คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า: มันคืออะไรและมีลักษณะอย่างไร

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า คือการสั่นที่เกิดจาก สนามไฟฟ้าและ แม่เหล็กตัวแปรซึ่งแพร่กระจายทั้งในสุญญากาศและในสื่อวัสดุ เป็นคลื่นสามมิติและแนวขวางที่เคลื่อนที่ใน in ความเร็วของแสง, ถือเฉพาะ พลังงาน. นอกจากนี้ ยังมาในรูปของคลื่นวิทยุ ไมโครเวฟ อินฟราเรด แสงที่มองเห็นได้ รังสีอัลตราไวโอเลต รังสีเอกซ์ และรังสีแกมมา ตามลำดับความถี่และพลังงานจากน้อยไปมาก

ก่อนที่เราจะดำเนินการต่อ เราขอแนะนำให้คุณอ่านบทความของเราและทำความรู้จักกับแนวคิดที่สำคัญบางประการเกี่ยวกับ การจำแนกคลื่น.

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าคืออะไร?

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเกิดขึ้นจาก ปฏิสัมพันธ์ระหว่างการเปลี่ยนสนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็ก. สิ่งเหล่านี้แพร่กระจายในสุญญากาศด้วยความเร็วเท่ากับแสง ประมาณ 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที ไม่เหมือนกับคลื่นกล เช่น เสียงคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถแพร่กระจายได้ทั้งในตัวกลางวัสดุและในสุญญากาศ เพราะพวกเขาเป็น ปรากฏการณ์คลื่นพวกเขาสามารถผ่านการสะท้อน การหักเห การดูดกลืน การเลี้ยวเบน การรบกวน การกระเจิง และโพลาไรซ์

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเกิดขึ้นจากสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่แตกต่างกัน

นักฟิสิกส์และนักคณิตศาสตร์ชาวสก๊อตเป็นผู้ทำนายและตั้งทฤษฎีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

เจมส์เสมียนแม็กซ์เวลล์, ที่รวมสมการของ ไฟฟ้า มาจาก แม่เหล็ก สมการที่มีอยู่ (สมการของฟาราเดย์ แอมแปร์ และเกาส์) ในสมการคลื่น

เรียนรู้เพิ่มเติม:Michel Faraday – หนึ่งในผู้ทดลองที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในประวัติศาสตร์!

จากสมการของเขา แมกซ์เวลล์สามารถคำนวณโมดูลัสของ ความเร็วในการขยายพันธุ์ ของ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า การยืนยันการทดลองของการมีอยู่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าปรากฏขึ้นเพียงประมาณหนึ่งทศวรรษต่อมาหลังจากการทดลองโดยนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน ไฮน์ริชเฮิรตซ์.

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งหมดมี ความถี่ ของการแกว่ง, ความยาวในคลื่น และ แอมพลิจูด นอกจากนี้ความยาวคลื่นและความถี่ยังเป็นปริมาณ ผกผันสัดส่วน, ดังนั้นคลื่นความถี่สูง เช่น รังสีเอกซ์ หรือ แกมมา, มีความยาวน้อยมาก. รูปต่อไปนี้แสดงให้เห็น สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า และช่วงต่างๆ ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีอยู่ หมายเหตุ:

ลักษณะของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

ลักษณะบางประการของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า:

• พวกเขาเป็น ขวาง กล่าวคือความปั่นป่วนที่ก่อให้เกิดขึ้นนั้นเกิดขึ้นใน ทิศทางตั้งฉาก ไปสู่ทิศทางการขยายพันธุ์ ในคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า สนามไฟฟ้า สนามแม่เหล็ก และทิศทางการแพร่กระจายจะตั้งฉากกัน
• พวกมันแพร่กระจายในสุญญากาศด้วยความเร็วเท่ากับแสงที่มองเห็นได้: 2,99792458.10⁸ นางสาว, สัญลักษณ์โดยตัวอักษร c;
• ของคุณ แอมพลิจูด เกี่ยวกับคุณ ความเข้ม ยิ่งมีแอมพลิจูดของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามากเท่าใด ก็ยิ่งสามารถสร้างการรบกวนได้มากเท่านั้น
• พวกเขาเป็น สามมิติ กล่าวคือเมื่อถูกผลิตแล้วจะแพร่พันธุ์อย่างเท่าเทียมกันในทุกทิศทุกทาง
• เมื่อพวกเขาผ่านสื่อวัสดุเช่นอากาศหรือน้ำของพวกเขา ความเร็วในการขยายพันธุ์ ลดลงในขณะที่ .ของคุณ ความยาวคลื่น เพิ่มขึ้น ดังนั้น .ของคุณ ความถี่ ไม่เปลี่ยนแปลง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า การหักเหของแสง.

ดูด้วย: คลื่นสำหรับฟิสิกส์คืออะไร? ตรวจสอบแบบฝึกหัดและแผนที่ความคิด

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในชีวิตประจำวัน

ดูตัวอย่างของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีอยู่ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในชีวิตประจำวันของเรา:

• คลื่นวิทยุ: มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านโทรคมนาคม สัญญาณวิทยุ โทรทัศน์ และโทรศัพท์มือถืออยู่ในช่วงความถี่นี้
• ไมโครเวฟ: พวกเขายังใช้กันอย่างแพร่หลายในโทรคมนาคม เราเตอร์อินเทอร์เน็ตไร้สาย หรือที่รู้จักกันในชื่อ Wi-Fi ใช้ความถี่ไมโครเวฟตั้งแต่ 2.4 GHz ถึง 5.8 GHz;
• อินฟราเรด: สิ่งนี้เรียกอีกอย่างว่าคลื่นความร้อน อุปกรณ์รักษาความปลอดภัยบางตัวที่ติดตั้งการมองเห็นตอนกลางคืนสามารถหยิบขึ้นมาได้ อินฟราเรดเป็นคลื่นที่ปล่อยออกมาเมื่อใช้รีโมทคอนโทรล
• แสงที่มองเห็น: เป็นช่วงของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ตั้งอยู่ระหว่างความถี่ 480 THz ถึง 750 THz
• อัลตราไวโอเลต: หลังจากความถี่บางช่วง จะถือว่าเป็นการแผ่รังสีไอออไนซ์ นั่นคือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีศักยภาพในการเริ่มต้น อิเล็กตรอน ของโมเลกุล ทำให้เกิดความผิดปกติของเซลล์ที่สามารถพัฒนาเป็น a โรคมะเร็ง, ตัวอย่างเช่น. ความถี่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านี้ถูกใช้อย่างกว้างขวางโดยผู้เชี่ยวชาญด้านอาชญากรเพื่อตรวจหาสารชีวภาพ เช่น เลือดและน้ำลาย ความจุไอออไนซ์ยังช่วยให้สามารถใช้ฆ่าเชื้ออุปกรณ์ผ่าตัด กระบอกฉีดยา ภาชนะบรรจุ ฯลฯ
• รังสีx: มาถึงโลกในจำนวนน้อยเนื่องจากการมีอยู่ของ บรรยากาศโลก earth. คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเหล่านี้มีความถี่สูงมากและมีกำลังการทะลุทะลวงสูง ดังนั้นจึงเป็น ใช้เพื่อให้ได้ภาพกระดูกและข้อต่อและสำหรับการรักษาเนื้องอกโดย ให้ รังสีบำบัด

ดูเพิ่มเติม:รังสีเอกซ์ - รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูง

• แกมมา: ผลิตโดย ปฏิกิริยานิวเคลียร์ซึ่งระดับพลังงานหลักของ อะตอม แตกต่างกันไป คลื่นเหล่านี้มีพลังมากและมีพลังการเจาะสูง รังสีแกมมาใช้สำหรับการศึกษาทางดาราศาสตร์และกระตุ้นปฏิกิริยานิวเคลียร์

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและสสาร

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีปฏิสัมพันธ์กับสสารอย่างไรขึ้นอยู่กับความถี่ของพวกมันโดยตรง ตรวจสอบว่าประจุไฟฟ้าและอนุภาคอื่นๆ ตอบสนองต่อคลื่นแต่ละประเภทอย่างไร:

• คลื่นในวิทยุ: ส่งเสริมการสั่นโดยรวมของอิเล็กตรอนอิสระในโลหะ ดังที่เกิดขึ้นในเสาอากาศที่ใช้ในวิทยุและโทรทัศน์
• ไมโครเวฟ: มีความถี่ใกล้เคียงกับความถี่ในการหมุนของโมเลกุลน้ำ ซึ่งทำให้ ชนิดของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถสะท้อนกับโมเลกุลเหล่านี้ ให้ความร้อนผ่าน การหมุน;
• อินฟราเรด: ส่งเสริมการสั่นสะเทือนของโมเลกุลเป็นรูปแบบหลักของการถ่ายเทความร้อน
• แสงที่มองเห็น: มันสามารถให้พลังงานและกระตุ้นอิเล็กตรอนที่มีอยู่ในโมเลกุล
• อัลตราไวโอเลต: ส่งเสริมการกระตุ้นของอิเล็กตรอน แต่ยังสามารถทำให้เกิดการขับอิเล็กตรอนที่อยู่ใน that ชั้นวาเลนซ์ ของอะตอม
• เอ็กซ์เรย์: พวกมันสามารถฉีกอิเล็กตรอนออกจากอะตอมได้ด้วยการชนกันแบบยืดหยุ่นระหว่างโฟตอนและอะตอม โฟตอนเหล่านี้ถูกดูดซับโดยอะตอมและถูกปล่อยออกมาอีกครั้งที่ความถี่ต่ำ
• รังสีแกมมา: พวกมันสามารถทำให้เกิดการกระตุ้นด้วยนิวเคลียร์ นำไปสู่การแยกตัวของพวกมัน แต่พวกมันยังสามารถสร้างคู่สสารและปฏิสสาร ทำให้เกิดการทำลายล้างร่วมกันของอนุภาคเหล่านี้

โดย Rafael Hellerbrock
ครูฟิสิกส์

ที่มา: โรงเรียนบราซิล - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/o-que-sao-ondas-eletromagneticas.htm