Elektromagnetinė spinduliuotė

Elektromagnetinės bangos - tai bangos, turinčios elektrinį ir magnetinį lauką ir pernešančios energiją. Jos sklinda šviesosgreičiu.

Kvantinė mechanika atsirado tiriant elektromagnetines bangas. Ši sritis apima matomos ir nematomos šviesos tyrimus. Regimoji šviesa - tai šviesa, kurią galima matyti normaliu regėjimu, t. y. vaivorykštės spalvos. Nematoma šviesa - tai šviesa, kurios normaliomis akimis nematome ir kuri apima energingesnes ir aukštesnio dažnio bangas, pavyzdžiui, ultravioletinius, rentgeno ir gama spindulius. Kvantinės mechanikos srityje taip pat tiriamos ilgesnės bangos, pavyzdžiui, infraraudonosios, mikrobangos ir radijo bangos.

Kai kurios elektromagnetinės spinduliuotės rūšys, pavyzdžiui, rentgeno spinduliai, yra jonizuojančioji spinduliuotė ir gali būti kenksmingos jūsų organizmui. Ultravioletiniai spinduliai yra arti violetinės šviesos spektro dalies, o infraraudonieji spinduliai - arti raudonosios. Infraraudonieji spinduliai yra šilumos spinduliai, o ultravioletiniai spinduliai sukelia nudegimus saulėje.

Įvairios elektromagnetinio spektro dalys skiriasi bangos ilgiu, dažniu ir kvantine energija.

Garso bangos - tai ne elektromagnetinės bangos, o oro, vandens ar bet kurios kitos medžiagos slėgio bangos.

Elektromagnetinių dažnių diapazonas. "UHF" reiškia "itin aukštas dažnis", VHF - "labai aukštas dažnis". Abu šie dažniai anksčiau buvo naudojami JAV televizijai.

Matematinė formuluotė

Fizikoje gerai žinoma, kad tipinės bangos banginė lygtis yra tokia

∇ 2 f = 1 c 2 ∂ 2 f ∂ t 2 {\displaystyle \nabla ^{2}f={\frac {1}{c^{2}}}}{\frac {\dalis ^{2}f}{\dalis t^{2}}}} $\nabla ^{2}f={\frac {1}{c^{2}}}{\frac {\partial ^{2}f}{\partial t^{2}}}$

Dabar reikia įrodyti, kad Maksvelo lygtys aiškiai įrodo, jog elektrinis ir magnetinis laukai sukuria elektromagnetinę spinduliuotę. Prisiminkime, kad dvi Maksvelo lygtys yra tokios

∇ × E = - ∂ B ∂ t {\displaystyle \nabla \times \mathbf {E} =-{\frac {\partial \mathbf {B} }{\dalinis t}}} $\nabla \times \mathbf {E} =-{\frac {\partial \mathbf {B} }{\partial t}}$

∇ × B = μ o j + μ o ϵ o ∂ E ∂ t {\displaystyle \nabla \times \mathbf {B} =\mu _{o}\mathbf {j} +\mu _{o}\epsilon _{o}{\frac {\partial \mathbf {E} }{\dalinis t}}} $\nabla \times \mathbf {B} =\mu _{o}\mathbf {j} +\mu _{o}\epsilon _{o}{\frac {\partial \mathbf {E} }{\partial t}}$

Įvertinus pirmiau minėtų lygčių kreivę ir taikant vektorių skaičiavimą, galima įrodyti šias lygtis

∇ 2 E = 1 c 2 ∂ 2 E ∂ t {\displaystyle \nabla ^{2}\mathbf {E} ={\frac {1}{c^{2}}}}{\frac {\partial ^{2}\mathbf {E} }{\dalinis t}}} $\nabla ^{2}\mathbf {E} ={\frac {1}{c^{2}}}{\frac {\partial ^{2}\mathbf {E} }{\partial t}}$

∇ 2 B = 1 c 2 ∂ 2 B ∂ t {\displaystyle \nabla ^{2}\mathbf {B} ={\frac {1}{c^{2}}}}{\frac {\partial ^{2}\mathbf {B} }{\dalinis t}}} $\nabla ^{2}\mathbf {B} ={\frac {1}{c^{2}}}{\frac {\partial ^{2}\mathbf {B} }{\partial t}}$

Pastaba: įrodymas apima pakeitimą

c = 1 μ o ϵ {\displaystyle c={\frac {1}{\sqrt {\mu _{o}\epsilon }}}} $c={\frac {1}{\sqrt {\mu _{o}\epsilon }}}$

Pirmiau pateiktos lygtys yra analogiškos bangų lygčiai, pakeitus f į E ir B. Šios lygtys reiškia, kad sklidimas per magnetinį (B) ir elektrinį (E) laukus sukelia bangas.

Susiję puslapiai

Fotonai

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra elektromagnetinės bangos?

Atsakymas: Elektromagnetinės bangos - tai bangos, kuriose yra elektrinis ir magnetinis laukas ir kurios perneša energiją. Jos sklinda šviesos greičiu (299 792 458 metrų per sekundę).

K: Kas yra kvantinė mechanika?

A: Kvantinė mechanika yra mokslo sritis, kuri išsivystė tiriant elektromagnetines bangas. Ji apima matomos ir nematomos šviesos tyrimus.

K: Kokios elektromagnetinės spinduliuotės rūšys gali būti kenksmingos jūsų organizmui?

A: Kai kurios elektromagnetinės spinduliuotės rūšys, pavyzdžiui, rentgeno spinduliai, yra jonizuojanti spinduliuotė ir gali būti kenksmingos jūsų organizmui.

K: Kur šviesos spektre yra ultravioletiniai spinduliai?

A: Ultravioletiniai spinduliai yra netoli violetinės šviesos spektro dalies.

K: Kur šviesos spektre yra infraraudonieji spinduliai?

A: Infraraudonieji spinduliai yra netoli raudonosios šviesos spektro dalies.

K: Kuo infraraudonieji spinduliai skiriasi nuo ultravioletinių spindulių?

A: Infraraudonieji spinduliai naudojami kaip šilumos spinduliai, o ultravioletiniai spinduliai sukelia saulės nudegimus.

K: Ar garso bangos laikomos elektromagnetinėmis bangomis?

Atsakymas: Ne, garso bangos nėra elektromagnetinės bangos, o veikiau slėgio bangos ore, vandenyje ar bet kurioje kitoje medžiagoje.