+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

Явление электромагнитной индукции: опыт Фарадея, выводы

 

Изучением явления электромагнитной индукции занялся вплотную первым Майкл Фарадей. Точнее сказать, он установил и исследовал это явление в поисках способов превратить магнетизм в электричество.

У него на решение такой задачи ушло десять лет, мы же сейчас пользуемся плодами его труда повсеместно, и не представляем себе современную жизнь без применения электромагнитной индукции. В 8 классе, мы уже рассматривали эту тему, в 9 классе это явление рассматривается уже более детально, но вывод формул относится к курсу 10 класса. По этой ссылке вы можете перейти для ознакомления со всеми аспектами данного вопроса.

Явление электромагнитной индукции: рассмотрим опыт

Мы рассмотрим, что представляет собой явление электромагнитной индукции. Можно провести опыт, для которого понадобится гальванометр, постоянный магнит и катушка. Соединив гальванометр с катушкой, мы вдвигаем внутрь катушки постоянный магнит. При этом гальванометр покажет изменение тока в цепи.

Так как никакого источника тока у нас в цепи нет, то логично предположить, что ток возникает вследствие появления магнитного поля внутри катушки. Когда мы будем вытаскивать магнит обратно из катушки, мы увидим, что снова изменятся показания гальванометра, но его стрелка при этом отклонится в противоположную сторону. Мы опять получим ток, но уже направленный в другую сторону.

Теперь проделаем похожий опыт с теми же элементами, только при этом мы зафиксируем магнит неподвижно, а надевать на магнит и снимать с него мы теперь будем саму катушку, подсоединенную к гальванометру. Мы получим те же результаты стрелка гальванометра будет показывать нам появление тока в цепи. При этом, когда магнит неподвижен, тока в цепи нет стрелка стоит на ноле.

Можно провести измененный вариант такого же опыта, только постоянный магнит заменить электрическим, который можно включать и выключать. Мы получим схожие с первым опытом результаты при движении магнита внутри катушки. Но, кроме того, при выключении и выключении неподвижного электромагнита, он будет вызывать кратковременное появление тока в цепи катушки.

Катушку можно заменить проводящим контуром и проделать опыты по перемещению и вращению самого контура в постоянном магнитном поле, либо же магнита внутри неподвижного контура. Результаты будут те же появление тока в цепи при движении магнита или контура.

Изменение магнитного поля вызывает появление тока

Из всего этого следует вывод, что изменение магнитного поля вызывает появление электрического тока в проводнике. Ток этот ничем не отличается от тока, который мы можем получить от батареек, например. Но чтобы указать причину его возникновения, такой ток назвали индукционным.

Во всех случаях у нас менялось магнитное поле, а точнее, магнитный поток через проводник, вследствие чего и возникал ток. Таким образом, можно вывести следующее определение:

При всяком изменении магнитного потока, пронизывающего контур замкнутого проводника, в этом проводнике возникает электрический ток, существующий в течение всего процесса изменения магнитного потока.

Вот это и есть явление электромагнитной индукции, на основе которой созданы самые различные генераторы электроэнергии.

Нужна помощь в учебе?



Предыдущая тема: Магнитный поток: определение, направление и количество + пример
Следующая тема:&nbsp&nbsp&nbspПолучение переменного электрического тока: что это и как получить

Явление электромагнитной индукции. Генератор электрического тока

Изучение электромагнитных явлений показывает, что вокруг электрического тока всегда существует магнитное поле. Электрический ток и магнитное поле неотделимы друг от друга.

Но если электрический ток, как говорят, «создает» магнитное поле, то не существует ли обратного явления? Нельзя ли с помощью магнитного поля создать электрический ток?

Такую задачу в начале IX столетия пытались решить многие ученые. Поставил ее перед собой и английский ученый Фарадей. «Превратить магнетизм в электричество» — так записал в своем дневнике эту задачу Фарадей в 1822 г. Почти 10 лет упорной работы потребовалось Фарадею для ее решения.

Чтобы понять, как Фарадею удалось «превратить магнетизм в электричество», выполним некоторые опыты Фарадея, используя современные приборы.

На рисунке 305 изображен проводник, концы которого присоединены к гальванометру. Если этот проводник вдвигать внутрь магнита или удалять из него так, чтобы он пересекал магнитные линии, то в нем возникает и существует во все время движения электрический ток. Это видно по отклонению стрелки гальванометра. Можно двигать магнит, а проводник закрепить неподвижно, важно, чтобы существовало движение проводника относительно магнитного поля и чтобы магнитные линии и проводник при этом пересекались.

Явление возникновения электрического тока в проводнике, пересекающем магнитные линии, называется электромагнитной индукцией. А возникающий при этом ток—индукционным током,

Индукционный ток в проводнике представляет собой такое же упорядоченное движение электронов, как и ток, полученный от гальванического элемента или аккумулятора. Название же «индукционный» указывает только на причину его возникновения.

На явлении электромагнитной индукции основано устройство и действие мощных источников тока – генераторов. Модель генератора показана на рисунке 306. Когда рамка вращается в магнитном поле (рис, 306), в ее обмотке возникает ток.

Фарадей Майкл (1791—1867)— английский физик. Создал учение о магнитном и электрическом поле. Открыл явление электромагнитной индукции, установил законы электролиза, прославился опытами по сжижению газов.

Устройство технического генератора значительно сложнее. При помощи их вырабатывается ток на электростанциях. Для приведения во вращение подвижной части генератора используют двигатели внутреннего сгорания, паровые турбины и гидротурбины.

Электрический генератор и паровую турбину, соединенные в один агрегат (рис. 307), называет турбогенератором. На рисунке 307 слева изображен внешний вид генератора, справа — внешний вид турбины. Турбогенераторы устанавливают на тепловых (и атомных) электростанциях. Наши заводы могут сейчас строить генераторы мощностью свыше 1 млн. кВт, создающие напряжение 13—15 тыс. В.

На рисунке 308 изображена схема гидрогенератора, они, как и турбогенераторы, вырабатывают ток большой мощности. При работе генераторов энергия топлива (угля, нефти, газа) или воды (на гидроэлектростанциях) превращается в энергию электрического тока, которая используется в промышленности, транспорте, сельском хозяйстве и в быту.

Вопросы.  1. На каком опыте можно показать возникновение в проводнике индукционного тока? 2. Какие необходимы условия для получения в проводнике индукционного тока? 3. Какое явление называют электромагнитной индукцией? Кто и когда открыл это явление? 4. Как называются мощные современные источники электрического тока? 5. На каком физическом явлении основано устройство и действие генераторов тока? 6. Какие агрегаты называются турбогенераторами, какие — гидрогенераторами? 7. Какие превращения энергии происходят при работе турбогенератора и гидрогенератора?

Явление электромагнитной индукции – внеурочная деятельность (конкурсная работа) – Корпорация Российский учебник (издательство Дрофа – Вентана)

  • Участник:Бойко Данил Дмитриевич
  • Руководитель:Зарипова Ирина Джамалудиновна
Доклад о явление электромагнитной индукции,о великом Майкле Фарадеи, который в 1821 году записал в своем дневнике: «Превратить магнетизм в электричество».

Здравствуйте, меня зовут Бойко Данил, я ученик 9 “А” класса МОУ СОШ № 51 Ф.Д.Воронова . С детства физика очень сильно привлекала мое внимание, куда не пойдешь, и чего странного не увидишь, все связанно напрямую с физикой . Я решил подготовить доклад о явление электромагнитной индукции, великом Майкле Фарадеи, который в 1821 году записал в своем дневнике: «Превратить магнетизм в электричество». Через 10 лет эта задача была им решена. В 1831 г. Майкл Фарадей установил, что электрический ток в контуре может возникать не только при движении проводника в магнитном поле, но и при любом изменении магнитного потока. Без учебника А.В. Перышкина, я бы не смог найти, столь привлекательную и интересную тему для конкурса, я решил проверить, возможна ли электромагнитная индукция в реальной жизни, для этого я провел три опыта, и записал их на видео.

В качестве первого примера этого явления возьмем неподвижный магнит и проволочную катушка, концы которой соединим с гальванометром. Если катушку приблизить к одному из полюсов магнита, то во время движения стрелка гальванометра отклоняется – в катушке возбуждается электрический ток. При движении катушки в обратном направлении направление тока меняется на противоположное. То же самое происходит, если повернуть магнит на 180 градусов, не меняя направления движения катушки.

Во втором примере я взял две катушки с общим сердечником, батарейку и гальванометр . При внесении или вынесении магнита в катушку, замкнутую на гальванометр, в катушке возникает индукционный ток. Если радом расположить две катушки (например, на общем сердечнике или одну катушку внутри другой) и одну катушку через ключ соединить с источником тока, то при замыкании или размыкании ключа в цепи первой катушки во второй катушке появится индукционный ток. Объяснение этого явления было дано Максвеллом. Любое переменное магнитное поле всегда порождает переменное электрическое поле.

В третьем примере я взял тоже оборудование, что и в первом примере, только вместо гальванометра, я взял амперметр. В процессе приближения магнита к катушке действует сила отталкивания, которая тормозит его падение. Это следует из закона сохранения энергии:

Когда в катушки появляется индукционный ток, то вместе с ним возникает и его собственное магнитное поле В. Это поле и отталкивает приближающийся магнит. Поскольку такое отталкивание возможно лишь в том случае, когда магнит и катушки обращены друг к другу одноимёнными полюсами, то сверху у катушки должен быть северный магнитный полюс. Зная это с помощью правой руки можем определить и направление индукционного тока в катушке. Индукционный ток в этом случае считаем отрицательным.

Видео: https://drive.google.com/open?id=0B8iHleEy0cTSNzZSRjZybURuek0

Презентация: https://drive.google.com/open?id=0B8iHleEy0cTSTVEzaGw0R0dhdFU

Вывод

Получается электромагнитная индукция – это явление возникновения электрического тока в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него. Благодаря электромагнитной индукции, в мире были созданы генераторы, а из генераторов электростанции, которые и посей день обеспечивают нас электричеством.

Генератор тока – устройство, служащее для преобразования механической энергии в электрическую. При вpащении pамки в магнитном поле с постоянной угловой скоpостью в pамке наводится ЭДС индукции. По такому пpинципу pаботает индукционный генеpатоp тока.

Трансформатор – электроприбор, служащий для преобразования непостоянного тока одного напряжения в ток другого напряжения. Принцип действия трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции.

Индукционные плавильные печи

Электродинамические микрофоны в электродинамических микрофонах, диафрагма колеблется вместе с катушкой в сильном магнитном поле .

Индукционные насосы

Магнитная запись и воспроведение сигналов — используется в магнитофонах, при записи на жесткий диск и дискеты компьютера. При воспроизведении в магнитной головке за счет явления ЭМ индукции наводится ток.

Электромагнитная индукция — урок. Физика, 9 класс.

Индукционный ток

Великому английскому физику

Майклу Фарадею потребовалось почти \(10\) лет, чтобы ответить в \(1831\) году на вопрос: как превратить магнетизм в электричество?

Эксперименты привели исследователя к однозначному ответу на данный вопрос.

Электрический ток в замкнутом контуре, возникающий при изменении магнитного поля, называется индукционным.

Индукционный ток, так же как и ток от гальванического элемента или аккумулятора, представляет собой упорядоченное движение электронов. 

Причины электромагнитной индукции

Явление возникновения индукционного тока в контуре называют электромагнитной индукцией.

Многочисленные опыты М. Фарадея привели к выводу, что индукционный ток в контуре, замкнутом на гальванометр, возникает при изменении:

  • магнитного поля;
  • площади контура;
  • ориентации контура в магнитном поле. 

 

Во всех случаях изменяется число линий магнитной индукции, то есть меняется магнитный поток.

На рисунке представлен пример отсутствия появления индукционного тока при вращении магнита вокруг вертикальной оси.

 

Развитие электротехники в России

В России электротехника развивалась интенсивно с поддержки Николая I. Развитие электротехники в Европе отозвалось открытиями и изобретениями в России.

 

В \(1833\) году русский учёный Эмилий Христианович Ленц доказал, что электрическая машина может работать как электродвигатель и как генератор электричества. Такое свойство назвали обратимостью электрических машин.

 

В \(1834\) году Борис Семёнович Якоби построил действующий «магнитный аппарат» вращательного движения — классический электродвигатель; послал описание в Парижскую академию наук.

 

В \(1888\) году Михаил Осипович Доливо-Добровольский изобрёл трёхфазный генератор переменного тока, в \(1889\) году — электродвигатель переменного тока, в \(1890\) году — трансформатор трёхфазного тока. На Всемирной электротехнической выставке во Франкфурте-на-Майне (\(1891\)) представил изобретённую систему передачи трёхфазного тока на расстояние \(170\) км.

 

 

Применение электромагнитной индукции

Принцип работы индукционной плиты основан на явлении электромагнитной индукции. Индукционные токи при изменении магнитного поля возникают не только в проволочных контурах, но и в массивных образцах металла. Эти токи называют вихревыми токами, или токами Фуко. В массивных проводниках вследствие малости электрического сопротивления токи могут быть очень большими и вызывать значительное нагревание. Принцип работы индукционной плиты показан на рисунке. Под стеклокерамической поверхностью плиты находится катушка индуктивности, по которой протекает переменный электрический ток, создающий переменное магнитное поле. Частота тока составляет \(20\)–\(60\) кГц. В дне посуды наводятся токи индукции, которые нагревают его, а заодно и помещённые в посуду продукты. Нет никакой теплопередачи снизу вверх, от конфорки через стекло к посуде, а значит, нет и тепловых потерь. С точки зрения эффективности использования потребляемой электроэнергии индукционная плита выгодно отличается от всех других типов кухонных плит.

 

 

1 — посуда из ферромагнитного материала;

2 — стеклокерамическая поверхность;

3 — слой изоляции;

4 — катушка индуктивности.

 

Открытый урок «Явление электромагнитной индукции. Опыты Фарадея. Закон Ленца»

Задачи урока:

  • изучить явление электромагнитной индукции и условия его возникновения;
  • рассмотреть историю вопроса о связи магнитного поля и электрического;
  • показать причинно-следственные связи при наблюдении явления электромагнитной индукции, раскрыть отношения явления и его сущности при постановке опытов;
  • продолжить формирование изменений, наблюдать, выделять главное, объяснять увиденное.

Оборудование: разборный школьный трансформатор, гальванометр, постоянный магнит, аккумулятор, источник переменного тока, реостат, ключ, замкнутый виток с низковольтной лампой, соединительные провода, стержень с двумя алюминиевыми кольцами на концах, одно из которых сплошное, другое с разрезом, портрет М.Фарадея, телевизор, в/ф «Явление электромагнитной индукции», карточки-задания, кроссворды, ребус, криптограмма, оборудование для опытов.

I. Оргмомент.

II. Мотивация учебной деятельности

Учитель. Мы с вами прошли тему «Электромагнетизм». Сегодня нам предстоит выяснить, как вы усвоили этот материал. Обобщим знания о магнитном поле, будет совершенствовать умения объяснять магнитные явления. Раскроем особенные и общие черты магнитного и электрического полей, проведем контроль знаний, продолжим формирование умений наблюдать, обобщать, синтезировать изученное.

III. Практическая работа -КМД-

Класс делится на 4 группы. Они работают так:

Первая группа – пишет физический диктант. (Приложение 1.)
Вторая группа – решает кроссворд. (Приложение 2.)
Третья группа – решает качественные задачи. (Приложение 3.)

И получают баллы за каждую работу. Потом обмениваются между собой заданиями.

Четвертая группа – четверо играют в карты.

Пока они готовятся, желающие получить жетоны, правильно отвечают на поставленные вопросы:

– В каком месте Земли магнитная стрелка обоими концами показывает на юг? (На северном географическом полюсе)

– Если поднести несколько раз к часам сильный магнит, то показания часов будут неправильными. Как объяснить это? (Стальная пружина и другие стальные детали часов, намагничиваясь, взаимодействуют друг с другом, вследствие чего правильный ход часов нарушается)

– Где ошибка?

– Правильно ли указано направление тока?

Учитель. А вот, что написал о магнитных явлениях Д.И. Менделеев, мы сможем сказать, если расшифруем, что здесь написано. (Приложение 3). К доске идет…

Решение задач.

IV. Изучение нового материала

Учитель. Ранее в электродинамике изучались явления, связанные или обусловленные существованием постоянных во времени (статических и стационарных) электрических и магнитных полей. Появляются ли новые явления при наличии переменных полей? Впервые явление, вызванное переменным магнитным полем, наблюдал в 1831году М.Фарадей. Он решал ПРОБЛЕМУ: может ли магнитное поле вызвать появление электрического тока в проводнике? А теперь посмотрим опыты и послушаем объяснение их.

По итогам зачета объявляются оценки и комментируются.

Учитель. А сейчас переходим к изучению новой темы. Цель урока мы узнаем, если разгадаем ребус. (Приложение 2) Да, да! Именно эти слова записал Майкл Фарадей в своем дневнике в 1822 году. «Превратить магнетизм в электричество». После открытия Эрстедом в 1820 году магнитного поля, было установлено, что магнитное поле и эл.ток всегда существуют одновременно. Фарадей, зная о тесной связи между током и магнитном полем, был уверен, что с помощью магнитного поля можно создать в замкнутом проводнике эл.ток. Он провёл многочисленные опыты и доказал это, открыв в 1831году явление электромагнитной индукции.
С биографией М.Фарадея нас познакомит студент …

V. Демонстрация опытов Фарадея.

Учитель. Рассмотрим опыты Фарадея, с помощью которых он открыл явление электромагнитной индукции.

1. Возьмем соленоид, соединенный с гальванометром (рис. 1), и будем вдвигать в него постоянный магнит. Оказывается, что при движении магнита стрелка гальванометра отклоняется. Если же магнит останавливается, то стрелка гальванометра возвращается в нулевое положение. То же самое получается при выдвижении магнита из соленоида или при надевании соленоида на неподвижный магнит. Такие опыты показывают, что индукционный ток возникает в соленоиде только при относительном перемещении соленоида и магнита.

Рис. 1

2. Будем опускать в соленоид В катушку с током А (рис. 2). Оказывается, что и в этом случае в соленоиде В возникает индукционный ток только при относительном перемещении соленоида В и катушки А.

Рис. 2

3. Вставим катушку А в соленоид В и закрепим их неподвижно (рис. 3). При этом тока в соленоиде нет. Но в моменты замыкания или размыкания цепи катушки А в соленоиде В появляется индукционный ток. То же самое

Рис. 3

Рис. 4

получается в моменты усиления или ослабления тока в катушке А с помощью изменения сопротивления R.
В дальнейшем цепь катушки А, соединенную с источником электрической энергии, будем называть первичной, а цепь соленоида В, в которой возникает индукционный ток, – вторичной. Эти же названия будем применять и к самим катушкам.

4. Включим первичную катушку в сеть переменного тока, а вторичную катушку соединим с лампой накаливания (рис. 4). Оказывается, лампа непрерывно горит, пока в первичной катушке течет переменный ток.
Нетрудно заметить, что общим для всех описанных опытов является изменение магнитного поля в соленоиде, которое и создает в нем индукционный ток.
Выясним теперь, всякое ли изменение магнитного поля вокруг замкнутого контура наводит в нем индукционный ток. Возьмем плоский контур в виде рамки, соединенной с гальванометром. Поместим рядом с рамкой магнит так, чтобы его линии индукции не проходили внутри рамки, а находились в ее плоскости (рис. 5а).

Рис. 5

Оказывается, что при перемещении рамки или магнита вдоль плоскости рисунка стрелка гальванометра не отклоняется. Если же рамку поворачивать вокруг оси 00′ (рис. 5б), то в ней возникает индукционный ток.

На основании описанных опытов можно сделать следующий вывод: индукционный ток (и э. д. с. индукции) в замкнутом контуре появляется только в том случае, когда изменяется магнитный поток, который проводит через площадь, охваченную контуром.
С помощью этого явления может получится эл. ток практически любой мощности, а это позволяет широко использовать эл. энергию в промышленности. Получается она в основном с помощью индукционных генераторов, принцип работы которых основан на явлении эл-магнитной индукции. Поэтому Фарадей по праву считается одним из основателей электротехники.

Рассмотрим подробнее явление электромагнитной индукции.

Пусть в однородном магнитном поле с индукцией В находится прямолинейный металлический проводник длиной L.
Приведем этот проводник в движение со скоростью так, что бы угол между векторами В и составлял 90 градусов, то вместе с проводником будут направленно двигаться и его собственные электроны, так как их движение происходит в магнитном поле, то на них должна действовать сила Лоренца.
С помощью правила левой руки можно установить, что свободные электроны будут смещаться к концу А. И тогда между А и В возникает напряжение U , которое создаст в нем эл. силу Fэл., которая уравновесит Fл. Fэл.= Fл., в этом случае смещение электронов прекратится.
Fэл.= Е . q = U/L . q, а Fл.= В . . q . sinU/L . q = В . . q . sinU = В . . L . sin, но напряжение на полюсах при разомкнутой цепи = Е.
Еинд.= В . . L . sin

Рис. 6

А если проводник включить в цепь, то в ней возникает индукционный ток.

Направление индукционного тока, возникающего в прямолинейном проводнике при его движении в магнитном поле, определяется по правилу правой руки (рис. 7): если правую руку расположить вдоль проводника так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а отогнутый большой палец показывал направление движения проводника, то четыре вытянутых пальца укажут направление индукционного тока в проводнике.

Рис. 7

VI. Закон Ленца.

Учитель. В катушке, замкнутой на гальванометр, при перемещении магнита, возникает индукционный ток. Как определить направление индукционного тока? По правилу правой руки? (А переломов не бойтесь!) Давайте определим это!
Индукционный ток создает собственное магнитное поле. Связь между направлением индукционного тока в контуре и индуцирующим магнитным полем была установлена Ленцем.
Пусть имеется катушка, вокруг катушки существует изменяющееся магнитное поле и оно пронизывает витки другой катушки. А при всяком изменении магнитного поля, пронизывающего контур замкнутого проводника, в нем наводится индукционный ток. А как определить направление индукционного тока? По правилу правой руки?
Обратимся к опыту. Почему кольцо отталкивается от магнита? А с прорезью нет? (U – тока нет.)

Значит в кольце возник ток (инд.), магнитное поле. И можно определить поле. Поменяем полюса магнита. И видим: что взаимодействие между полюсами всегда препятствует движению магнита. Ленцу удалось обобщить эту закономерность: эту связь называют законом Ленца.

Определение: индукционный ток всегда имеет такое направление, при котором его магнитное поле противодействует причине его вызывающей.

Eщё раз повторим правило Ленца.

Вернемся к опыту. Стрелка гальванометра отклоняется тем дальше, чем быстрее вдвигается в соленоид магнит или катушка с током.

Э.д.с. индукции, возникающая в какой-либо цепи, прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока – время, за которое происходит изменение магнитного потока. Знак минус показывает, что когда магнитный поток уменьшается ( – отриц.), э.д.с. создает индукционный ток, увеличивающий магнитный поток и наоборот.
Исходя из формулы:

1Bб = 1В 1с

VII. Закрепление материала.

Просмотр видеофильма «Электромагнитная индукция». Решение задач.

VIII. Задание на дом.

§ 23(2-6). № 18.10, № 18.12, № 14. Повторить «Эл.ток в газах»

IX. Итог урока.

Учитель. Спасибо вам за урок!.

Приложение 1.

Физический диктант

1. Напишите формулы для расчетов:

а) силы Лоренца;
б) магнитной проницаемости среды;
в) модуля вектора магнитной индукции;
г) магнитного потока;
д) силы Ампера;

2. Дополните следующие определения:

а) сила Лоренца – это …
б) сила Ампера – это …
в) температура Кюри – это …
г) магнитная проницаемость среды характеризует …

3. Какая физическая величина измеряется в теслах? Чему равна 1Тл?

4. Какими способами можно получить магнитное поле?

5. Какие величины характеризуют это поле?

6. Какую физическую величину измеряют в веберах? Чему равен 1Вб?

7. Дополните предложения:

а) У диамагнетиков они обладают свойством …
б) У ферромагнетиков их отличительные свойства …
в) У парамагнетиков для них характерно …
г) Сила Ампера применяется …
д) Электроизмерительные приборы магнитоэлектрической системы состоят из ……………..,  действуют они так:
е) Сила Лоренца используется …

Приложение 2.

КРОССВОРД “ДОГАДАЙТЕСЬ”

По вертикали в выделенных клетках: катушка проводов с железным сердечником внутри. В каждую клетку включая нумерованную напишите по букве так чтобы по горизонтали получить слова:

1. Ученый, впервые обнаруживший взаимодействие электрического тока и магнитные стрелки.
2. Место магнита, где наблюдаются наиболее сильные магнитные действия.
3. Устройство, работающее на слабых токах, при помощи которого можно управлять электрической цепью с сильными токами.
4. Изобретатель первого в мире телеграфного аппарата, печатающего буквы.
5 и 6. Приборы, совместное пользование которыми позволяет передавать звук на далекие расстояния.
7. Изобретатель электромагнитного телеграфа и азбуки из точек и тире.
8. Ученый, объяснивший намагниченность молекул железа электрическим током.
9. Прибор, служащий для ориентации на местности, основной частью которого является магнитная стрелка.
10. Русский ученый, который изобрел электрический телеграф с магнитными стрелками.
11. Одна из основных частей приборов 5 и 6, названных выше.
12. Приемник тока, служащий для превращения электрической энергии в механическую.
13. Вещество, из которого делают постоянные магниты.

Приложение 3.

РЕБУС

Рис. 8

Прочитайте слова английского физика, которыми он определил поставленную перед собой задачу. Назовите ученого, год, когда эта задача была решена, и явление которое им было открыто.

КАКОЕ СЛОВО?

Отгадайте слово по буквам, каждую из которых надо определить, решив задачу

Рис. 9

1. Мысленно поставьте стрелку по направлению тока на участке проводника НМ.
2. Каков номер в алфавите второй буквы слова, покажет после включения тока северный конец магнитной стрелки.
3. Поставьте знак направления тока в кружке изображающем сечение проводника, и из двух подсчетов выберите тот, который содержит этот знак.
4. Мысленно поставьте стрелку, указывающую направление магнитных линий внутри катушки с током.
5. Нужная буква стоит у северного конца магнитной стрелки.
6. Выберите букву, которая стоит у положительного полюса источника тока.

ПРОЧТИ ФРАЗУ

Рис. 10

Явление электромагнитной индукции. Магнитный поток. Закон электромагнитной индукции

Самая большая ошибка в том,

что мы быстро сдаёмся.

Иногда, чтобы получить желаемое,

надо просто попробовать ещё один раз.

Томас Эдисон

Современный мир не может обойтись без таких, казалось бы, уже повседневных приборов, как микрофоны и громкоговорители, трансформаторы и генераторы, планшеты и мобильные телефоны, и многое-многое другое.

Что лежит в основе работы данных приборов? Без явления, которое было открыто Майклам Фарадеем чуть более 180 лет назад, эти приборы создать было бы не возможно и по сей день.

В прошлых уроках мы говорилось о том, что магнитное поле в каждой точке пространства полностью характеризуется вектором магнитной индукции.

Возникает вопрос: можно ли ввести такую величину, которая характеризовала магнитное поле не только в данной точке поля, а во всех точках поверхности, ограниченной замкнутым контуром?

Для ответа на этот вопрос, рассмотрим плоский замкнутый контур, который помещен в однородное магнитное поле, и ограничивающий поверхность площадью S. Пусть нормаль (вектор, длина которого равна единице, и который всегда перпендикулярен контуру) составляет с вектором магнитной индукции некий угол a.

Рассмотрим, что будет происходить с контуром и с линиями магнитной индукции при изменении некоторых величин.

Первое изменим магнитное поле, например, усилив его с помощью еще одного магнита. Как можем заметить, при усилении магнитного поля количество силовых линий возрастает, следовательно, возрастает и их количество, которое будет пронизывать наш контур.

Если уменьшить площадь контура при неизменной индукции магнитного поля, то это приведет к уменьшению числа линий, пронизывающих контур.

Поворот контура также приводит к изменению числа линий, пронизывающих замкнутый контур.

Если же плоскость контура расположить параллельно линиям магнитной индукции, то ни одна из этих линий не будет пронизывать контур.

Требовалось ввести величину, которая характеризовала бы все эти закономерности магнитного поля. И физики нашли выход. По аналогии с потоком воздуха, который меняется в зависимости от силы ветра или области пространства, в котором он ограничен, или потока воды в реке, в зависимости от ее ширины или проливных дождей, эту величину назвали магнитным потоком или потоком вектора магнитной индукции.

В настоящее время под магнитным потоком через плоскую поверхность понимают скалярную физическую величину, численно равную произведению модуля магнитной индукции на площадь поверхности, ограниченную контуром, и на косинус угла между нормалью к поверхности и магнитной индукцией.

Произведение модуля магнитной индукции на косинус угла альфа представляет собой проекцию вектора магнитной индукции на нормаль к плоскости контура.

Анализируя формулу, легко заметить, что магнитный поток тем больше, чем больше линий магнитной индукции пронизывает контур и чем больше площадь этого контура.

Обозначается магнитный поток большой греческой буквой F

Единицей магнитного потока в СИ является Вб (вебер).

[F] = [Вб]

1 вебер — это магнитный поток однородного магнитного поля с индукцией 1 Тл через перпендикулярную ему поверхность площадью 1 м2.

Введенная физическая величина, является одной из главных в описании важнейшего физического явления современного мира: речь идет о явлении электромагнитной индукции.

Что это за явление?

Как известно, в 1820 году Ханс Кристиан Эрстед с помощью серии опытов показал, что вокруг любого проводника с током существует магнитное поле. Значит, имея электрический ток, можно получить магнитное поле.

Однако вставал тогда и другой вопрос: нельзя ли наоборот, имея магнитное поле, получить электрический ток? А если можно, то, что для этого нужно сделать?

Такую задачу в начале XIX в. попытались решить многие ученые. Среди них швейцарский физик Жан-Даниэль Колладон и английский физик Майкл Фарадей, которые практически одновременно начали заниматься решением этой проблемы. Записав в своем дневнике фразу «Превратить магнетизм в электричество!», Фарадей 10 лет потратил на упорные эксперименты, для решения поставленной задачи.

Майкл Фарадей был уверен в том, что электрические и магнитные явления — это явления одной природы. Благодаря своему упорству и вере в неделимость электрических и магнитных явлений, он сделал открытие, которое вошло в основу устройства генераторов всех электростанций мира, превращающих механическую энергию в энергию электрического тока. Открытие было сделано 17 октября 1831 года.

Вот полное описание первого успешного опыта: «Двести три фута медной проволоки в одном куске были намотаны на большой деревянный барабан; другие двести три фута такой же проволоки были проложены в виде спирали между витками первой обмотки, причем металлический контакт был везде устранен посредством шнурка. Одна из этих спиралей была соединена с гальванометром, а другая — с хорошо заряженной батареей из ста пар пластин в четыре квадратных дюйма с двойными медными пластинками. При замыкании контакта наблюдалось внезапное, но очень слабое действие на гальванометр, и подобное же слабое действие имело место при размыкании контакта с батареей».

Таков был первый опыт, давший положительный результат после десятилетних поисков. Фарадей устанавливает, что при замыкании и размыкании  возникают индукционные токи противоположных направлений.

Далее он переходит к изучению влияния железа на индукцию. «Из круглого брускового, мягкого железа было сварено кольцо; толщина металла была равна семи-восьми дюймам, а наружный диаметр кольца — шести дюймам. На одну часть этого кольца было намотано три спирали, каждая из которых содержала около двадцати четырех футов медной проволоки толщиной в одну двадцатую дюйма. Спирали были изолированы от железа и друг от друга и наложены одна на другую… Ими можно было пользоваться по отдельности и в соединении; эта группа обозначена буквой А. На другую часть кольца было намотано таким же способом около шестидесяти футов такой же медной проволоки в двух кусках, образовавших спираль B, которая имела одинаковое направление со спиралями А, но была отделена от них на каждом конце на протяжении примерно полу дюйма голым железом.

Спираль B соединялась медными проводами с гальванометром, помещенным на расстоянии трех футов от кольца. Отдельные спирали А соединялись конец с концом так, что образовали общую спираль, концы которой были соединены с батареей из десяти пар пластин в четыре квадратных дюйма. Гальванометр реагировал немедленно, притом значительно сильнее, чем это наблюдалось выше, при пользовании в десять раз более мощной спиралью без железа».

Таким образом, задача, поставленная Фарадеем в 1820 году, была решена: магнетизм был превращен в электричество.

Какого рода случайности могли помешать открытию, показывает следующий факт. Как говорилось в начале, одновременно с Фарадеем получить ток в катушке с помощью магнита пытался и швейцарский физик Колладон. Он пользовался в своей работе гальванометром, легкая магнитная стрелка которого помещалась внутри катушки прибора. Что бы магнит непосредственно не оказывал никакого влияния на магнитную стрелку, концы катушки были выведены в отдельную комнату и там присоединены к гальванометру.

Вставив магнит в катушку, Колладон шел в соседнюю комнату и разочарованный убеждался, что гальванометр не показывал наличие тока в цепи.

Действительно, ведь покоящийся относительно катушки магнит не может вызвать в ней тока. Стоило бы ему, например, наблюдать за гальванометром, а ассистента попросить заняться магнитом, и проблема была бы решена.

О вопросах надобности и ненадобности открытия данного явления долго спорил научный, и не только, мир. В архивах сохранилась следующая примечательная запись: «Однажды после лекции Фарадея в Королевском обществе, где он демонстрировал свои опыты, к нему подошел богатый коммерсант, оказывавший обществу материальную поддержку, и надменным голосом спросил:

- Всё, что вы нам здесь показывали, господин Фарадей, действительно красиво. Но теперь скажите мне, для чего годится эта магнитная индукция!?

- А для чего годится только что родившийся ребёнок? — ответил рассердившийся Фарадей.»

На вопрос коммерсанта в последующие годы ответили многие учёные и изобретатели, и прежде всего, Вернер фон Сименс, изобретший в 1866 г. динамо-машину, положившую основу для промышленного производства электроэнергии.

Впоследствии опыт Фарадея видоизменили и теперь в школах он представлен в следующем виде.

Берется катушка с намотанной на нее проволокой, концы которой присоединены к гальванометру. Если постоянный магнит, например полосовой, вдвигать внутрь катушки, то в цепи возникает электрический ток. Если же магнит выдвигать из катушки, то гальванометр также регистрировал ток в цепи, но уже противоположного направления. Электрический ток возникает и в том случае, если магнит оставить неподвижным, а двигать относительно него катушку.

Однако не при всяком движении магнита (или катушки) в цепи возникает электрический ток. Например, если вращать магнит внутри катушки, то гальванометр не зафиксирует наличие тока в цепи.

Аналогичный опыт можно проделать, используя вместо постоянного магнита, другую катушку, но уже с током. Не трудно заметить, что ток в катушке возникает всякий раз, когда изменяется магнитный поток, пронизывающий катушку.

Таким образом, явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего контур, называется явлением электромагнитной индукции. Полученный таким образом ток, называется индукционным током.

Как известно, ток в проводнике возникает лишь в том случае, если на свободные заряды проводника будут действовать сторонние силы. Работу этих сил при перемещении единичного заряда вдоль замкнутого проводника называют электродвижущей силой (сокращенно ЭДС).

Следовательно, при изменении магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром (т.е. при изменении количества линий магнитной индукции, пронизывающих поверхность), в нем появляются сторонние силы, действие которых характеризуется ЭДС, называемой ЭДС индукции.

Обозначают ее греческой буквой xi (кси), а измеряется она в В (вольт).

Как показывают опыты, значение индукционного тока, а, следовательно, и ЭДС индукции, не зависит от причин изменения магнитного потока (меняется ли площадь, ограниченная контуром, или его ориентация в пространстве, или за счет изменения среды и т.д.). Самое главное и существенное значение имеет лишь скорость изменения магнитного потока (так, стрелка гальванометра будет отклоняться сильнее, чем быстрее мы будем вдвигать и выдвигать магнит).

Поэтому мы можем сказать, что сила индукционного тока пропорциональна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром.

Сформулируем непосредственно сам закон электромагнитной индукции: среднее значение ЭДС индукции в проводящем контуре пропорционально скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром.

где Dt – промежуток времени, в течении которого произошло изменение магнитного потока.

Стоит обратить внимание, что закон электромагнитной индукции формулируется именно для ЭДС, а не для силы индукционного тока, т.к. сила тока зависит и от свойств проводника, а ЭДС определяется только изменением магнитного потока.

Почему в законе электромагнитной индукции стоит знак «минус»? Какого его назначение? Индукционный ток противодействует изменению магнитного потока. Поэтому ЭДС индукции и скорость изменения магнитного потока имеют разные знаки.

Упражнения.

Задача. Из провода длиной 2 м сделан квадрат, который расположен горизонтально. Какой заряд пройдет по проводу, если его потянуть за две диагонально противоположные вершины так, чтобы он сложился? Сопротивление провода 0,1 Ом, а вертикальная составляющая индукции магнитного поля Земли 50 мкТл.

Основные выводы:

Магнитный поток через плоскую поверхность — это скалярная физическая величина, численно равная произведению модуля магнитной индукции на площадь поверхности, ограниченную контуром, и на косинус угла между нормалью к поверхности и магнитной индукцией.

– Единицей магнитного потока в системе СИ является Вб (вебер).

– Явление возникновения ЭДС в проводящем контуре (или тока, если контур замкнут) при изменении магнитного потока, пронизывающего контур, называется явлением электромагнитной индукции.

– Полученный таким способом ток называется индукционным током.

Закон электромагнитной индукции: среднее значение ЭДС индукции в проводящем контуре пропорционально скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром.

Явление э/м индукции. Магн. поток. Закон э/м индукции

  • Явление электромагнитной индукции

Электрические и магнитные поля порождаются одними и теми же источниками – электрическими зарядами, поэтому можно предположить, что между этими полями существует определенная связь. Это предположение нашло экспериментальное подтверждение в 1831 г. в опытах выдающегося английского физика М.Фарадея. Он открыл явление электромагнитной индукции.

Явление электромагнитной индукции лежит в основе работы индукционных генераторов электрического тока, на которые приходится вся вырабатываемая в мире электроэнергия.

  • Магнитный  поток
Замкнутый контур, помещенный в однородное магнитное поле

Количественной характеристикой процесса изменения магнитного поля через замкнутый контур является физическая величина называемая магнитным потоком. Магнитным потоком (Ф) через замкнутый контур площадью (S) называют физическую величину, равную произведению модуля вектора магнитной индукции (В) на площадь контура (S) и на косинус угла  между вектором В и нормалью к поверхности:  Φ = BS cos α.   Единица магнитного потока Ф — вебер (Вб): 1 Вб = 1 Тл · 1 м2.

Если вектор магнитной индукции перпендикулярен площади контура, то магнитный поток максимальный.

Если вектор магнитной индукции параллелен площади контура, то магнитный поток равен нулю.

  • Закон электромагнитной индукции

Опытным путем был установлен закон электромагнитной индукции: ЭДС индукции в замкнутом контуре равна по модулю скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром:   Эта формула носит название закона Фарадея.

Классической демонстрацией основного закона электромагнитной индукции является первый опыт Фарадея. В нем, чем быстрее перемещать магнит через витки катушки, тем больше возникает индукционный ток в ней, а значит, и ЭДС индукции.

  • Правило Ленца

Зависимость направления индукционного тока от характера изменения магнитного поля через замкнутый контур в 1833 г. опытным путем установил русский физик Э.Х.Ленц. Согласно правилу Ленца, возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим  магнитным  полем противодействует тому изменению  магнитного потока, которым он вызван.  Более кратко это правило можно сформулировать следующим образом: индукционный ток направлен так, чтобы препятствовать причине, его вызывающей. Правило Ленца отражает тот экспериментальный факт, что    всегда имеют противоположные знаки (знак «минус» в формуле Фарадея).

Ленцем был сконструирован прибор, представляющий собой два алюминиевых кольца, сплошное и разрезанное, укрепленные на алюминиевой перекладине. Они могли вращаться вокруг оси, как коромысло. При внесении магнита в сплошное кольцо оно начинало «убегать» от магнита, поворачивая соответственно коромысло. При вынесении магнита из кольца оно стремилось «догнать» магнит. При движении же магнита внутри разрезанного кольца никакого движения не происходило. Ленц объяснял опыт тем, что магнитное поле индукционного тока стремилось компенсировать изменение внешнего магнитного потока.

Правило Ленца имеет глубокий физический смысл – оно выражает закон сохранения энергии.

Электромагнитное явление — обзор

Электрический и магнитный поток

Как отмечалось ранее, сила электрического или магнитного поля пропорциональна плотности соответствующих силовых линий в определенной области пространства. Эти силовые линии соответствуют электрическому и магнитному потокам, физической величине, которая является центральной для электромагнитных явлений, описываемых уравнениями Максвелла.

Определение потока вводится сразу же, поскольку это скорость изменения электрического и магнитного потоков во времени, которая приводит к генерации магнитного и электрического полей, соответственно.Такой экономичный подход имеет некоторое оправдание, поскольку это эффективный способ выполнения простых вычислений, связанных с информационной безопасностью.

Электрический поток ψ через поверхность площадью A , перпендикулярную направлению электрического поля E , определяется следующим образом:

(4.1) ψ = ɛEA

, где — относительная электрическая проницаемость или диэлектрическая проницаемость. Проще говоря, электрический поток — это общее количество силовых линий электрического поля, пересекающих поверхность площадью A .

По аналогии, магнитный поток ø на поверхности площадью A , перпендикулярной магнитному полю B , определяется следующим образом:

(4,2) ø = μBA

, где μ — диэлектрическая проницаемость свободного пространства. Магнитный поток — это общее количество силовых линий магнитного поля, пересекающих поверхность площадью A .

Концепция потока имеет решающее значение для понимания электромагнитных явлений и, следовательно, важно для понимания основ информационной безопасности.Может быть полезна аналогия с более интуитивной физической величиной. 4

Рассмотрим воображаемую прямоугольную петлю или поверхность площадью A . Вода течет через плоскость этого контура со скоростью v . Для простоты предположим, что вода течет перпендикулярно плоскости A , хотя признаем, что это особый случай, поскольку вода может течь под углом к ​​петле. Для этой конкретной геометрии поток воды через воображаемую поверхность — это объем воды в единицу времени v , который проходит через площадь поперечного сечения A .Таким образом, поток воды Φ Вт = ВА .

Важно отметить, что поток характеризует количество «вещей», например, вода, частицы, бананы, электрические и магнитные поля автомобилей, которые пересекают произвольную границу в единицу времени.

Теперь предположим, что плоскость петли или поверхности ориентирована под углом, параллельным направлению потока воды. В этом случае вода не течет через плоскость петли. Следовательно, поток, как определено ранее, равен нулю.Перпендикулярная и параллельная ориентации петли относительно направления потока — это две простейшие геометрии, относящиеся к потоку.

В целом сценарий не очень удобный. Фактически, цель обсуждения векторов и поверхностных интегралов — обратиться к более сложной геометрии, которая возникает в сценариях информационной безопасности.

Более общая проблема заключается в вычислении потока, когда плоскость контура ориентирована под некоторым произвольным углом по отношению к направлению «материала», текущего по поверхности.В сценариях, относящихся к информационной безопасности, поток обычно представляет собой силовые линии магнитного или электрического поля. Более того, величина силы, создаваемой этими полями, пропорциональна плотности силовых линий электрического или магнитного поля, которые «текут» по поверхности.

Рис. 4.2 помогает визуализировать два крайних случая потока. Изображены две поверхности, перпендикулярные и параллельные направлению падающего потока. 5 В первом поток максимальный, а во втором поток равен нулю.

Рисунок 4.2. Максимальный и минимальный поток векторного поля через поверхность.

Вероятно, становится очевидным, что поток электрического и магнитного полей каким-то образом имеет отношение к обнаружению электромагнитного сигнала. Однако некоторые концепции все еще отсутствуют. В частности, вводится понятие вектора, после чего следует обсуждение поверхностных интегралов. Они позволяют проводить общие расчеты скорости изменения электрического и магнитного потоков во времени, что помогает объяснить пределы обнаружения сигнала.

Когда любая среда, состоящая из электрических зарядов, помещается в электрическое поле, заряды в ней выравниваются в соответствии с ориентацией и силой приложенного поля. В общем, заряды становятся поляризованными или слегка разделенными в соответствии с ориентацией приложенного поля.

Обратите внимание, что приложенное электрическое поле обычно колеблется с некоторой заданной частотой, и поэтому поляризация или разделение зарядов будут изменяться в ответ. Но не все материалы и заряды в них одинаково реагируют на силу приложенного электрического поля.Диэлектрическая проницаемость среды указывает на величину поляризации, которая существует в материале в результате приложенного электрического поля. 6

На рис. 4.3 электрическое поле привело к поляризации положительных и отрицательных зарядов. 7 Электрическое поле одинаковой величины заставляет заряды в одном материале поляризоваться сильнее, чем в другом, о чем свидетельствует разница в разделении положительных и отрицательных зарядов. Считается, что более поляризованный материал имеет более высокую диэлектрическую проницаемость.

Рисунок 4.3. Слабая и сильная поляризация и диэлектрическая проницаемость.

Не менее достоверная интерпретация того же эффекта проиллюстрирована на рис. 4.4. Низкая плотность электрического потока в материале слева вызывает ту же поляризацию, что и материал справа, который имеет высокую плотность электрического потока. Следовательно, материал слева имеет высокую диэлектрическую проницаемость, поскольку такая же поляризация была достигнута при более низкой плотности потока.

Рисунок 4.4. Низкая и высокая плотность электрического потока на единицу заряда в зависимости от диэлектрической проницаемости.

Относительная диэлектрическая проницаемость материала известна как диэлектрическая проницаемость, и этот термин может быть более знаком читателям. Относительная диэлектрическая проницаемость — это диэлектрическая проницаемость относительно вакуума. Диэлектрическая проницаемость вакуума определена равной единице, а для воздуха — 1.00058986 ± 0.00000050. Таким образом, относительная диэлектрическая проницаемость воздуха примерно равна диэлектрической проницаемости вакуума.

Электромагнетизм | New Scientist

Если спросить, что делает электромагнетизм, одна из четырех известных фундаментальных сил природы, возможно, сначала будет легче сказать, чего он не делает.Он не удерживает наши ноги на земле, Землю, вращающуюся вокруг Солнца, или звезды и галактики во Вселенной, движущиеся в больших масштабах: это область гравитации. Он не связывает элементарные частицы вместе в атомном ядре и не определяет их распад: это делают сильные и слабые ядерные взаимодействия.

Но практически любое другое явление, которое происходит в масштабах между этими двумя, зависит от электромагнетизма. Наиболее очевидны два, от которых сила получила свое название: электричество и магнетизм.Они были предметом многочисленных исследований и экспериментов физиков XIX века, таких как Майкл Фарадей и Джеймс Клерк Максвелл. Именно Максвелл в 1860-х годах показал, что электричество и магнетизм на самом деле являются двумя аспектами одного единого явления: движущиеся электрические токи вызывают магнитные поля, а магнитные поля индуцируют электрические токи. Максвелл также показал в своей классической теории электромагнетизма, что электрическое и магнитное поля всегда распространяются с одной и той же постоянной скоростью: скорость света c.

Это подводит нас к сути того, что квантовая теория поля показала в XX веке электромагнетизм. Это фундаментальная сила, которая действует между всеми частицами, обладающими электрическим зарядом, положительным и отрицательным: одинаковые заряды отталкиваются, а противоположные — притягиваются. (Нечто подобное верно и для северного и южного магнитных полюсов, с той странной и необъяснимой разницей, что они всегда идут парами: нет магнитных «монополей», которые могли бы двигаться независимо друг от друга.)

Согласно квантовой электродинамике или КЭД В квантовой теории поля, которая теперь объясняет электромагнетизм, его несущая силу частица — его «бозон», которым обмениваются все заряженные частицы, — это фотон, квант света.Фотоны разной энергии связаны с волнами разной частоты, а электромагнитный спектр — это название, данное всей гамме, от низкочастотных радиоволн, прошедших через видимый свет, до высокочастотных гамма-лучей.

Таким образом, электромагнетизм отвечает за гораздо больше, чем просто электричество и магнетизм. Это сила, которая связывает отрицательно заряженные электроны с положительно заряженными атомными ядрами, обеспечивая возможность образования стабильных атомов и возможность возникновения химии, включая химию жизни.Он также отвечает за всевозможные повседневные силы, такие как трение, которые в конечном итоге возникают в результате взаимодействия электронов на атомном уровне.

Изучение квантовой электродинамики тоже обнаружило всевозможные сюрпризы. Когда физик Поль Дирак в конце 1920-х годов возился с ранней версией теории, он предположил, что существует положительно заряженная версия электрона — портал в совершенно новый мир «антивещества», который отражает все обычные частицы с одними из противоположный электрический заряд.Почему наш мир состоит из атомов, а не антиатомов, должно занимать первое место — это одна из самых фундаментальных загадок физики.

Электромагнетизм

Отражение — это резкое изменение направления распространения волна, которая ударяет по границе между различными средами. По меньшей мере часть возмущения набегающей волны остается в той же среде. Регулярное отражение, которое следует простому закону, происходит на плоскости границы. Угол между направлением движения встречной волны и перпендикуляра к отражающей поверхности (угол падения) равен углу между направлением движения отраженная волна и перпендикуляр (угол отражения).Отражение на грубых или неровных границах диффузное. В отражательная способность материала поверхности — это доля энергии встречная волна, которая отражается им.

Преломление — это изменение направления волны, уходящей от одного средний к другому, вызванный его изменением скорости. Например, волны на большой глубине путешествовать быстрее, чем на мелководье; если океанская волна подходит к пляжу наискосок, часть волны дальше от берега пляж будет двигаться быстрее, чем ближе, и волна будет повернуться, пока он не начнет двигаться в направлении, перпендикулярном береговая линия.Скорость звуковых волн в теплом воздухе больше, чем в холодно; ночью воздух охлаждается на поверхности озера, и любой звук который движется вверх, преломляется вниз более высокими слоями воздуха которые все еще остаются теплыми. Таким образом, звуки, такие как голоса и музыка, могут ночью будет слышно на воде намного дальше, чем днем.

Электромагнитные волны, составляющие свет, преломляются, когда пересекает границу от одной прозрачной среды к другой, потому что их изменения скорости. Прямая палка кажется изогнутой, когда погружен в воду и рассматривается под углом к ​​поверхности, кроме 90.Луч света одной длины волны или цвета (разного длины волн кажутся человеческому глазу разными цветами), попутно от воздуха к стеклу преломляется или изгибается на величину, зависящую от его скорость в воздухе и в стекле, две скорости в зависимости от длина волны. Луч солнечного света состоит из многих длин волн, которые в сочетание кажется бесцветным; при входе в стеклянную призму различные преломления разных длин волн разносят их, как в радуге.

Дифракция — это распространение волн вокруг препятствий.Дифракция происходит со звуком; с электромагнитным излучением, например свет, рентгеновские лучи и гамма-лучи; и с очень маленькими движущимися частицами такие как атомы, нейтроны и электроны, которые имеют волнообразный вид характеристики. Одним из следствий дифракции является то, что резкие тени становятся не производится. Явление является результатом интерференции (т. Е. когда волны накладываются друг на друга, они могут усиливать или нейтрализовать друг друга out) и наиболее ярко проявляется, когда длина волны излучения равна сопоставимы с линейными размерами препятствия.Когда звук различные длины волн или частот излучаются из громкоговорителя, сам громкоговоритель действует как препятствие и отбрасывает тень сзади так что здесь дифрагированы только более длинные басовые ноты. Когда луч света падает на край объекта, он не будет продолжаться в прямая линия, но будет слегка изогнута при контакте, вызывая размытие по краю тени объекта; величина изгиба будет пропорционален длине волны. Когда поток быстрых частицы сталкиваются с атомами кристалла, их траектории искривляются в обычный узор, который можно записать, направив дифрагированный луч на фотопленку.

(PDF) Природные электромагнитные явления и электромагнитная теория: обзор

Природные электромагнитные явления и электромагнитная теория

(17) И. Нагао, С. Ягитани, К. Миямура и С. Макино: «Полная волна

анализ эльфов, созданных генерируемыми молниями электромагнитными импульсами », J.Atmos. Solar-terr. Phys., Vol.65, pp.615-625

(2003)

(18) SCReising, USInan, TFBell и WALyons: «Доказательства

для продолжающегося тока в спрайтах, создающих облако-земля».

грозовых разряда // Геофиз.Res. Lett., Vol.23, pp.3639-

3642 (1996)

(19) А.П. Николаенко, М. Хаякава: резонансы в ионосферной полости Земли-

, с.380, Kluwer Acad. Press (2002)

(20) DLJones: «Сферические воздействия СНЧ и молнии на средние слои и верхние слои атмосферы», Modern Radio Science 1999,

MAStuchly, ed., Pp.171-189 (1999). )

(21) М. Хаякава и Т. Оцуяма: «FDTD-анализ распространения волн ELF

в неоднородных моделях подионосферного волновода

», Прил.Comput. Электромаг. Soc. J., Vol.17, pp.239-

244 (2002)

(22) П.Варотсос и К.Алексопулос: Вынужденная текущая эмиссия

в земле и связанные с ней геофизические аспекты », в Thermody-

namics of Точечные дефекты и их связь с объемными свойствами —

связей, С. Амелинкс, Р. Геверс и Дж. Нихоул, стр. 136-142, Север

Голландия, Амстердам (1986)

(23) П. Варотсос и Н. Сарлис, М. Лазариду и П. Капирис: «Транс-

миссия электрических сигналов, индуцированных напряжением в диэлектрических средах»,

J.Appl.Phys., Vol.83, pp.60-70 (1998)

(24) Y.Takeuchi: Theory of analysis current field, Kansai Electr.

Сравн. (2001)

(25) Ю.Копытенко, Т.Г.Матиашвили, П.М.Воронов, Е.А. Копытенко,

и О.А. Молчанов: «Ультранизкочастотное излучение, связанное со Спитакским землетрясением

и последующей послешоковой активностью. в обсерваториях Душети и Вардзия »,

Репринт ИЗМИРАН, №3 (888) (1990)

(26) А.К. Фрейзер-Смит, А. Бернарди, П. Р. Макгилл, М. Э. Ладд, Р. А.

Хеллиуэлл и О.Г. Воллард-младший: «Измерения низкочастотного магнитного поля

вблизи эпицентра землетрясения Ms7.1 Loma Pri-

eta», Geophys. Res. Lett., Vol.17, pp.1465-1468

(1990)

(27) М. Хаякава, Р. Кавате, О. А. Молчанов, К. Юмото,

«Результаты сверхнизкочастотного магнитного поля. измерения

во время землетрясения на Гуаме 8 августа 1993 г., Geophys.

Рез.Lett., Vol.23, pp.241-244 (1996)

(28) М. Хаякава, Т. Ито, Н. Смирнова, «Фрактальный анализ геомагнитных данных

ULF, связанных с землетрясением

на Гуаме. 8 августа 1993 г., Geophys, Res. Lett., Vol.26, pp.2797-

2800 (1999)

(29) К.Гото, Я. Акинага, М. Хаякава и К. Хаттори: «Принципиальный

компонентный анализ УНЧ геомагнитных данных для Острова Идзу

землетрясений в июле 2000 г., J. Atmos. Elect., Vol.22, pp.1-12

(2002)

(30) О.А. Молчанов и М. Хаякава: «Генерация электромагнитного излучения ULF-

за счет микротрещин», Геофизика. Res.

Lett., Vol. 22, pp. 3091-3094 (1995).

(31) О.А. Молчанов, М. Хаякава, А.В. Рафальский: «Пенетра-

-ционные характеристики электромагнитного излучения от наземного сейсмического источника не-

в атмосферу, ионосферу и

магнитосферу», J. Geophys. Res., Vol.100, 1691-1712 (1995)

(32) Ю. Фукумото, М. Хаякава и Х.Ясуда: «Исследование

загоризонтных УКВ радиосигналов, связанных с землетрясениями»,

Natural Hazard & Earth System Sci., Vol.1, pp.107-112

(2001)

(33) M.Hayakawa, О.А.Молчанов, Т.Ондох и Э.Каваи: «Эффект предвестника землетрясения Кобе

на субионосферных сигналах VLF

», J. Comm. Res. Лаборатория. Tokyo, Vol.43,

pp.169-180 (1996)

(34) О.А. Молчанов, М. Хаякава, «Субионосферные VLF-сигналы

, возможно, связанные с землетрясениями», J.Гео-

физ. Res., Vol.103, pp.17,489-17,504 (1998)

(35) NASDA’s Earthquake Remote Sensing Frontier Research:

«Сейсмоэлектромагнитные явления в литосфере Ат-

Мосфера и ионосфера, Заключительный отчет», Univ . связи Электро-

(2001)

(36) О. Соловьев, М. Хаякава, О. А. Молчанов: «Сейсмо-

Электромагнитные явления в атмосфере с точки зрения распространения подионосферных радиоволн 3D

», Физ.Chem. Earth,

в печати (2003)

(37) Молчанов О.А., Альцева О.А., Хаякава М., Хобара Я. Radio Sci., Vol.30,

pp.1597-1611 (1995)

(38) Ю. Хобара, О. А. Молчанов, М. Хаякава, К. Охта: «Prop-

характеристики свиста в ионо-

сфера и магнитосфера Юпитера, J. ​​Geophys. Res., Vol.100, pp.23,

523-23, 531 (1995)

(39) К. Баллоу: «Гармоническое излучение линии электропередачи: источники и влияние на окружающую среду

» в Справочнике по атмосферной электро-электро-

динамике, том .II, H.Volland, ed., Pp.291-332, CRC (1995)

(40) Y.Ando, ​​M.Hayakawa, and OAMolchanov: «Теоретический анализ

проникновения гармонических излучений в линии электропередач. —

ция в ионосферу », Radio Sci., Том 37, № 6, 1093,

doi: 10.1029 (2002)

Масаси Хаякава (член) родился в Нагое, Япония

26 февраля, 1944 г.Он получил степень бакалавра,

магистра и доктора технических наук, все

в Университете Нагоя, Япония, в 1966, 1968,

,

и 1974, соответственно. В 1970 году он начал работать в Научно-исследовательском институте атмосферы

Университета Нагоя

в качестве научного сотрудника. Он был

доцентом в 1968 году и

доцентом в 1969 году в том же институте

. С 1991 года он был профессором

в Университете электросвязи, Токио, Япония.

С тех пор он занимается космической физикой, атмосферным

электричеством, сейсмо-электромагнетизмом, обработкой сигналов, ЭМС и проблемами инверсии

. Доктор Хаякава является бывшим (1996-1999) председателем Комиссии E URSI

, а в настоящее время является президентом Общества атмосферного электричества Японии So-

и младшим редактором журнала Radio Science

. Он входит в комитет по технической программе

Цюрихского симпозиума EMC, а также в комитет по научной программе

Вроцлавской конференции EMC.Он является членом

Американского геофизического союза, URSI, Института электронной информации, Японии, Общества специалистов по атомной энергии

Японии, Общества геомагнетизма и

Земли, планет и планет. Космические науки.

Кацуми Хаттори (Член) родился 5 января 1965 года

в Японии. Он получил степени бакалавра, магистра и доктора наук

в Нагойском университете в 1987, 1989,

,

и 1992, соответственно.Он работал в префектурном университете Тояма

с 1992 по 1995 год, в

Национальном технологическом институте Гумма с

с 1995 по 1997 год и в RIKEN с 1997 по 2001 год

в Японии. В настоящее время он принадлежит Исследовательскому центру Marine Biosys-

, Университета Чиба с

2001. Он специализируется в области радиологии, обработки сигналов и геофизики. В настоящее время он предпринимает усилия по изучению и разъяснению связанных с землетрясениями электромагнитных явлений

, особенно

для реализации краткосрочного прогноза землетрясений.

Он является членом Американского геофизического союза, URSI, Института инженеров электронной связи Японии,

Общества атмосферного электричества Японии и Общества

геомагнетизма и наук о Земле, планетах и ​​космосе. .

Ёсиаки Андо (участник) родился в Токио, Япония,

12 мая 1972 года. Он получил степень бакалавра, магистра,

и доктора философии. степени в области электротехники и электроники —

ics Engineering из Университета Чиба, Чиба,

Япония, в 1995, 1997 и 2000 годах, соответственно.

С 2000 года он присоединился к Департаменту электронной инженерии

tronic Университета электросвязи

в качестве научного сотрудника. Его

исследовательские интересы связаны с численным анализом

природных электромагнитных явлений.

電学 論 A , 124 巻 1 号 , 2004 年 79

Анатомия электромагнитной волны

Энергия, мера способности выполнять работу, имеет множество форм и может трансформироваться из одного типа в другой. Примеры накопленной или потенциальной энергии включают батареи и воду за плотиной.Движущиеся объекты являются примерами кинетической энергии. Заряженные частицы, такие как электроны и протоны, при движении создают электромагнитные поля, и эти поля переносят энергию, которую мы называем электромагнитным излучением или светом.

Что такое электромагнитные и механические волны?

Механические волны и электромагнитные волны — два важных способа передачи энергии в окружающем нас мире. Волны в воде и звуковые волны в воздухе — два примера механических волн.Механические волны вызываются возмущением или вибрацией в веществе, будь то твердое тело, газ, жидкость или плазма. Материя, через которую распространяются волны, называется средой. Волны на воде образуются из-за колебаний жидкости, а звуковые волны из-за колебаний в газе (воздухе). Эти механические волны проходят через среду, заставляя молекулы сталкиваться друг с другом, как падающие домино, передавая энергию от одного к другому. Звуковые волны не могут распространяться в космическом вакууме, потому что нет среды для передачи этих механических волн.

Классические волны переносят энергию, не перемещая материю через среду. Волны в пруду не переносят молекулы воды с места на место; скорее энергия волны проходит через воду, оставляя молекулы воды на месте, как жук, покачивающийся на волнах в воде.

Когда воздушный шар трется о шевелюру, создается астатический электрический заряд, заставляющий отдельные волоски отталкиваться друг от друга. Предоставлено: имбирный мясник

.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ

Электричество может быть статическим, как энергия, от которой волосы встают дыбом.Магнетизм также может быть статическим, как в магните холодильника. Изменяющееся магнитное поле вызовет изменяющееся электрическое поле, и наоборот — они связаны. Эти изменяющиеся поля образуют электромагнитные волны. Электромагнитные волны отличаются от механических волн тем, что для их распространения не требуется среда. Это означает, что электромагнитные волны могут распространяться не только через воздух и твердые материалы, но и через космический вакуум.

В 1860-х и 1870-х годах шотландский ученый по имени Джеймс Клерк Максвелл разработал научную теорию, объясняющую электромагнитные волны.Он заметил, что электрические и магнитные поля могут соединяться вместе, образуя электромагнитные волны. Он суммировал эту взаимосвязь между электричеством и магнетизмом в то, что теперь называется «уравнениями Максвелла».

Генрих Герц, немецкий физик, применил теории Максвелла к производству и приему радиоволн. Единица частоты радиоволны — один цикл в секунду — названа герцем в честь Генриха Герца.

Его эксперимент с радиоволнами решил две проблемы.Во-первых, он продемонстрировал на бетоне то, что Максвелл только предположил — что скорость радиоволн равна скорости света! Это доказало, что радиоволны были формой света! Во-вторых, Герц узнал, как заставить электрические и магнитные поля отделяться от проводов и становиться свободными, как волны Максвелла — электромагнитные волны.

ВОЛНЫ ИЛИ ЧАСТИЦЫ? ДА!

Свет состоит из дискретных пакетов энергии, называемых фотонами. Фотоны обладают импульсом, не имеют массы и движутся со скоростью света.Любой свет обладает как частицами, так и волнообразными свойствами. Как устроен инструмент для восприятия света, влияет на то, какие из этих свойств наблюдаются. Инструмент, который преломляет свет в спектр для анализа, является примером наблюдения волнообразного свойства света. Подобная частицам природа света наблюдается с помощью детекторов, используемых в цифровых камерах — отдельные фотоны высвобождают электроны, которые используются для обнаружения и хранения данных изображения.

ПОЛЯРИЗАЦИЯ

Одно из физических свойств света — то, что он может быть поляризованным.Поляризация — это измерение выравнивания электромагнитного поля. На рисунке выше электрическое поле (выделено красным) вертикально поляризовано. Представьте, что вы бросаете фрисби в частокол. В одной ориентации он пройдет, в другой — отвергнут. Это похоже на то, как солнцезащитные очки могут устранять блики, поглощая поляризованную часть света.

ОПИСАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ЭНЕРГИИ

Термины свет, электромагнитные волны и излучение относятся к одному и тому же физическому явлению: электромагнитной энергии.Эту энергию можно описать частотой, длиной волны или энергией. Все три связаны математически, так что если вы знаете одно, вы можете вычислить два других. Радио и микроволны обычно описываются с точки зрения частоты (герцы), инфракрасного и видимого света с точки зрения длины волны (метры), а рентгеновские лучи и гамма-лучи с точки зрения энергии (электрон-вольт). Это научное соглашение, которое позволяет удобно использовать единицы с не слишком большими или слишком маленькими числами.

ЧАСТОТА

Количество гребней, которые проходят заданную точку в течение одной секунды, описывается как частота волны.Одна волна — или цикл — в секунду называется Герцем (Гц) в честь Генриха Герца, который установил существование радиоволн. Волна с двумя циклами, которая проходит точку за одну секунду, имеет частоту 2 Гц.

ДЛИНА ВОЛНЫ

У электромагнитных волн есть гребни и впадины, похожие на гребни и впадины океанских волн. Расстояние между гребнями — это длина волны. Самые короткие длины волн — это всего лишь доли размера атома, в то время как самые длинные волны, изучаемые в настоящее время учеными, могут быть больше диаметра нашей планеты!

ЭНЕРГИЯ

Электромагнитную волну также можно описать с помощью ее энергии — в единицах измерения, называемых электрон-вольтами (эВ).Электрон-вольт — это количество кинетической энергии, необходимое для перемещения электрона через потенциал в один вольт. Двигаясь по спектру от длинных волн к коротким, энергия увеличивается по мере того, как длина волны укорачивается. Представьте себе скакалку, концы которой тянутся вверх и вниз. Чтобы веревка имела больше волн, требуется больше энергии.

Начало страницы | Далее: Wave Behaviors


Цитирование
APA

Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства, Управление научных миссий.(2010). Анатомия электромагнитной волны. Получено [укажите дату — например, 10 августа 2016 г.] , с веб-сайта NASA Science: http://science.nasa.gov/ems/02_anatomy

MLA

Управление научной миссии. «Анатомия электромагнитной волны» NASA Science . 2010. Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства. [укажите дату — например, 10 августа 2016 г.] http://science.nasa.gov/ems/02_anatomy

Электромагнитная хиральность: от основ до нетрадиционных хироптических явлений

  • 1.

    Баррон, Л. Д. Истинное и ложное нарушение киральности и четности. Chem. Phys. Lett. 123 , 423–427 (1986).

    ADS Google ученый

  • 2.

    Калоз, К. и Сихвола, А. Электромагнитная хиральность, Часть 2: макроскопическая перспектива [электромагнитная перспектива]. Антенны IEEE Propag. Mag. 62 , 82–98 (2020).

    Google ученый

  • 3.

    млн лет назад, X. L. et al. Мета-хиральность: основы, построение и приложения. Наноматериалы 7 , 116 (2017).

    Google ученый

  • 4.

    Hentschel, M. et al. Хиральная плазмоника. Sci. Adv. 3 , e1602735 (2017).

    ADS Google ученый

  • 5.

    Kuzyk, A. et al. Маршрут ДНК-оригами для нанофотоники. ACS Photonics 5 , 1151–1163 (2018).

    Google ученый

  • 6.

    Лю, Н. и Лидл, Т. Усовершенствованные плазмонные архитектуры, собранные с помощью ДНК. Chem. Ред. 118 , 3032–3053 (2018).

    Google ученый

  • 7.

    Sharma, V. et al. Структурное происхождение циркулярно поляризованной радужки у жуков-самоцветов. Наука 325 , 449–451 (2009).

    ADS Google ученый

  • 8.

    Cecconello, A. et al. Наноструктуры на основе хироплазмонной ДНК. Nat. Rev. Mater. 2 , 17039 (2017).

    ADS Google ученый

  • 9.

    млн лет назад W. et al. Хиральные неорганические наноструктуры. Chem. Ред. 117 , 8041–8093 (2017).

    Google ученый

  • 10.

    Kong, X. T. et al. Плазмонная хиральность и круговой дихроизм в биосборных и небиологических системах: теоретические основы и недавний прогресс. Adv. Матер. https://doi.org/10.1002/adma.201801790 (2018).

    Артикул Google ученый

  • 11.

    Qiu, M. et al. Трехмерные метафотонные наноструктуры с внутренней хиральностью. Adv. Funct. Матер. 28 , 1803147 (2018).

    Google ученый

  • 12.

    Collins, J. T. et al. Хиральность и хироптические эффекты в металлических наноструктурах: основы и современные тенденции. Adv. Оптический матер. 5 , 1700182 (2017).

    Google ученый

  • 13.

    Lindell, I.V. et al. Электромагнитные волны в хиральных и биизотропных средах (Artech House, Бостон, 1994).

    Google ученый

  • 14.

    Gao, W. L. et al. Топологическая фотонная фаза в хиральных гиперболических метаматериалах. Phys. Rev. Lett. 114 , 037402 (2015).

    ADS Google ученый

  • 15.

    Пендри, Дж. Б. Хиральный путь к отрицательной рефракции. Наука 306 , 1353–1355 (2004).

    ADS Google ученый

  • 16.

    Фан З. Ю., Говоров А. О. Хиральные нанокристаллы: плазмонные спектры и круговой дихроизм. Nano Lett. 12 , 3283–3289 (2012).

    ADS Google ученый

  • 17.

    Yan, W. J. et al. Самосборка хиральных пирамид наночастиц с сильной оптической активностью R / S . J. Am. Chem. Soc. 134 , 15114–15121 (2012).

    Google ученый

  • 18.

    Kuzyk, A. et al. Самосборка хиральных плазмонных наноструктур на основе ДНК с индивидуальным оптическим откликом. Nature 483 , 311–314 (2012).

    ADS Google ученый

  • 19.

    млн лет назад W. et al. Хиральная плазмоника самоорганизованных димеров наностержней. Sci. Отчет 3 , 1934 (2013).

    Google ученый

  • 20.

    Canaguier-Durand, A. & Genet, C. Хиральный путь к оптическим силам натяжения и левосторонним оптическим моментам. Phys. Ред. A 92 , 043823 (2015).

    ADS Google ученый

  • 21.

    Канагье-Дюран, А.и другие. Механическое разделение хиральных диполей хиральным светом. N. J. Phys. 15 , 123037 (2013).

    Google ученый

  • 22.

    Танг, Ю. К. и Коэн, А. Э. Оптическая хиральность и ее взаимодействие с веществом. Phys. Rev. Lett. 104 , 163901 (2010).

    ADS Google ученый

  • 23.

    Говоров А.О. и др. Теория кругового дихроизма наноматериалов, состоящих из хиральных молекул и нанокристаллов: усиление плазмонов, дипольные взаимодействия и диэлектрические эффекты. Nano Lett. 10 , 1374–1382 (2010).

    ADS Google ученый

  • 24.

    Говоров А.О. Плазмон-индуцированный круговой дихроизм хиральной молекулы в окрестности металлических нанокристаллов. Применение к различной геометрии. J. Phys. Chem. С 115 , 7914–7923 (2011).

    Google ученый

  • 25.

    Чжан Х., Говоров А.О. Гигантский круговой дихроизм молекулы в области сильных плазмонных резонансов между двумя соседними нанокристаллами золота. Phys. Ред. B 87 , 075410 (2013).

    ADS Google ученый

  • 26.

    Бернал Аранго, Ф. и Фемиус Кендеринк, А. Восстановление тензора поляризуемости для проектирования магнитных и плазмонных антенн. N. J. Phys. 15 , 073023 (2013).

    Google ученый

  • 27.

    Бернал Аранго, Ф., Коенен, Т. и Фемиус Кендеринк, А. Обоснование интуиции гибридизации для сложных наноантенн с помощью магнитоэлектрического восстановления квадрупольной поляризуемости. ACS Photonics 1 , 444–453 (2014).

    Google ученый

  • 28.

    Калоз, К. и Сихвола, А. Электромагнитная хиральность, Часть 1: микроскопическая перспектива [электромагнитная перспектива]. Антенны IEEE Propag. Mag. 62 , 58–71 (2020).

    ADS Google ученый

  • 29.

    Шеферлинг М. Хиральная нанофотоника: хиральные оптические свойства плазмонных систем (Springer, Cham, 2017).

  • 30.

    Zhu, A. Y. et al. Гигантская собственная хирооптическая активность в планарных диэлектрических наноструктурах. Light Sci. Прил. 7 , 17158 (2018).

    Google ученый

  • 31.

    Hu, L. et al. Анализ собственной плазмонной хиральности путем отслеживания взаимодействия электрических и магнитных дипольных мод. Sci. Отчет 7 , 11151 (2017).

    ADS Google ученый

  • 32.

    Плам, Э., Федотов, В. А., Желудев, Н. И. Оптическая активность в внешне хиральных метаматериалах. Заявл. Phys. Lett. 93 , 1 (2008).

    ADS Google ученый

  • 33.

    Sersic, I. et al. Повсеместность оптической активности в планарных рассеивателях из метаматериала. Phys. Rev. Lett. 108 , 223903 (2012).

    ADS Google ученый

  • 34.

    Керкер М., Ван, Д. С. и Джайлз, К. Л. Электромагнитное рассеяние магнитными сферами. J. Opt. Soc. Являюсь. 73 , 765–767 (1983).

    ADS Google ученый

  • 35.

    Лю В. и Кившар Ю. С. Эффекты мультиполярной интерференции в нанофотонике. Philos. Пер. R. Soc. А 375 , 20160317 (2017).

    ADS MathSciNet Google ученый

  • 36.

    Путрина, Э. и Урбас, А. Мультипольный анализ однонаправленного рассеяния света плазмонными димерами. J. Opt. 16 , 114005 (2014).

    ADS Google ученый

  • 37.

    Fruhnert, M. et al. Вычисление T-матрицы рассеивающего объекта с множеством засветок плоскими волнами. Beilstein J. Nanotechnol. 8 , 614–626 (2017).

    Google ученый

  • 38.

    Евлюхин А.Б. и др. Демонстрация магнитных дипольных резонансов диэлектрических наносфер в видимом диапазоне. Nano Lett. 12 , 3749–3755 (2012).

    ADS Google ученый

  • 39.

    Жирар, К. и Дере, А. Теории оптики ближнего поля. Rep. Prog. Phys. 59 , 657–699 (1996).

    ADS Google ученый

  • 40.

    Chaumet, P.C. et al. Невидимое рассеяние света: справедливость дипольного приближения. Phys. Ред. B 58 , 2310–2315 (1998).

    ADS Google ученый

  • 41.

    Мищенко, М.I., Трэвис, Л. Д. и Мацковски, Д. В. T -матричные расчеты рассеяния света несферическими частицами: обзор. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Трансф. 55 , 535–575 (1996).

    ADS Google ученый

  • 42.

    Фан З. Ю., Говоров А. О. Плазмонный круговой дихроизм ансамблей хиральных металлических наночастиц. Nano Lett. 10 , 2580–2587 (2010).

    ADS Google ученый

  • 43.

    Фан, З. Ю., Чжан, Х., Говоров, А. О. Оптические свойства киральных плазмонных тетрамеров: круговой дихроизм и мультипольные эффекты. J. Phys. Chem. С. 117 , 14770–14777 (2013).

    Google ученый

  • 44.

    Karst, J. et al. Хиральная спектроскопия одиночных плазмонных олигомеров. Adv. Оптический матер. 6 , 1800087 (2018).

    Google ученый

  • 45.

    Karst, J. et al. Хиральная рефлектометрия на химически синтезированных одиночных плазмонных наночастицах. ACS Nano 13 , 8659–8668 (2019).

    Google ученый

  • 46.

    Alaee, R., Rockstuhl, C. & Fernandez-Corbaton, I. Точные мультиполярные разложения с приложениями в нанофотонике. Adv. Оптический матер. 7 , 1800783 (2019).

    Google ученый

  • 47.

    Mun, J. et al. Описание метаатомов с использованием точных тензоров поляризуемости высших порядков. ACS Photonics 7 , 1153–1162 (2020).

    Google ученый

  • 48.

    Фернандес-Корбатон И., Фрунерт М. и Рокштуль К. Объекты максимальной электромагнитной хиральности. Phys. Ред. X 6 , 031013 (2016).

    Google ученый

  • 49.

    Фернандес-Корбатон И., Фрунерт М. и Рокштуль К. Двойные и хиральные объекты для оптической активности в общих направлениях рассеяния. ACS Photonics 2 , 376–384 (2015).

    Google ученый

  • 50.

    Fernandez-Corbaton, I. et al. Электромагнитная двойственная симметрия и сохранение спиральности для макроскопических уравнений Максвелла. Phys. Rev. Lett. 111 , 060401 (2013).

    ADS Google ученый

  • 51.

    Prodan, E. et al. Модель гибридизации для плазмонного отклика сложных наноструктур. Наука 302 , 419–422 (2003).

    ADS Google ученый

  • 52.

    Дуань, X. Y., Юэ, С. и Лю, Н. Понимание сложной хиральной плазмоники. Наноразмер 7 , 17237–17243 (2015).

    ADS Google ученый

  • 53.

    Инь, X.H. et al. Интерпретация киральных нанофотонных спектров: плазмонная модель Борна-Куна. Nano Lett. 13 , 6238–6243 (2013).

    ADS Google ученый

  • 54.

    Хентшель, М., Ферри, В. Э. и Аливисатос, А. П. Инверсия оптического вращения в оптическом отклике хиральных плазмонных наносистем: роль плазмонной гибридизации. ACS Photonics 2 , 1253–1259 (2015).

    Google ученый

  • 55.

    Lieberman, I. et al. Плазмонно-резонансное поглощение и круговой дихроизм. Angew. Chem. Int. Эд. 47 , 4855–4857 (2008).

    Google ученый

  • 56.

    Maoz, B.M. et al. Усиление хироптической активности хиральных биомолекул поверхностными плазмонами. Nano Lett. 13 , 1203–1209 (2013).

    ADS Google ученый

  • 57.

    Abdulrahman, N.A. et al. Вызванная хиральность за счет электромагнитной связи между хиральными молекулярными слоями и плазмонными наноструктурами. Nano Lett. 12 , 977–983 (2012).

    ADS Google ученый

  • 58.

    Lu, F. et al. Дискретные нанокубы как плазмонные репортеры молекулярной хиральности. Nano Lett. 13 , 3145–3151 (2013).

    ADS Google ученый

  • 59.

    млн лет назад W. et al. Обнаружение аттомолярной ДНК с помощью хиральных наностержней. Nat. Commun. 4 , 2689 (2013).

    ADS Google ученый

  • 60.

    Hendry, E. et al. Сверхчувствительное обнаружение и характеристика биомолекул с использованием суперхиральных полей. Nat. Nanotechnol. 5 , 783–787 (2010).

    ADS Google ученый

  • 61.

    Zhao, Y. et al. Созданные оболочкой хироплазмонные сборки наночастиц для обнаружения зептомолярной ДНК. Nano Lett. 14 , 3908–3913 (2014).

    ADS Google ученый

  • 62.

    Zhao, Y. et al. Обнаружение хиральности энантиомеров с использованием скрученных оптических метаматериалов. Nat. Commun. 8 , 14180 (2017).

    ADS Google ученый

  • 63.

    Tullius, R. et al. «Суперхиральная» спектроскопия: обнаружение иерархической структуры белков высшего порядка с хиральными плазмонными наноструктурами. J. Am. Chem. Soc. 137 , 8380–8383 (2015).

    Google ученый

  • 64.

    Ю, С. и Парк, К. Х. Метаматериалы и хиральное зондирование: обзор основ и приложений. Нанофотоника 8 , 249–261 (2019).

    Google ученый

  • 65.

    Новотны Л. и Хехт Б. Принципы нанооптики 2-е изд. (Издательство Кембриджского университета, Кембридж, 2012 г.).

  • 66.

    Баррон, Л. Д. Молекулярное рассеяние света и оптическая активность 2-е изд. (Издательство Кембриджского университета, Кембридж, 2009 г.).

  • 67.

    Wu, T., Wang, R. Y. & Zhang, X. D. Плазмон-индуцированное сильное взаимодействие между хиральными молекулами и орбитальным угловым моментом света. Sci. Отчет 5 , 18003 (2015).

    ADS Google ученый

  • 68.

    Cameron, R.P. et al. Дискриминационная оптическая сила для хиральных молекул. N. J. Phys. 16 , 013020 (2014).

    Google ученый

  • 69.

    Янг Н. и Коэн А. Э. Локальная геометрия электромагнитных полей и ее роль в молекулярных мультипольных переходах. J. Phys. Chem. B 115 , 5304–5311 (2011).

    Google ученый

  • 70.

    Wu, T. et al. Гигантский хироптический эффект, вызванный электрическим квадруполем. Наноразмер 9 , 5110–5118 (2017).

    Google ученый

  • 71.

    Ман, Дж. И Ро, Дж. Важность мультипольных переходов более высокого порядка для хиральных взаимодействий в ближнем поле. Нанофотоника 8 , 941–948 (2019).

    Google ученый

  • 72.

    Нестеров М.Л. и др. Роль генерируемых плазмонами ближних полей в спектроскопии усиленного кругового дихроизма. ACS Photonics 3 , 578–583 (2016).

    Google ученый

  • 73.

    Ли, С., Ю, С. и Парк, К. Х. Микроскопическое происхождение поверхностного кругового дихроизма. ACS Photonics 4 , 2047–2052 (2017).

    Google ученый

  • 74.

    Мун, Дж. И Ро, Дж. Круговой дихроизм с усилением поверхности за счет мультиполярной радиационной связи. Опт. Lett. 43 , 2856–2859 (2018).

    ADS Google ученый

  • 75.

    Besteiro, L. V. et al. Наночастицы алюминия с горячими точками для индуцированного плазмонами кругового дихроизма хиральных молекул в УФ-диапазоне спектра. Adv. Опт. Матер. 5 , 1700069 (2017).

    Google ученый

  • 76.

    Васкес-Гуардадо, А. и Чанда, Д. Генерация сверххирального света на вырожденных ахиральных поверхностях. Phys. Rev. Lett. 120 , 137601 (2018).

    ADS Google ученый

  • 77.

    Липкин Д.М. Существование нового закона сохранения в теории электромагнетизма. J. Math. Phys. 5 , 696–700 (1964).

    ADS MathSciNet МАТЕМАТИКА Google ученый

  • 78.

    Блиох К. Ю. и Нори Ф. Характеристики оптической хиральности. Phys. Ред. A 83 , 021803 (2011).

    ADS Google ученый

  • 79.

    Коулз М. и Эндрюс Д. Л. Хиральность и угловой момент в оптическом излучении. Phys. Ред. 85 , 063810 (2012).

    Google ученый

  • 80.

    Poulikakos, L. V. et al.Поток оптической киральности как полезный зонд киральных ближних полей в дальней зоне. ACS Photonics 3 , 1619–1625 (2016).

    Google ученый

  • 81.

    Poulikakos, L. V. et al. Дизайн и обнаружение хирального света вдохновлены теорией оптических антенн. Nano Lett. 18 , 4633–4640 (2018).

    ADS Google ученый

  • 82.

    Васкес-Лозано, Дж.Э. и Мартинес, А. Оптическая хиральность в средах с дисперсией и потерями. Phys. Rev. Lett. 121 , 043901 (2018).

    ADS Google ученый

  • 83.

    Ньето-Весперинас, М. Оптическая теорема сохранения электромагнитной спиральности: значение для передачи молекулярной энергии и энантиомерной дискриминации с помощью кругового дихроизма. Phys. Ред. A 92 , 023813 (2015).

    ADS Google ученый

  • 84.

    Ньето-Весперинас, М. Хиральные оптические поля: унифицированная формулировка спиральности, рассеянной частицами, и усиление дихроизма. Philos. Пер. R. Soc. А 375 , 20160314 (2017).

    ADS MathSciNet МАТЕМАТИКА Google ученый

  • 85.

    Гуче П. и Нието-Весперинас, М. Оптическая хиральность волновых полей гармоники времени для классификации рассеивателей. Sci. Отчет 8 , 9416 (2018).

    ADS Google ученый

  • 86.

    Schäferling, M. et al. Настройка повышенной оптической хиральности: принципы проектирования хиральных плазмонных наноструктур. Phys. Ред. X 2 , 031010 (2012).

    Google ученый

  • 87.

    Schäferling, M. et al. Спиральные плазмонные наноструктуры как прототипы киральных источников ближнего поля. ACS Photonics 1 , 530–537 (2014).

    Google ученый

  • 88.

    Schäferling, M. et al. Снижение сложности: энантиоселективные киральные ближние поля за счет диагональной щели и конфигурации зеркала. ACS Photonics 3 , 1076–1084 (2016).

    Google ученый

  • 89.

    Hendry, E. et al. Хиральные электромагнитные поля, создаваемые массивами нанощелей. Nano Lett. 12 , 3640–3644 (2012).

    ADS Google ученый

  • 90.

    Garciá-Guirado, J. et al. Энантиомер-селективное молекулярное зондирование с использованием рацемических наноплазмонных массивов. Nano Lett. 18 , 6279–6285 (2018).

    ADS Google ученый

  • 91.

    Шеферлинг, М., Инь, X. Х. и Гиссен, Х. Формирование киральных полей в симметричной среде. Опт. Экспресс 20 , 26326–26336 (2012).

    ADS Google ученый

  • 92.

    Дэвис Т. Дж. И Хендри Э. Сверххиральные электромагнитные поля, создаваемые поверхностными плазмонами в нехиральных металлических наноструктурах. Phys. Ред. B 87 , 085405 (2013).

    ADS Google ученый

  • 93.

    Ханифех М., Албуайе М. и Каполино Ф. Максимизация спиральности ниже дифракционного предела. Препринт по адресу https: // arxiv.org / abs / 1906.07170 (2019).

  • 94.

    Finazzi, M. et al. Квазистатический предел оптической хиральности, усиленной плазмонами. Phys. Ред. B 91 , 195427 (2015).

    ADS Google ученый

  • 95.

    Гарсия-Этксарри, А. и Дионн, Дж. А. Спектроскопия кругового дихроизма с усилением поверхности, опосредованная нехиральными наноантеннами. Phys. Ред. B 87 , 235409 (2013).

    ADS Google ученый

  • 96.

    Ю, С., Чо, М. и Парк, К. Х. Генерация кирального поля с помощью метаматериалов с отрицательным показателем преломления в глобальном масштабе. Phys. Ред. B 89 , 161405 (2014).

    ADS Google ученый

  • 97.

    Ho, C. S. et al. Повышение энантиоселективного поглощения с помощью диэлектрических наносфер. ACS Photonics 4 , 197–203 (2017).

    Google ученый

  • 98.

    Solomon, M. L. et al. Энантиоспецифическое оптическое усиление хирального зондирования и разделения с помощью диэлектрических метаповерхностей. ACS Photonics 6 , 43–49 (2019).

    Google ученый

  • 99.

    Яо К. и Лю Ю. М. Повышение кругового дихроизма за счет хиральных горячих точек в димерах кремниевых нанокубов. Наноразмер 10 , 8779–8786 (2018).

    Google ученый

  • 100.

    Mohammadi, E. et al. Доступные сверххиральные ближние поля, управляемые специальными электрическими и магнитными резонансами в полностью диэлектрических наноструктурах. ACS Photonics 6 , 1939–1946 (2019).

    Google ученый

  • 101.

    Pellegrini, G. et al. Хиральные поверхностные волны для усиленного кругового дихроизма. Phys. Ред. B 95 , 241402 (2017).

    ADS Google ученый

  • 102.

    Кэмерон Р. П., Барнетт С. М. и Яо А. М. Оптическая спиральность, оптический спин и связанные с ними величины в теории электромагнетизма. N. J. Phys. 14 , 053050 (2012).

    Google ученый

  • 103.

    Блиох К. Ю., Бекшаев А. Ю. и Нори Ф. Двойной электромагнетизм: спиральность, спин, импульс и угловой момент. N. J. Phys. 15 , 033026 (2013).

    Google ученый

  • 104.

    Кэмерон Р. П. О «втором потенциале» в электродинамике. J. Opt. 16 , 015708 (2014).

    ADS Google ученый

  • 105.

    Alpeggiani, F. et al. Электромагнитная спиральность в сложных средах. Phys. Rev. Lett. 120 , 243605 (2018).

    ADS Google ученый

  • 106.

    Crimin, F. et al. Оптическая спиральность и хиральность: сохранение и источники. Заявл. Sci. 9 , 828 (2019).

    Google ученый

  • 107.

    Zhang, Q. F. et al. Раскрытие происхождения хиральности от комплексов плазмонных наночастиц и белков. Наука 365 , 1475–1478 (2019).

    ADS Google ученый

  • 108.

    Yang, L. et al. Энантиоселективное усиление молекулярной оптической активности, индуцированное хиральными наночастицами. Adv. Funct. Матер. 29 , 1807307 (2019).

    Google ученый

  • 109.

    Sun, P. et al. Энантиоспецифическая адсорбция красителей N3, индуцированная спиральными наночастицами. Chem. Commun. 54 , 4270–4273 (2018).

    Google ученый

  • 110.

    Ашкин А. и др. Наблюдение однолучевой градиентно-силовой оптической ловушки для диэлектрических частиц. Опт. Lett. 11 , 288–290 (1986).

    ADS Google ученый

  • 111.

    Crocker, J. C. et al. Энтропийное притяжение и отталкивание в бинарных коллоидах исследуется линейным оптическим пинцетом. Phys. Rev. Lett. 82 , 4352–4355 (1999).

    ADS Google ученый

  • 112.

    Reiserer, A. et al. Охлаждение одиночного атома в центре оптического резонатора в основном состоянии. Phys. Rev. Lett. 110 , 223003 (2013).

    ADS Google ученый

  • 113.

    Cecconi, G. et al. Прямое наблюдение трехуровневого сворачивания одной белковой молекулы. Наука 309 , 2057–2060 (2005).

    ADS Google ученый

  • 114.

    Гриер Д. Г. Революция в оптической манипуляции. Nature 424 , 810–816 (2003).

    ADS Google ученый

  • 115.

    Li, H. T. et al. Доказательства резонансного оптического улавливания индивидуальных антител, меченных флуорофором, с использованием флуоресцентной спектроскопии одиночных молекул. J. Am. Chem. Soc. 128 , 5711–5717 (2006).

    Google ученый

  • 116.

    Wen, J. D. et al. После трансляции отдельными рибосомами по одному кодону за раз. Nature 452 , 598–603 (2008).

    ADS Google ученый

  • 117.

    Chang, D. E. et al. Захват и манипулирование изолированными атомами с помощью наноразмерных плазмонных структур. Phys. Rev. Lett. 103 , 123004 (2009).

    ADS Google ученый

  • 118.

    Liu, M. et al. Световые наноразмерные плазмонные двигатели. Nat.Nanotechnol. 5 , 570–573 (2010).

    ADS Google ученый

  • 119.

    Chen, J. et al. Оптическая тянущая сила. Nat. Фотоника 5 , 531–534 (2011).

    ADS Google ученый

  • 120.

    Махер-Мак-Вильямс, К., Дуглас, П. и Баркер, П. Ф. Ускорение нейтральных частиц с помощью лазера. Nat. Фотоника 6 , 386–390 (2012).

    ADS Google ученый

  • 121.

    Roxworthy, B.J. et al. Применение массивов плазмонных наноантенн типа «бабочка» для оптического захвата, штабелирования и сортировки. Nano Lett. 12 , 796–801 (2012).

    ADS Google ученый

  • 122.

    Нойман, К. и Блок, С. М. Оптический захват. Rev. Sci. Instrum. 75 , 2787–2809 (2004).

    ADS Google ученый

  • 123.

    Verdeny, I. et al. Оптический захват: обзор основных понятий. Óptica Pura y. Aplicada 44 , 527–551 (2011).

    Google ученый

  • 124.

    Лин, К. и Лин, Х. З. О выводе метода тензора напряжений Максвелла для расчета оптической силы и крутящего момента на объекте в гармонических электромагнитных полях. Eur. J. Phys. 38 , 045202 (2017).

    MATH Google ученый

  • 125.

    Гриффитс Д. Дж. Введение в электродинамику 4-е изд. (Пирсон, Бостон, 2014).

  • 126.

    Джексон Дж. Д. Классическая электродинамика 3-е изд. (Wiley, Hoboken, 1999).

  • 127.

    Рахимзадеган А. и др. Оптическая сила и крутящий момент на диполярных двойных хиральных частицах. Phys.Ред. B 94 , 125123 (2016).

    ADS Google ученый

  • 128.

    Chen, H.J. et al. Оптический момент на малых хиральных частицах в обычных оптических полях. Опт. Экспресс 25 , 32867–32878 (2017).

    ADS Google ученый

  • 129.

    Ding, K. et al. Реализация оптических тяговых сил с использованием хиральности. Phys. Ред.А 89 , 063825 (2014).

    ADS Google ученый

  • 130.

    Алмаас, Э. и Бревик, И. Радиационные силы на сфере микрометрового размера в исчезающем поле. J. Optical Soc. Являюсь. B 12 , 2429–2438 (1995).

    ADS Google ученый

  • 131.

    Бартон, Дж. П., Александер, Д. Р. и Шауб, С. А. Теоретическое определение чистой радиационной силы и крутящего момента для сферической частицы, освещаемой сфокусированным лазерным лучом. J. Appl. Phys. 66 , 4594–4602 (1989).

    ADS Google ученый

  • 132.

    Арнаут, Л. Р. Хиральность в многомерном пространстве с приложением к электромагнитным характеристикам многомерных киральных и полухиральных сред. J. Electromagn. Waves Appl. 11 , 1459–1482 (1997).

    Google ученый

  • 133.

    Ван, С.Б. и Чан, С. Т. Боковая оптическая сила на хиральных частицах у поверхности. Nat. Commun. 5 , 3307 (2014).

    ADS Google ученый

  • 134.

    Паттерсон, Д., Шнелл, М. и Дойл, Дж. М. Энантиомер-специфическое обнаружение хиральных молекул с помощью микроволновой спектроскопии. Nature 497 , 475–477 (2013).

    ADS Google ученый

  • 135.

    Smith, D. et al. Фотофоретическое разделение однослойных углеродных нанотрубок: новый подход к селективной хиральной сортировке. Phys. Chem. Chem. Phys. 16 , 5221–5228 (2014).

    Google ученый

  • 136.

    Блиох К. Ю., Бекшаев А. Ю., Нори Ф. Необычайный импульс и спин в затухающих волнах. Nat. Commun. 5 , 3300 (2014).

    ADS Google ученый

  • 137.

    Ткаченко Г. и Брасселет Е. Оптофлюидная сортировка хиральности материала с помощью хирального света. Nat. Commun. 5 , 3577 (2014).

    ADS Google ученый

  • 138.

    Хаят А., Мюллер Дж. П. Б. и Капассо Ф. Боковые оптические силы сортировки по хиральности. Proc. Natl Acad. Sci. США 112 , 13190–13194 (2015).

    ADS Google ученый

  • 139.

    Ткаченко Г., Брасселет Е. Зависящий от спиральности трехмерный оптический захват хиральных микрочастиц. Nat. Commun. 5 , 4491 (2014).

    ADS Google ученый

  • 140.

    Allen, L. et al. Орбитальный угловой момент света и преобразование лагерро-гауссовых лазерных мод. Phys. Ред. A 45 , 8185–8189 (1992).

    ADS MathSciNet Google ученый

  • 141.

    Ван Энк, С. Дж. И Ниенхейс, Г. Правила коммутации и собственные значения спина и орбитального углового момента полей излучения. J. Mod. Опт. 41 , 963–977 (1994).

    ADS Google ученый

  • 142.

    Ван Энк, С. Дж. И Ниенхейс, Г. Спин и орбитальный угловой момент фотонов. Europhys. Lett. 25 , 497–501 (1994).

    ADS Google ученый

  • 143.

    Yílmaz, H. Введение в теорию относительности и принципы современной физики (книга Блейсделла в области чистых и прикладных наук) (Blaisdell Pub. Co, New York, 1965).

  • 144.

    Jauch, J. M. & Rohrlich, F. Theory of Photons and Electrons (Addison-Wesley, Cambridge, 1955).

  • 145.

    Барут А.О. Электродинамика и классическая теория полей и частиц (Дуврские книги по физике) (Дувр, Нью-Йорк, 1980).

  • 146.

    Коэн-Таннуджи К., Дюпон-Рок Дж. И Гринберг Г. Фотоны и атомы (Wiley, New York, 1997).

  • 147.

    Лидер, E. Споры об угловом моменте: о чем все это и имеет ли это значение? Phys. Часть. Nucl. 44 , 926–929 (2013).

    Google ученый

  • 148.

    Давила Ромеро, Л. К., Эндрюс, Д. Л., Бабикер, М. Основы квантовой электродинамики для нелинейной оптики закрученных пучков. J. Opt. B 4 , S66 – S72 (2002).

    ADS Google ученый

  • 149.

    Лаудон Р. Теория сил, действующих на диэлектрики лагерро-гауссовыми световыми пучками. Phys. Ред. A 68 , 013806 (2003).

    ADS Google ученый

  • 150.

    Jáuregui, R. Вращательные эффекты закрученного света на атомах за пределами параксиального приближения. Phys. Ред. A 70 , 033415 (2004).

    ADS Google ученый

  • 151.

    García-García, J. et al. Простой метод создания идеального оптического вихря. Опт. Lett. 39 , 5305–5308 (2014).

    ADS Google ученый

  • 152.

    Barnett, S. M. et al. О природе спиновой и орбитальной частей оптического углового момента. J. Opt. 18 , 064004 (2016).

    ADS Google ученый

  • 153.

    Александреску А., Кожок Д. и Фабрицио Е. Д. Механизм обмена угловым моментом между молекулами и пучками Лагерра-Гаусса. Phys. Rev. Lett. 96 , 243001 (2006).

    ADS Google ученый

  • 154.

    Mondal, P.K., Deb, B. & Majumder, S.Передача углового момента при взаимодействии лагерро-гауссовых пучков с атомами и молекулами. Phys. Ред. A 89 , 063418 (2014).

    ADS Google ученый

  • 155.

    Babiker, M. et al. Обмен орбитальным угловым моментом при взаимодействии закрученного света с молекулами. Phys. Rev. Lett. 89 , 143601 (2002).

    ADS Google ученый

  • 156.

    Эндрюс Д. Л., Ромеро Л. К. и Бабикер М. О взаимодействии оптических вихрей с киральной материей. Опт. Commun. 237 , 133–139 (2004).

    ADS Google ученый

  • 157.

    Ван Винендал, М. и МакНалти, И. Предсказание сильного дихроизма, индуцированного рентгеновскими лучами, несущими орбитальный момент. Phys. Rev. Lett. 98 , 157401 (2007).

    ADS Google ученый

  • 158.

    Araoka, F. et al. Взаимодействие закрученного света с хиральными молекулами: экспериментальное исследование. Phys. Ред. A 71 , 055401 (2005).

    ADS Google ученый

  • 159.

    Лёффлер В., Броер Д. Дж. И Вердман Дж. П. Круговой дихроизм холестерических полимеров и орбитальный угловой момент света. Phys. Ред. A 83 , 065801 (2011).

    ADS Google ученый

  • 160.

    Форбс, К. А. и Эндрюс, Д. Л. Оптический орбитальный угловой момент: закрученный свет и хиральность. Опт. Lett. 43 , 435–438 (2018).

    ADS Google ученый

  • 161.

    Редди, И. В. А. К. и др. Взаимодействие структурированного света с хиральной плазмонной метаповерхностью: гигантское усиление хирооптического ответа. ACS Photonics 5 , 734–740 (2018).

    Google ученый

  • 162.

    Wang, S. et al. Зависимая от углового момента передача циркулярно поляризованных вихревых пучков через плазмонное коаксиальное нанокольцо. IEEE Photonics J. 10 , 5700109 (2018).

    Google ученый

  • 163.

    Brullot, W. et al. Разрешение энантиомеров с помощью оптического углового момента закрученного света. Sci. Adv. 2 , e1501349 (2016).

    ADS Google ученый

  • 164.

    Замбрана-Пуйалто, X., Видаль, X., Молина-Терриза, Г. Круговой дихроизм, индуцированный угловым моментом, в нехиральных наноструктурах. Nat. Commun. 5 , 4922 (2014).

    ADS Google ученый

  • 165.

    Kerber, R.M. et al. Считывание орбитального углового момента света с помощью плазмонных наноантенн. ACS Photonics 4 , 891–896 (2017).

    Google ученый

  • 166.

    Афанасьев А., Карлсон К. Э. и Соляник М. Круговой дихроизм закрученных фотонов в нехиральной атомной материи. J. Opt. 19 , 105401 (2017).

    ADS Google ученый

  • 167.

    Kong, X. T. et al. Фототермический круговой дихроизм, индуцированный плазмонными резонансами в хиральных поглотителях из метаматериалов и болометрах. Nano Lett. 18 , 2001–2008 (2018).

    Google ученый

  • 168.

    Liu, T. J. et al. Хиральные плазмонные нанокристаллы для генерации горячих электронов: к поляризационно-чувствительной фотохимии. Nano Lett. 19 , 1395–1407 (2019).

    ADS Google ученый

  • 169.

    Han, B. et al. Магнитный круговой дихроизм в наноматериалах: новая возможность в понимании и модуляции экситонных и плазмонных резонансов. Adv. Матер. 32 , 1801491 (2018).

    Google ученый

  • 170.

    Chen, S. M. et al. Сильная нелинейно-оптическая активность, вызванная поверхностными модами решетки на плазмонной метаповерхности. Nano Lett. 19 , 6278–6283 (2019).

    ADS Google ученый

  • 171.

    Gui, L. L. et al. Нелинейный аналог Борна-Куна для киральной плазмоники. ACS Photonics 6 , 3306–3314 (2019).

    Google ученый

  • 172.

    Ма, У., Ченг, Ф. и Лю, Ю. М. Разработка хиральных метаматериалов по запросу на основе глубокого обучения. ACS Nano 12 , 6326–6334 (2018).

    Google ученый

  • 173.

    So, S. et al. Глубокое обучение сделало возможным обратный дизайн в нанофотонике. Нанофотоника 9 , 1041–1057 (2020).

    Google ученый

  • 174.

    Со, С. и Ро, Дж. Разработка нанофотонных структур с использованием условных глубоких сверточных генеративных состязательных сетей. Нанофотоника 8 , 1255–1261 (2019).

    Google ученый

  • 175.

    Со, С., Мун, Дж. И Ро, Дж. Одновременное обратное проектирование материалов и структур посредством глубокого обучения: демонстрация инженерии дипольного резонанса с использованием наночастиц ядро-оболочка. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 11 , 24264–24268 (2019).

    Google ученый

  • 176.

    Lee, H. E. et al. Направленный аминокислотами и пептидами синтез хиральных плазмонных наночастиц золота. Nature 556 , 360–365 (2018).

    ADS Google ученый

  • 177.

    Lee, H. E. et al. Эволюция хиральности, кодируемой цистеином, в плазмонных ромбических додекаэдрических наночастицах золота. Nat. Commun. 11 , 263 (2020).

    ADS Google ученый

  • 178.

    Lee, Y. Y. et al. Плазмонные метаматериалы для приложений кирального зондирования. Наноразмер 12 , 58–66 (2020).

    Google ученый

  • 179.

    Kulkarni, C. et al. Высокоэффективная и настраиваемая фильтрация спина электронов за счет супрамолекулярной хиральности материалов на основе нановолокон. Adv. Матер. 32 , 1

    5 (2020).

    Google ученый

  • 180.

    Im, S. W. et al. Хиральная поверхность и геометрия металлических нанокристаллов. Adv. Матер. 32 , 1

    8 (2020).

    Google ученый

  • 1. Введение в электромагнитные поля

    1. Введение в электромагнитные поля
    • 1.1 Что такое электромагнитные поля?
    • 1.2 Как была проведена повторная оценка опасности электромагнитных полей для здоровья?
    1.1 Что такое электромагнитные поля?

    Электромагнитные поля представляют собой сочетание невидимого электрического и магнитные поля силы. Они порождаются природными явлениями, такими как Магнитное поле Земли, но также в результате деятельности человека, в основном за счет использования электричество.

    Мобильные телефоны, линии электропередач и компьютерные экраны являются примерами. оборудования, которое производит электромагнитные поля.

    Самый рукотворный электромагнитные поля меняют их направление через равные промежутки времени, изменяя с высоких радиочастот (мобильные телефоны) через промежуточных частот (ЭБУ экранов) до предельно низких частот (мощность линий).

    Термин статический относится к полям, которые не изменяются со временем (т.е. с частотой 0 Гц). Статический магнитные поля используются в медицинские изображения и генерируются приборами, использующими постоянный ток. Более…

    Типовые источники электромагнитных полей
    Диапазон частот Частоты Некоторые примеры источников воздействия
    Статический 0 Гц видеодисплеев; МРТ (медицинский изображения) и другие диагностические или научные приборостроение; промышленный электролиз; сварка устройства
    ELF [Чрезвычайно низкие частоты] 0-300 Гц линий электропередачи; внутренние распределительные сети; одомашненный Техника; электрические двигатели в автомобилях, поездах и трамваи; сварочные аппараты
    IF [Промежуточные частоты] 300 Гц — 100 кГц видеодисплеев; противоугонные устройства в магазинах; системы контроля доступа без помощи рук, кард-ридеры и металлоискатели; МРТ; сварка устройства
    RF [Радиочастоты] 100 кГц — 300 ГГц мобильных телефонов; радиовещание и телевидение; микроволновые печи; радиолокационные и радиопередатчики; портативные радиоприемники; МРТ

    Источник и ©: Возможное влияние электромагнитных полей (ЭМП) на здоровье человека

    1.2 Как были переоценены риски для здоровья, связанные с электромагнитными полями?

    Обзор соответствующих научных отчетов был проведен с акцент на статьях, опубликованных в 2007 и 2008 годах, и исследованиях считается релевантным, комментируются в заключении.Области, где литературы особенно мало. дается объяснение, почему результаты некоторых исследований не добавить полезную информацию в базу. Эта оценка оценивает оба возможных воздействия на группы людей, у которых подвергся воздействию электромагнитные поля в их повседневная жизнь (эпидемиологические данные) и потенциальные эффекты, наблюдаемые в лабораторных экспериментах, проводимых на добровольцев, животных и культуры клеток (экспериментальные свидетельство).

    Основываясь на этих совокупных доказательствах, оценка оценивает существует ли причинно-следственная связь между воздействием электромагнитные поля и некоторые неблагоприятные последствия для здоровья. Ответ на этот вопрос не обязательно однозначный: да. или нет, но выражает весомость доказательства ссылки между экспозицией и эффектом.Если такая ссылка найдена, оценки риска насколько сильно воздействие на здоровье и насколько велик риск для здоровья будет для разных уровней воздействия и схем воздействия (зависимость доза-реакция). Характер и степень выделяются неопределенности и то, как электромагнитные поля могут вызывать эффекты (вероятный механизм) оцениваются.

    Разное

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *