Co je to elektromagnetická vlna?

Termín elektromagnetická vlna popisuje způsob, jakým se elektromagnetické záření (EMR) pohybuje prostorem.Různé formy EMR se vyznačují jejich vlnovými délkami, které se liší od mnoha yardů (metrů) do vzdálenosti menší než průměr atomového jádra.Celý rozsah, v klesajícím pořadí vlnové délky, přechází z rádiových vln přes mikrovlny, viditelné světlo, ultrafialové a rentgenové paprsky po gama paprsky a je známý jako elektromagnetické spektrum.Elektromagnetické vlny mají mnoho aplikací, a to jak ve vědě, tak ve každodenním životě.Například, pokud je na obrazovce zářilo světlo bariérou se dvěma úzkými štěrbinami, je vidět vzor světlých a tmavých pruhů.Tomu se říká vzorec rušení: kde se hřebeny vln z jedné štěrbiny setkávají s těmi z druhé, navzájem se posilují a vytvářejí jasný pruh, ale tam, kde se hřeben setkává s koryto, zruší a zanechává tmavý pruh.Světlo se také může ohýbat kolem překážky, jako je oceánské jističe kolem přístavní zdi: toto se nazývá difrakce.Tyto jevy poskytují důkaz o vlnové povaze světla.Toto bylo dáno jméno „ether“, někdy napsáno „Aether“, a bylo považováno za neviditelný materiál, který vyplňoval prostor, ale skrze který by pevné objekty mohly projít neomezenými.Experimenty navržené k detekci éteru jeho účinku na rychlost světla v různých směrech se pro něj nezjistily žádný důkaz a myšlenka byla nakonec odmítnuta.Bylo zřejmé, že světlo a jiné formy EMR nevyžadovaly žádné médium a mohly cestovat prázdným prostorem.

Vlnová délka a frekvence

Stejně jako oceánská vlna má elektromagnetická vlna vrcholy a žlaby.Vlnová délka je vzdálenost mezi dvěma identickými body vlny od cyklu k cyklu, například vzdálenost mezi jedním vrcholem nebo hřebenem a dalším.EMR lze také definovat z hlediska jeho frekvence, což je počet hřebenů, které procházejí v daném časovém intervalu.Všechny formy EMR cestují stejnou rychlostí: rychlost světla.Frekvence proto zcela závisí na vlnové délce: čím kratší vlnová délka, tím vyšší je frekvence.Energie nesená elektromagnetickou vlnou určuje, jak to ovlivňuje.Nízkofrekvenční rádiové vlny mírně narušují atomy a molekuly, zatímco mikrovlny způsobují, že se pohybují asi intenzivně: materiál se zahřívá.Rentgenové paprsky a gama paprsky se balí mnohem více úderu: mohou zlomit chemické vazby a zaklepat elektrony z atomů a vytvářet ionty.Z tohoto důvodu jsou popisovány jako ionizující záření.To vedlo ke studiu elektrodynamiky, ve kterém jsou elektromagnetické vlny, jako je světlo, považovány za poruchy nebo „vlnky“ v elektromagnetickém poli, vytvořeném pohybem elektricky nabitých částic.Na rozdíl od neexistujícího etheru je elektromagnetické pole jednoduše sférou vlivu nabité částice, a nikoli hmatatelnou hmotnou věcí.

pozdější práce na počátku 20. století ukázala, že EMR má také vlastnosti podobné částic.Částice, které tvoří elektromagnetické záření, se nazývají

fotony

.Ačkoli se to zdá být protichůdné, EMR se může chovat jako vlny nebo jako částice, v závislosti na typu prováděného experimentu.Toto je známé jako dualita vlnové částice.Platí se také na subatomické částice, celé atomy a dokonce i poměrně velké molekuly, z nichž to vše se někdy může chovat jako vlny.

Vlnová částice se objevila, když se vyvíjela kvantová teorie.Podle této teorie představuje „vlna“ pravděpodobnost nalezení částice, jako je foton, na daném místě.Vlnová povaha částic a povaha vln podobných částic vedla k velkému množství vědecké debaty a některých ohromujících myšlenek, ale žádný celkový konsenzus o tom, co to vlastně znamená.

V kvantové teorii, elektromagnetické záření, elektromagnetické záření, elektromagnetické zářeníse produkuje, když subatomické částice uvolňují energii.Například elektron v atomu může absorbovat energii, ale musí nakonec klesnout na nižší hladinu energie a uvolnit energii jako EMR.V závislosti na tom, jak je pozorováno, se toto záření může objevit jako částice nebo elektromagnetická vlna.Rádio, televize, mobilní telefony a internet se spoléhají na přenos rádiové frekvence EMR prostřednictvím kabelů vzduchu, prostoru nebo optických vláken.Lasery používané k záznamu a přehrávání DVD a zvukových CD používají světelné vlny k psaní a čtení z disků.Rentgenové stroje jsou nezbytným nástrojem v oblasti medicíny a zabezpečení letišť.Ve vědě naše znalost vesmíru pochází z velké části z analýzy světla, rádiových vln a rentgenových paprsků od vzdálených hvězd a galaxií.Při vyšších energiích však EMR představuje rizika.Ionizující záření, jako jsou rentgenové paprsky a gama paprsky, mohou zabíjet nebo poškodit živé buňky.Mohou také změnit DNA, která může vést k rakovině.Riziko pro pacienty z lékařských rentgenových paprsků je považováno za zanedbatelné, ale radiografy, kteří jsou jim pravidelně vystaveni, nosí olověné zástěry mdash;které rentgenové paprsky nemohou proniknout mdash;chránit se.Ultrafialové světlo, přítomné na slunci, může způsobit spálení a může také způsobit rakovinu kůže, pokud je expozice nadměrná.