Elektromagnetna valovanja: kaj so in značilnosti

valovielektromagnetni so nihanja, ki jih tvori električna poljain magnetnospremenljivke, ki se širijo tako v vakuumu kot v materialnih medijih. So tridimenzionalni in prečni valovi, ki potujejo v hitrost svetlobe, ki nosi izključno energija. Poleg tega so v obliki radijskih valov, mikrovalov, infrardeče, vidne svetlobe, ultravijoličnih, rentgenskih in gama žarkov, v naraščajočem vrstnem redu frekvence in energije.

Preden nadaljujemo, vam predlagamo, da preberete naš članek in spoznate nekaj pomembnih konceptov o klasifikacija valov.

Kaj so elektromagnetni valovi?

Elektromagnetni valovi nastanejo na osnovi interakcija med spreminjajočimi se električnimi polji ali magnetnimi polji. Ti se širijo v vakuumu z enako hitrostjo kot svetloba, približno 300.000 kilometrov na sekundo. Za razliko od mehanskih valov, kot je zvok, elektromagnetni valovi se lahko širijo tako v materialnih medijih kot v vakuumu. Ker so valovnih pojavov, lahko so podvrženi refleksiji, lomu, absorpciji, difrakciji, interferenci, sipanju in polarizaciji.

instagram story viewer

Elektromagnetni valovi nastajajo na podlagi različnih električnih in magnetnih polj.

Elektromagnetna valovanja je napovedal in teoretiziral škotski fizik in matematik JamesUradnikMaxwell, ki je poenotil enačbe elektrika Je od magnetizem obstoječe enačbe (enačbe Faraday, Ampere in Gauss) v valovnih enačbah.

Izvedite več:Michel Faraday - eden največjih eksperimentalistov v zgodovini!

Po svojih enačbah je Maxwell lahko izračunal modul hitrost širjenja od valovielektromagnetni. Eksperimentalna potrditev obstoja elektromagnetnih valov se je pojavila šele približno desetletje kasneje, po poskusih nemškega fizika HeinrichHertz.

Vsa elektromagnetna valovanja imajo frekvenca nihanja, dolžinavval in amplitudo. Tudi valovna dolžina in frekvenca sta količini obratnosorazmerno, torej visokofrekvenčni valovi, kot so rentgenski žarki oz gama, je imel zelo majhne dolžine. Naslednja slika prikazuje elektromagnetni spekter in različni obsegi obstoječih elektromagnetnih valov, upoštevajte:

Značilnosti elektromagnetnih valov

Nekatere značilnosti elektromagnetnih valov:

So transverzale, to pomeni, da se motnja, ki je odgovorna za njihovo nastanek, zgodi v smerpravokotna do smeri širjenja. Pri elektromagnetnih valovih so električno polje, magnetno polje in smer širjenja pravokotni drug na drugega;
Širijo se v vakuumu z enako hitrostjo kot vidna svetloba: 2,99792458.10⁸ gospa, ki ga simbolizira črka c;
Vaš amplitudo zadeva vaše intenzivnost, večja kot je amplituda elektromagnetnega valovanja, večje motnje lahko povzroči;
So tridimenzionalni, to pomeni, da se po proizvodnji enakomerno širijo v vse smeri;
Ko gredo skozi materialne medije, kot sta zrak ali voda, njihov hitrost širjenja se zmanjša, medtem ko vaš valovna dolžina poveča, torej vaš frekvenca se ne spremeni. Ta pojav je znan kot lom.

Glej tudi: Kaj so valovi za fiziko? Preverite vaje in miselni zemljevid

Elektromagnetni valovi v vsakdanjem življenju

Oglejte si nekaj primerov obstoječih elektromagnetnih valov, ki se pogosto uporabljajo v našem vsakdanjem življenju:

Radijski valovi: se pogosto uporabljajo v telekomunikacijah. Radijski, televizijski in mobilni telefon je v tem frekvenčnem območju;
Mikrovalovna pečica: pogosto se uporabljajo tudi v telekomunikacijah. Brezžični internetni usmerjevalniki, znani tudi kot Wi-Fi, uporabljajo mikrovalovne frekvence med 2,4 GHz in 5,8 GHz;
Infrardeča: To je znano tudi kot vročinski val. Nekatere varnostne naprave, opremljene z nočnim vidom, ga lahko dvignejo. Infrardeči je val, ki ga oddajamo, ko uporabljamo daljinski upravljalnik;
Vidna svetloba: to je obseg elektromagnetnih valov, ki se nahajajo med frekvencami 480 THz in 750 THz.
Ultravijolično: po določenih frekvencah se šteje za ionizirajoče sevanje, to je elektromagnetno valovanje z možnostjo zagona. elektroni molekul, kar povzroči pojav celičnih anomalij, ki se lahko razvijejo v raka, na primer. To frekvenco elektromagnetnega valovanja kriminalisti pogosto uporabljajo za odkrivanje bioloških materialov, kot sta kri in slina; njegova ionizacijska sposobnost omogoča tudi uporabo za sterilizacijo kirurškega pribora, brizg, posod itd .;
Žarkix: prispejo na Zemljo v majhnem številu zaradi prisotnosti zemeljsko ozračje. Ti elektromagnetni valovi imajo zelo visoke frekvence in veliko penetracijsko moč, zato so uporablja se za pridobivanje slik kosti in sklepov ter za zdravljenje tumorjev skozi daje radioterapija

Poglej več:X-žarki - visokofrekvenčno elektromagnetno sevanje

Gama: proizvajajo jedrske reakcije, pri katerem so osnovne ravni energije v atomi se razlikujejo. Ti valovi so izjemno energični in imajo visoko prodorno moč. Gama žarki se uporabljajo za astronomske študije in za indukcijo jedrskih reakcij.

Elektromagnetni valovi in snov

Način interakcije elektromagnetnih valov s snovjo je neposredno odvisen od njihove frekvence. Preverite, kako se električni naboji in drugi delci odzivajo na vsako vrsto vala:

valovivradio: spodbujati kolektivno nihanje prostih elektronov v kovinah, kot se to dogaja pri antenah, ki se uporabljajo v radiih in televizijah;
Mikrovalovna pečica: imajo frekvence, podobne frekvenci vrtenja molekul vode, to naredi to vrsta elektromagnetnega valovanja lahko odzvanja s temi molekulami in jih segreva skozi rotacija;
Infrardeča: spodbuja molekularne vibracije, je ena glavnih oblik prenosa toplote;
Vidna svetloba: sposoben je oskrbovati z energijo in vzbujati elektrone v molekulah;
Ultravijolično: spodbuja vzbujanje elektronov, lahko pa povzroči tudi izmet elektronov, ki so v valentna plast atomov;
Rentgenski žarki: sposobni so odtrgati elektrone iz atomov z elastičnim trkom med fotoni in atomi. Te fotone absorbirajo atomi in ponovno oddajajo pri nižjih frekvencah;
Žarkigama: lahko povzročijo jedrska vzbujanja, kar vodi do njihove disociacije, lahko pa tudi tvorijo pare snovi in antimaterije, kar povzroči medsebojno izničenje teh delcev.