Skip to main content
Global

16: Mawimbi ya umeme

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    176539

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Katika sura hii, tunaelezea nadharia ya Maxwell na kuonyesha jinsi inavyoongoza kwa utabiri wake wa mawimbi ya sumakuumeme. Tunatumia nadharia yake kuchunguza mawimbi ya sumakuumeme ni nini, jinsi yanavyotengenezwa, na jinsi yanavyosafirisha nishati na kasi. Tunahitimisha kwa muhtasari wa baadhi ya matumizi mengi ya vitendo ya mawimbi ya umeme.

    • 16.1: Utangulizi wa Mawimbi ya umeme
      Nadharia ilitabiri jambo la jumla la mawimbi ya sumakuumeme kabla ya mtu yeyote kutambua kwamba mwanga ni aina ya wimbi la sumakuumeme Katikati ya karne ya kumi na tisa, James Clerk Maxwell aliandaa nadharia moja ikichanganya athari zote za umeme na magnetic zinazojulikana wakati huo. Ulinganyo wa Maxwell, kwa muhtasari wa nadharia hii, ulitabiri kuwepo kwa mawimbi ya sumakuumeme yanayotembea kwa kasi ya nuru. Nadharia yake pia ilitabiri jinsi mawimbi haya yanavyofanya na kubeba nishati na kasi zote mbili.
    • 16.2: Ulinganisho wa Maxwell na Mawimbi ya umeme
      James Clerk Maxwell (1831—1879) alikuwa mmoja kati ya wachangiaji wakuu wa fizikia katika karne ya kumi na tisa. Ingawa alikufa kijana, alifanya michango mikubwa katika maendeleo ya nadharia ya kinetic ya gesi, kuelewa maono ya rangi, na kwa asili ya pete za Saturn. Anafahamika zaidi kwa kuwa na pamoja ujuzi uliopo wa sheria za umeme na za sumaku na ufahamu wake mwenyewe kuwa nadharia kamili ya umeme, iliyowakilishwa na equations ya Maxwell.
    • 16.3: Ndege Mawimbi ya umeme
      Mawimbi ya mitambo yanasafiri kwa njia ya kati kama kamba, maji, au hewa. Pengine utabiri muhimu zaidi wa milinganyo ya Maxwell ni kuwepo kwa mashamba ya pamoja ya umeme na magnetic (au sumakuumeme) yanayoeneza kupitia angani kama mawimbi ya sumakuumeme. Kwa sababu equations ya Maxwell inashikilia nafasi ya bure, mawimbi ya umeme yaliyotabiriwa, tofauti na mawimbi ya mitambo, hauhitaji kati ya uenezi wao.
    • 16.4: Nishati iliyofanywa na Mawimbi ya umeme
      Mawimbi ya umeme huleta nishati ndani ya mfumo kwa sababu ya mashamba yao ya umeme na magnetic. Mashamba haya yanaweza kutumia nguvu na kusonga mashtaka katika mfumo na, kwa hiyo, fanya kazi juu yao. Hata hivyo, kuna nishati katika wimbi la umeme yenyewe, ikiwa linafyonzwa au la. Mara baada ya kuundwa, mashamba hubeba nishati mbali na chanzo. Kama baadhi ya nishati ni baadaye kufyonzwa, nguvu shamba ni kupungua na kitu chochote kushoto kusafiri juu.
    • 16.5: Shinikizo la kasi na mionzi
      Vitu vya nyenzo hujumuisha chembe za kushtakiwa. Tukio la wimbi la umeme juu ya kitu hufanya nguvu kwenye chembe za kushtakiwa, kwa mujibu wa nguvu ya Lorentz. Majeshi haya yanafanya kazi kwenye chembe za kitu, na kuongeza nishati yake, kama ilivyojadiliwa katika sehemu iliyopita. Nishati ambayo jua hubeba ni sehemu inayojulikana ya kila siku ya joto ya jua.
    • 16.6: Spectrum ya umeme
      Mawimbi ya sumakuumeme yana aina kubwa ya maombi ya kila siku ya vitendo ambayo yanajumuisha matumizi mbalimbali kama mawasiliano kwa simu ya mkononi na utangazaji wa redio, WiFi, kupikia, maono, upigaji picha za matibabu, na kutibu kansa. Katika moduli hii, tunazungumzia jinsi mawimbi ya umeme yanavyowekwa katika makundi kama vile redio, infrared, ultraviolet, na kadhalika. Sisi pia muhtasari baadhi ya maombi kuu kwa kila aina.
    • 16.A: Mawimbi ya umeme (Jibu)
    • 16E: Mawimbi ya umeme (Mazoezi)
    • 16.S: Mawimbi ya umeme (Muhtasari)