Sóng điện từ:

III. Thiết kế nối đất nhân tạo

1.Sóng điện từ:

Ta gọi bức xạ điện từ của một vật là hiện tợng lan truyền đồng thời theo đờng thẳng của trờng biểu diễn bằng véctơ cờng độ điện trờng Evà từ trờng biểu diễn

bằng véctơ từ cảm B, chúng có các tính chất sau đây:

Sự phân bố trờng theo phơng truyền kí hiệu X là xoay chiều hình sin, có bớc

sóng λ và tiến hành trong hai mặt phẳng vuông góc sao cho X, E, B tạo nên một tam diện thuận.

Các biên độ của trờng tại mọi điểm tỉ lệ nghịch với khoảng cách từ điểm đó đến nguồn phát.

Sự phân bố trờng điện từ ở xa nguồn có biên độ suy giảm, có vận tốc phụ thuộc vào môi trờng truyền sóng, còn gọi là vận tốc truyền hay vận tốc pha, do vậy ở một thời điểm đã cho trong không gian trờng điện từ có tần số giao động v.

Một nguồn bức xạ bất kỳ ví dụ mặt trời phát vô số bức xạ: Số phơng xung quanh nguồn là vô hạn.

Với mỗi phơng X có vô số mặt phẳng có thể chứa E,B.

Trong mỗi cặp mặt phẳng chứa Evà Bcó vô số sóng điện từ gọi là “sóng

phẳng” có bớc sóng λ . Khi đó, vận tốc truyền là C = v. λ ( nếu truyền trong môi tr- ờng chân không hay không khí thì C = 3.108 m/s).

Khi đã có vận tốc truyền sóng, ngời ta cũng chứng minh đợc là năng lợng điện từ truyền tải có quan hệ với tích các véc tơ E∩Bvà đợc thể hiện bằng các lợng tử hữu hạn tuân theo các quy luật cơ học lợng tử. Có thể nói một cách đơn giản rằng sóng điện từ truyền các “ hạt” nhỏ bằng năng lợng gọi là các phô-tôn năng lợng.

Năng lợng: W = h.v Trong đó:

h là hằng số Blank lấy bằng 6,6.10-34 J/ Hz.

2. Bức xạ, ánh sáng, màu sắc:

Mọi vật thể đều bức xạ ra không gian một năng lợng nhất định dới dạng sóng của điện từ. Năng lợng đó phát sinh ra sự dao động của các phần tử vật chất cấu tạo nên vật. Khi các phân tử hay các phân tử bị kích thích các điện từ (electron) của chúng thay đổi mức năng lợng khác, đồng thời giải phóng năng lợng dới dạng sóng điện từ và các hạt phô - tôn.

Các bức xạ của vật phát ra tất cả các bớc sóng từ 0 đến ∞, nhng thực nghiệm đã xác định dợc rằng chỉ các bức xạ có bớc sóng nằm trong giải u tiên hẹp từ 380 nm

→ 760 nm mới có tác dụng lên tế bào thần kinh võng mạc và có cảm nhận nhìn thấy

đợc. Nh vậy, ánh sáng nhìn thấy đợc là những sóng điện từ có mang năng lợng.

1.2. Phổ của ánh sáng.

Năng lợng của ánh sáng phân bổ không đều cho từng bớc sóng, đồng thời gây cảm giác cho mắt ngời của từng loại là khác nhau. Nghĩa là mỗi bớc sóng xác định sẽ gây ra trong mắt ngời một cảm giác màu sắc nhất định.

Ngời ta cũng đã chứng minh đợc rằng phổ của các bớc sóng ánh sáng gồm 7

màu sắc khác nhau từ cận màu tím tơng ứng với bớc sóng λ = 380 nm đến cận màu

đỏ tơng ứng với bớc sóng λ = 780 nm. Giữa các màu này không có ranh giới rõ rệt, do đó phổ ánh sáng thấy dợc là phổ ánh sáng liên tục.

Trong quang phổ của ánh sáng nhìn thấy đợc, mắt ta cảm nhận nhiều nhất với ánh sáng có bớc sóng λ = 550 nm . Còn hai cận tím và đỏ tơng ứng với bớc sóng λ = 380 nm và λ = 780 nm thì mắt ta hầu nh không có tác dụng gây cảm giác sáng. vì vậy trong thiết kế chiếu sáng cần chú ý đến đặc điểm này để tạo điều kiện ánh sáng phù hợp với hoạt động của mắt.

Khi nghiên cứu về y học, ngời ta đã công nhận mắt ngời là một bộ thu “thông dải” rất tinh vi, hơn nữa mắt có nhạy cảm màu đi từ màu tím sang màu đỏ t ơng ứng với bớc sóng của dải 380 → 780 nm. Sự cảm nhận này thay đổi theo từng ngời và đ- ợc Uỷ ban quốc tế về chiếu sáng ( C.I.E ) mã hóa đa ra các giới hạn cực đại của phổ màu.

380 nm 439 nm 498 nm 568 nm 592 nm 631 nm 760 nm Tử

ngoại Tím 421max Xanh datrời 470 Xanh lá cây 515 Vàng 577 Da cam 600 Đỏ 673 Hồng ngoại

3. Mắt ngời và sự cảm thụ ánh sáng, màu sắc:

a. Mắt ngời:

Mắt ngời là một cơ quan cảm thụ ánh sáng có khả năng chuyển đổi không tuyến tính và thay đổi theo thời gian. Các kích thích quang học thành các tín hiệu điện để truyền lên não và tạo trên nó một hiện tợnggọi là: “ Sự nhìn ``.

Trên võng mạc có các tế bào thần kinh ( các tế bào quang điện) đợc nối lên não qua dây thần kinh thị giác nhờ vậy các tín hiệu thần kinh ( điện) đợc truyền lên não tơng thích với kích thích thị giác.

1.3. các đơn vị cơ bản:

Khái niệm về quang thông là khái niệm đầu tiên mà con ngời thấy đợc là ánh sáng ngọn nến và đèn măng sông cho cùng một lợng sáng. Nhng khái niệm này không nêu lên bất kỳ sự phân bố ánh sáng đó trong các miền khác nhau của không gian chiếu sáng, hơn nữa nó không thể đo đợc. Điều này thúc đẩy nhà vật lý Lambert ở thế kỷ 18 đã đa ra các cơ sở của phép đo ánh sáng dựa trên cơ sở quang học và sinh lý học.

1. Góc khối:

Góc khối là hình không gian hình nón có đỉnh nằm tại tâm của nguồn sáng và có đờng sinh tựa trên chu vi của mặt đợc chiếu sáng.

Ta giả thiết có một nguồn sáng đặt tại tâm 0 của một hình cầu rỗng bán kính R và ký hiệu S là nguyên tố mặt của hình câù này (hình 1.1).

R Ω S K2.S 0 Ω S R

kS

Hình nón đỉnh o đợc định nghĩa là tỉ số của diện tích S với bình phơng của bán kính R.

Ω = R2

S

Ta có giá trị cực đại của góc khối khi từ tâm o ta chắn cả không gian, tức là toàn bộ mặt cầu. Ω = R2 S = 4. 22.Π=4Π R R

Vậy 1Sr là góc khốí có đỉnh tại tâm của mặt cầu tởng tợng chắn trên một mặt cầu có diện tích bằng bình phơng bán kính mặt cầu đó.