : если увеличить раздражение в геометрической прогрессии, то ощущение этого раздражения возрастает в арифметической прогрессии.

Интенсивность звука частотой 1 кГц в децибелах, измеренная по прибору, равна громкости этого звука в фонах.чтобы найти соответствие между громкостью и интенсивностью звука на разных частотах, пользуются кривыми равной громкости.

По отдельной кривой равной громкости можно найти интенсивности, которые при определенных частотах вызывают ощущение этой громкости

Децибельная шкала отличается от фоновой шкалы не только отсутствием зависимости от частоты, но и тем, что в ней нет отсчетной точки. В принципе децибел является относительной величиной.Измерения громкости в фонах остаются и впредь субъективными, и поэтому для них должны применяться значительно более сложные методы.

Субъективные параметры звука: высота звука, тембр звука:

22) Распространенный звуковой метод диагностики заболеваний – аускультация (выслушивание). Для аускультации используют стетоскоп или фонендоскоп.. При аускультации легких выслушивают дыхательные шумы, разные хрипы, характерные для заболеваний. По изменению тонов сердца и появлению шумов можно судить о состоянии сердечной деятельности. Используя аускультацию, можно установить наличие перистальтики желудка и кишечника, прослушать сердцебиение плода.

Аудиометрия — определение слуховой чувствительности к звуковым волнам различной частоты. Исследование проводит врач сурдолог.. Аудиометрия позволяет исследовать как костную, так и воздушную проводимость. Результатом тестов является аудиограмма, по которой отоларинголог может диагностировать потерю слуха и различные болезни уха. Регулярное исследование позволяет выявить начало потери слуха.

3) перкуссия. При этом методе выслушивают звучание отдельных частей тела при их простукивании. Схематично тело человека можно представить как совокупность газонаполненных (легких), жидких (внутренние органы) и твердых (кость) объемов. При ударе по поверхности тела возникают колебания, частоты которых имеют широкий диапазон. Из этого диапазона одни колебания погаснут довольно быстро, другие же, совпадающие с собственными колебаниями пустот, усилятся и вследствие резонанса будут слышимы. Опытный врач по тону перкуторных звуков определяет состояние и расположение (тонографию) внутренних органов.

19.СРЕДА АКУСТИЧЕСКАЯ - совокупность звуков природного и техногенного происхождения в пределах слышимости человеком. Обычно большинство звуков природного происхождения не вызывают у людей неприятных ощущений и, наоборот, многие природные звуки (шум леса, журчание реки или ручья, пение птиц и т.д.) действуют успокаивающе на нервную систему человека. Производственный или техногенный шум влияет отрицательно на человека, вызывает раздражение.

На дальность распространения звука оказывает влияние фактор поглощения звука, то есть необратимый переход энергии звуковой волны в другие виды энергии, в частности, в тепло.

От источника звука акустические волны распространяются во все стороны. Звуковые волны, проникая из одной среды в другую, отклоняются от своего первоначального направления, то есть преломляются. Угол преломления может быть больше или меньше угла падения. Это зависит от того, из какой среды, в какую проникает звук. Если скорость звука во второй среде больше, то угол преломления будет больше угла падения, и наоборот.

Большое влияние на дальность распространения звука оказывает искривление звуковых лучей.

Звуковые волны могут распространяться в воздухе, газах, жидкостях и твердых телах. В безвоздушном пространстве волны не возникают

Акустическое сопротивление— величина, равная отношению амплитуды звукового давления в среде к колебательной скорости её частиц при прохождении через среду звуковой волны:

Единица измерения — паскаль-секунда на метр (Па•с/м)

Реверберация — это процесс постепенного уменьшения интенсивности звука при его многократных отражениях

21.На поперечном срезе улитковый канал имеет форму треугольника, вершиной обращенного к центральному костному стержню улитки. Улитковый канал, имеющий длину около 3, 5 см, по спирали делает 2, 5 завитка, слепо заканчиваясь на верхушке улиткиСтенка улиткового канала, примыкающая к барабанной лестнице, имеет очень сложное строение, так как на ней расположен спиральный орган — рецептор звука. Теория Бекеши. Теория, объясняющая первичный анализ звуков в улитке сдвигом столба пери- и эндолимфы и деформацией основной мембраны при колебаниях основания стремени, распространяющихся по направлению к верхушке улитки в виде бегущей волны.

20. Ухо — сложный вестибулярно-слуховой орган, который выполняет две функции: воспринимает звуковые импульсы и отвечает за положение тела в пространстве и способность удерживать равновесие.. Ухо человека воспринимает звуковые волны длиной примерно от 20 м до 1, 6 см, что соответствует 16 — 20 000 Гц (колебаний в секунду Наружное ухо состоит из ушной раковины и наружного слухового прохода. Функция ушной раковины — улавливать звуки; ее продолжением является хрящ наружного слухового прохода, длина которого в среднем составляет 25-30 мм. Хрящевая часть слухового прохода переходит в костную, а весь наружный слуховой проход выстлан кожей, Уловленные ушной раковиной звуковые волны ударяются в барабанную перепонку и вызывают ее колебания. В свою очередь, колебания барабанной перепонки передаются в среднее ухо. Среднее ухо. Основной частью среднего уха является барабанная полость —пространство 1см³, находящееся в височной кости. Здесь находятся три слуховые косточки: молоточек, наковальня и стремечко — они передают звуковые колебания из наружного уха во внутреннее, одновременно усиливая их. Рукоятка молоточка тесно срослась с барабанной перепонкой, головка молоточка соединена с наковальней, а та, , своим длинным отростком — со стремечком. Основание стремечка закрывает окно преддверия, соединяясь таким образом с внутренним ухом. Полость среднего уха связана с носоглоткой посредством евстахиевой трубы, через которую выравнивается среднее давление воздуха внутри и снаружи от барабанной перепонки Барабанная перепонка — тонкая, непроницаемая для воздуха и жидкости мембрана, разделяющая наружное и среднее ухо. Служит для передачи звуковых колебаний во внутреннее ухо, а также препятствует попаданию в барабанную полость инородных тел. У людей расположена в глубине наружного слухового прохода.

Евстахиева труба — канал, сообщающий полость среднего уха с глоткой. Евстахиева труба представляет часть жаберной щели, а физиологически служит для уравновешивания разницы атмосферного давления извне и в полости среднего уха.

коэффициент поглощения тканей разный, степень нагревания различна, По расположению головки, излучающей ультразвук, различают три способа лечения. При контактном лечении колеблющуюся поверхность слегка прижимают к коже так, чтобы головка прилегала всей поверхностью. если размещение головки причинило боль, то контактное лечение нельзя применять. В таких случаях прибегают к лечению в водяной ванне

24Ультразвук — упругие звуковые колебания высокой частоты.

Применение в медицине: Диагностическое применение ультразвука в медицине (УЗИ). ультразвук широко применяется для визуализации состояния внутренних органов человека, особенно в брюшной полости и полости таза. Терапевтическое применение ультразвука в медицине. Помимо широкого использования в диагностических целях, ультразвук применяется в медицине как лечебное средство. Ультразвук обладает действием: противовоспалительным, рассасывающим, анальгезирующим, спазмолитическим, кавитационным усилением проницаемости кожи

Способы получения: гидродинамический, аэродинамический и электроакустический. Гидродинамический и аэродинамический способы основаны на преобразовании кинетической энергии гидравлической или воздушной струи в энергию упругих акустических колебаний. Электроакустический способ основан на преобразовании энергии электрических колебаний в энергию механических колебаний и наоборот

Магнитострикция - это явление деформации упругого материала при изменении его магнитного состояния

Пьезоэлектрический эффект основан на образовании электрического потенциала при механической деформации некоторых материалов. Пьезоэффект обратимНаиболее высоким пьезоэлектрическим эффектом обладают вещества, относящиеся к типу сегнетоэлектриков. Даже в отсутствии внешнего электрического поля сегнетоэлектрики состоят из доменов - микроскопических областей спонтанной поляризации, обладающих электрическим моментом. При наличии разности потенциалов происходит поляризация, в поле которой домены ориентируются по его направлению, чем и обуславливается высокое значение пьезоэффекта.

Свойства: 1. Отражение ультразвука

уровень отражения ультразвука зависит от степени акустической неоднородности граничащих тканей: чем выше различие в акустической плотности двух сред, тем больше волн отражается.

.2. Поглощение ультразвука. По мере проникновения ультразвуковых волн в среду происходит снижение мощности ультразвукового излучения и затухание ультразвуковой волны. Это определяется расходом энергии волны на преодоление внутреннего трения, происходит поглощение ультразвука тканями. Поглощение - переход энергии ультразвуковых волн в другие виды энергии, в частности, в тепло. Механизм влияния на биообъекты: Попадая в живой организм, ультразвук оказывает на него биологическое воздействие. При облучении ультразвуком обычной интенсивности хотя и производится микромассирующее воздействие на клетки, его эффект незначителен. Разумеется, с повышением интенсивности ультразвука механическое воздействие может привести даже к повреждению ткани., В тканях, находящихся на различной глубине, повышение температуры под влиянием излучения различно и тем меньше, чем глубже. А поскольку

23.Инфразвук — упругие волны, аналогичные звуковым, но имеющие частоту ниже воспринимаемой человеческим ухом

Естественные источники. Возникает при землетрясениях, во время бурь и ураганов, цунами. При помощи достаточно сильных инфразвуков (более 60 дБ) общаются между собой киты.

Техногенные источники. К основным техногенным источникам инфразвука относится мощное оборудование — станки, котельные, транспорт, подводные и подземные взрывы.

В настоящее время доказано, что инфразвук, действуя на организм, приводит к нарушению функционального состояния центральной нервной, сердечно-сосудистой, дыхательной систем и изменению слухового и вестибулярного анализаторов

Свойства: действие ультразвука ускоряет некоторые химические реакции и процессы, например реакции окисления или полимеризации. На комплексном действии механических, тепловых, и химических факторов основано биологическое действие ультразвука, который может вызывать гибель вирусов, бактерий, грибков и т.п., а при значительной мощности даже и мелких животных. При незначительной мощности из, например, повышает проницаемость клеточных мембран, активизирует процессы тканевого объема и т.д.

⇐ Предыдущая 123 4 5 Следующая ⇒