Elektromagnetické žiarenie

Elektromagnetické vlny sú vlny, ktoré obsahujú elektrické a magnetické pole a prenášajú energiu. Pohybujú sa rýchlosťou svetla.

Kvantová mechanika sa vyvinula zo štúdia elektromagnetických vĺn. Táto oblasť zahŕňa štúdium viditeľného aj neviditeľného svetla. Viditeľné svetlo je svetlo, ktoré môžeme vidieť normálnym zrakom vo farbách dúhy. Neviditeľné svetlo je svetlo, ktoré človek bežným zrakom nevidí, a zahŕňa energeticky silnejšie vlny s vyššou frekvenciou, ako sú ultrafialové, röntgenové a gama žiarenie. Vlny s väčšou dĺžkou, ako sú infračervené, mikrovlny a rádiové vlny, sa tiež skúmajú v oblasti kvantovej mechaniky.

Niektoré druhy elektromagnetického žiarenia, ako napríklad röntgenové žiarenie, sú ionizujúcim žiarením a môžu byť pre vaše telo škodlivé. Ultrafialové žiarenie je blízko fialového konca svetelného spektra a infračervené žiarenie je blízko červeného konca. Infračervené žiarenie je tepelné žiarenie a ultrafialové žiarenie spôsobuje spálenie.

Jednotlivé časti elektromagnetického spektra sa líšia vlnovou dĺžkou, frekvenciou a kvantovou energiou.

Zvukové vlny nie sú elektromagnetické vlny, ale tlakové vlny vo vzduchu, vode alebo inej látke.

Rozsah elektromagnetických frekvencií. "UHF" znamená "ultra vysoká frekvencia", VHF je "veľmi vysoká frekvencia". Obe sa predtým používali pre televíziu v USA.

Matematická formulácia

Vo fyzike je známe, že vlnová rovnica pre typickú vlnu je

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

Problémom je teraz dokázať, že Maxwellove rovnice jednoznačne dokazujú, že elektrické a magnetické pole vytvárajú elektromagnetické žiarenie. Pripomeňme si, že dve z Maxwellových rovníc sú dané nasledovne

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

Vyhodnotením curl vyššie uvedených rovníc a vektorovým počtom možno dokázať nasledujúce rovnice

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

Poznámka: dôkaz zahŕňa substitúciu

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

Uvedené rovnice sú analogické vlnovej rovnici, ak nahradíme f pojmami E a B. Uvedené rovnice znamenajú, že pri šírení magnetickým (B) a elektrickým (E) poľom vzniknú vlny.

Súvisiace stránky

Fotón

Otázky a odpovede

Otázka: Čo sú elektromagnetické vlny?

Odpoveď: Elektromagnetické vlny sú vlny, ktoré obsahujú elektrické pole a magnetické pole a nesú energiu. Pohybujú sa rýchlosťou svetla (299 792 458 metrov za sekundu).

Otázka: Čo je to kvantová mechanika?

Odpoveď: Kvantová mechanika je oblasť štúdia, ktorá sa vyvinula zo štúdia elektromagnetických vĺn. Zahŕňa štúdium viditeľného aj neviditeľného svetla.

Otázka: Aké druhy elektromagnetického žiarenia môžu byť pre vaše telo škodlivé?

Odpoveď: Niektoré druhy elektromagnetického žiarenia, napríklad röntgenové žiarenie, sú ionizujúcim žiarením a môžu byť pre vaše telo škodlivé.

Otázka: Kam v svetelnom spektre patrí ultrafialové žiarenie?

Odpoveď: Ultrafialové žiarenie sa nachádza na fialovom konci svetelného spektra.

Otázka: Kam v rámci svetelného spektra patria infračervené lúče?

Odpoveď: Infračervené lúče sú blízko červeného konca svetelného spektra.

Otázka: Čím sa infračervené lúče líšia od ultrafialových?

Odpoveď: Infračervené lúče sa používajú ako tepelné lúče a ultrafialové lúče spôsobujú úpal.

Otázka: Považujú sa zvukové vlny za elektromagnetické vlny?

Odpoveď: Nie, zvukové vlny nie sú elektromagnetické vlny, ale sú to skôr tlakové vlny vo vzduchu, vode alebo inej látke.