Elektromagnetisk strålning
Elektromagnetiska vågor är vågor som innehåller ett elektriskt fält och ett magnetfält och som bär energi. De färdas med ljusetshastighet.
Kvantmekaniken utvecklades från studiet av elektromagnetiska vågor. Inom detta område studeras både synligt och osynligt ljus. Synligt ljus är det ljus som man kan se med normal syn i regnbågens färger. Osynligt ljus är ljus som man inte kan se med normal syn och omfattar mer energirika och högre frekvensvågor, t.ex. ultraviolett, röntgenstrålar och gammastrålar. Vågor med längre längder, som infraröda vågor, mikrovågor och radiovågor, utforskas också inom kvantmekaniken.
Vissa typer av elektromagnetisk strålning, t.ex. röntgenstrålning, är joniserande strålning och kan vara skadlig för din kropp. Ultravioletta strålar ligger nära den violetta änden av ljusspektrumet och infraröda strålar nära den röda änden. Infraröda strålar är värmestrålar och ultravioletta strålar orsakar solbränna.
De olika delarna av det elektromagnetiska spektrumet skiljer sig åt i våglängd, frekvens och kvantenergi.
Ljudvågor är inte elektromagnetiska vågor utan tryckvågor i luft, vatten eller något annat ämne.
Området för elektromagnetiska frekvenser. "UHF" betyder "ultrahög frekvens", VHF betyder "mycket hög frekvens". Båda användes tidigare för television i USA.
Matematisk formulering
Inom fysiken är det välkänt att vågekvationen för en typisk våg är följande
∇ 2 f = 1 c 2 ∂ 2 f ∂ t 2 {\displaystyle \nabla ^{2}f={\frac {1}{c^{2}}}}{\frac {\partial ^{2}f}{\partial t^{2}}}} 
Problemet är nu att bevisa att Maxwells ekvationer uttryckligen bevisar att elektriska och magnetiska fält skapar elektromagnetisk strålning. Kom ihåg att två av Maxwells ekvationer är följande
∇ × E = - ∂ B ∂ t {\displaystyle \nabla \times \mathbf {E} =-{\frac {\partial \mathbf {B} }{\partial t}}}} 
∇ × B = μ o j + μ o ϵ o ∂ E ∂ t {\displaystyle \nabla \nabla \times \mathbf {B} =\mu _{o}\mathbf {j} +\mu _{o}\epsilon _{o}{\frac {\partial \mathbf {E} }{\partial t}}}} 
Genom att utvärdera krökningen av ovanstående ekvationer och genom vektorkalkyl kan man bevisa följande ekvationer
∇ 2 E = 1 c 2 ∂ 2 E ∂ t {\displaystyle \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}}}} 
Observera: Beviset innebär att man byter ut följande
c = 1 μ o ϵ {\displaystyle c={\frac {1}{\sqrt {\mu _{o}\epsilon }}}} 
Ekvationerna ovan är analoga med vågekvationen, genom att ersätta f med E och B. Ekvationerna ovan innebär att utbredning genom de magnetiska (B) och elektriska (E) fälten kommer att producera vågor.
Relaterade sidor
Frågor och svar
F: Vad är elektromagnetiska vågor?
S: Elektromagnetiska vågor är vågor som innehåller ett elektriskt fält och ett magnetfält och som bär energi. De färdas med ljusets hastighet (299 792 458 meter per sekund).
Fråga: Vad är kvantmekanik?
S: Kvantmekanik är ett studieområde som utvecklats från studiet av elektromagnetiska vågor. Det omfattar studiet av både synligt och osynligt ljus.
F: Vilka typer av elektromagnetisk strålning kan vara skadliga för kroppen?
S: Vissa typer av elektromagnetisk strålning, t.ex. röntgenstrålning, är joniserande strålning och kan vara skadlig för kroppen.
F: Var i ljusspektrumet befinner sig ultravioletta strålar?
S: Ultravioletta strålar ligger nära den violetta änden av ljusspektrumet.
F: Var hör infraröda strålar hemma i ljusspektrumet?
S: Infraröda strålar ligger nära den röda delen av ljusspektrumet.
F: Hur skiljer sig infraröda strålar från ultravioletta strålar?
S: Infraröda strålar används som värmestrålar och ultravioletta strålar orsakar solbränna.
F: Är ljudvågor elektromagnetiska vågor?
S: Nej, ljudvågor är inte elektromagnetiska vågor utan snarare tryckvågor i luft, vatten eller något annat ämne.
