Почему радиоволны распространяются в вакууме, а звук — нет?

Звук — это колебания частиц вещества, поэтому без среды он не распространяется. Электромагнитная волна — это переменные электрическое и магнитное поля, которые порождают друг друга: меняющееся магнитное поле создаёт вихревое электрическое, а меняющееся электрическое — магнитное. Среда для этого не нужна, в вакууме волна идёт со скоростью c ≈ 3· 10^8 м/с.

У каких электромагнитных излучений самая большая и самая маленькая длина волны?

Самая большая длина волны у радиоволн, дальше по её уменьшению идут инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолет, рентгеновское и гамма-излучение. Чем короче волна, тем выше частота, так как nu = (c)/(lambda). Природа у всех этих излучений одна, и в вакууме они распространяются с одной скоростью c.

← Все темы: Физика

Физика · теория к ЕНТ

Электромагнитные волны и радиосвязь

Тема о том, как переменные электрическое и магнитное поля распространяются в пространстве и как это используют в радиосвязи и радиолокации.

Потренировать эту темуС полным доступом — тренировка по этой теме, без него — бесплатный тест по предмету.

Что проверяет ЕНТ по этой теме

Раздел: 05 Электромагнитные волны

Пункт спецификации НЦТ: 18 Электромагнитные волны

По нашей оценке, задание по этой теме есть не в каждом варианте: в среднем меньше одного из 40.

Спецификация ЕНТ 2026 по этому предмету: темы и задания

Что нужно уметь

Описывать свойства электромагнитных волн и располагать виды излучения по длине волны
Рассчитывать длину волны, на которую настроен приёмник, а также ёмкость или индуктивность его контура
Решать задачи о радиолокации и плотности потока излучения

Кратко о главном

Электромагнитная волна. Переменные электрическое и магнитное поля, распространяющиеся в пространстве. Векторы \vec{E} и \vec{B} перпендикулярны друг другу и направлению распространения; для распространения волны среда не нужна.
Скорость и длина волны. В вакууме c \approx 3\cdot 10^8 м/с, \lambda = cT = \frac{c}{\nu}; в веществе скорость меньше c.
Настройка приёмника. Резонанс: частота контура \nu = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}} равна частоте станции, тогда \lambda = 2\pi c\sqrt{LC}; L в Гн, C в Ф.
Радиолокация. R = \frac{ct}{2}, где R — расстояние до цели, t — время от посылки импульса до приёма отражённого сигнала.
Плотность потока излучения. I = \frac{P}{4\pi r^2} (Вт/м²) для источника мощностью P, излучающего одинаково во все стороны, без поглощения; r — расстояние до источника.
Шкала излучений. По убыванию длины волны: радиоволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолет, рентгеновское и гамма-излучение.

Задания с разбором

Из банка заданий ENTLab, не из вариантов НЦТ. Сначала попробуй решить, потом открой разбор.

Чтобы радиоприёмник принимал станцию, вещающую на длине волны 30 м, при индуктивности катушки входного колебательного контура 2 мкГн ёмкость конденсатора контура должна быть равна (c = 3\cdot 10^8 м/с)

A)\approx 796 пФ
B)\approx 5000 пФ
C)\approx 127 нФ
D)\approx 127 пФ

Ответ и разбор

Верный ответ: D

Сначала находим частоту станции: \nu = \dfrac{c}{\lambda} = \dfrac{3\cdot 10^8}{30} = 10^7 Гц. Приёмник принимает станцию, когда собственная частота контура равна частоте станции (резонанс): \nu = \dfrac{1}{2\pi\sqrt{LC}}, откуда C = \dfrac{1}{4\pi^2\nu^2 L}. Переводим индуктивность: L = 2 мкГн = 2\cdot 10^{-6} Гн. Знаменатель 4\pi^2\cdot 10^{14}\cdot 2\cdot 10^{-6} \approx 7{,}90\cdot 10^9, поэтому C \approx 1{,}27\cdot 10^{-10} Ф = 127 пФ. Ответ D. A (\approx 796 пФ) — множитель 2\pi не возвели в квадрат: \dfrac{1}{2\pi\nu^2 L} \approx 7{,}96\cdot 10^{-10} Ф. B (\approx 5000 пФ) — потеряли множитель 4\pi^2: \dfrac{1}{\nu^2 L} = 5\cdot 10^{-9} Ф. C (\approx 127 нФ) — число найдено верно, но 10^{-10} Ф перевели в нанофарады вместо пикофарад, ошибка в 1000 раз.

Радиопередатчик, излучающий электромагнитные волны равномерно во все стороны, за 10 мин излучает энергию 30 МДж. Плотность потока излучения на расстоянии 2 км от него равна (мощность излучения постоянна, поглощения нет)

A)\approx 1{,}0 мВт/м²
B)\approx 4{,}0 мВт/м²
C)\approx 2{,}0 Вт/м²
D)\approx 1{,}0 кВт/м²

Ответ и разбор

Верный ответ: A

Сначала находим мощность излучения: W = 30 МДж = 3\cdot 10^7 Дж, t = 10 мин = 600 с, P = \dfrac{W}{t} = \dfrac{3\cdot 10^7}{600} = 50\,000 Вт. Энергия распределяется равномерно по поверхности сферы радиусом r, площадь которой 4\pi r^2, поэтому I = \dfrac{P}{4\pi r^2}. Переводим расстояние: r = 2 км = 2000 м. Площадь сферы 4\pi\cdot (2000)^2 = 4\pi\cdot 4\cdot 10^6 \approx 5{,}03\cdot 10^7 м². Тогда I \approx \dfrac{50\,000}{5{,}03\cdot 10^7} \approx 9{,}95\cdot 10^{-4} Вт/м² \approx 1{,}0 мВт/м². Ответ A. B (\approx 4{,}0 мВт/м²) — мощность поделили на площадь круга \pi r^2 вместо площади сферы 4\pi r^2, результат вчетверо больше. C (\approx 2{,}0 Вт/м²) — в знаменателе взяли 4\pi r без квадрата: \dfrac{50\,000}{4\pi\cdot 2000} \approx 1{,}99. D (\approx 1{,}0 кВт/м²) — расстояние подставили в километрах: \dfrac{50\,000}{4\pi\cdot 2^2} \approx 995, ошибка в 10^6 раз.

Типичные ошибки

В радиолокации забывают делить на 2: за время t сигнал проходит путь до цели и обратно, 2R = ct.
Не переводят единицы: МГц в Гц, мкГн в Гн, пФ в Ф, минуты в секунды, километры в метры. Ответ получается неверным в десятки, тысячи, миллионы раз и больше.
Путают зависимость от ёмкости: длина волны контура пропорциональна \sqrt{C}, а частота обратно пропорциональна \sqrt{C}.
Для плотности потока делят мощность на площадь круга \pi r^2 вместо площади сферы 4\pi r^2.

Вопросы по теме

Почему радиоволны распространяются в вакууме, а звук — нет?: Звук — это колебания частиц вещества, поэтому без среды он не распространяется. Электромагнитная волна — это переменные электрическое и магнитное поля, которые порождают друг друга: меняющееся магнитное поле создаёт вихревое электрическое, а меняющееся электрическое — магнитное. Среда для этого не нужна, в вакууме волна идёт со скоростью c \approx 3\cdot 10^8 м/с.
У каких электромагнитных излучений самая большая и самая маленькая длина волны?: Самая большая длина волны у радиоволн, дальше по её уменьшению идут инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолет, рентгеновское и гамма-излучение. Чем короче волна, тем выше частота, так как \nu = \frac{c}{\lambda}. Природа у всех этих излучений одна, и в вакууме они распространяются с одной скоростью c.

Потренировать эту тему

ENTLab пишет теорию своими словами на основе спецификации НЦТ. Мы не НЦТ и никак с ним не связаны.