Apa itu gelombang elektromagnetik?

Istilah gelombang elektromagnetik menggambarkan cara radiasi elektromagnetik (EMR) bergerak melalui ruang.Bentuk EMR yang berbeda dibedakan dengan panjang gelombangnya, yang bervariasi dari banyak meter (meter) ke jarak yang lebih kecil dari diameter inti atom.Rentang penuh, dalam urutan panjang gelombang, berubah dari gelombang radio melalui microwave, cahaya tampak, ultraviolet dan sinar-X ke sinar gamma dan dikenal sebagai spektrum elektromagnetik.Gelombang elektromagnetik memiliki banyak aplikasi, baik dalam sains maupun dalam kehidupan sehari -hari.

Gelombang cahaya

Dalam banyak hal, gelombang elektromagnetik berperilaku mirip dengan riak pada air, atau terdengar bepergian melalui media seperti udara.Misalnya, jika cahaya bersinar ke layar melalui penghalang dengan dua celah sempit, pola garis terang dan gelap terlihat.Ini disebut pola interferensi: di mana puncak ombak dari satu celah bertemu dengan yang dari yang lain, mereka memperkuat satu sama lain, membentuk garis yang cerah, tetapi di mana puncak bertemu palung, mereka membatalkan, meninggalkan garis gelap.Cahaya juga dapat membungkuk di sekitar rintangan, seperti pemutus laut di sekitar dinding pelabuhan: ini dikenal sebagai difraksi.Fenomena ini memberikan bukti sifat cahaya seperti gelombang.

Sudah lama diasumsikan bahwa, seperti suara, cahaya harus melakukan perjalanan melalui semacam media.Ini diberi nama "eter," kadang -kadang dieja "aether," dan dianggap sebagai bahan yang tidak terlihat yang mengisi ruang, tetapi di mana benda -benda solid dapat lewat tanpa hambatan.Eksperimen yang dirancang untuk mendeteksi eter dengan efeknya pada kecepatan cahaya di berbagai arah semua gagal menemukan bukti untuk itu, dan ide itu akhirnya ditolak.Jelas bahwa cahaya, dan bentuk -bentuk ESDR lainnya, tidak memerlukan media apa pun dan dapat melakukan perjalanan melalui ruang kosong.

Panjang gelombang dan frekuensi

Sama seperti gelombang laut, gelombang elektromagnetik memiliki puncak dan palung.Panjang gelombang adalah jarak antara dua titik identik gelombang dari siklus ke siklus, misalnya, jarak antara satu puncak, atau lambang, dan berikutnya.EMR juga dapat didefinisikan dalam hal frekuensinya, yang merupakan jumlah puncak yang lewat dalam interval waktu tertentu.Semua bentuk perjalanan EMR pada kecepatan yang sama: kecepatan cahaya.Oleh karena itu, frekuensinya sepenuhnya tergantung pada panjang gelombang: semakin pendek panjang gelombang, semakin tinggi frekuensinya.

Energi

Panjang gelombang yang lebih pendek, atau frekuensi yang lebih tinggi, EMR membawa lebih banyak energi daripada panjang gelombang yang lebih panjang atau frekuensi yang lebih rendah.Energi yang dibawa oleh gelombang elektromagnetik menentukan bagaimana pengaruhnya terhadap materi.Gelombang radio frekuensi rendah sedikit mengganggu atom dan molekul, sementara gelombang mikro menyebabkan mereka bergerak lebih kuat: material memanas.Sinar sinar-X dan sinar gamma lebih banyak pukulan: mereka dapat memecahkan ikatan kimia dan mengetuk elektron dari atom, membentuk ion.Untuk alasan ini, mereka digambarkan sebagai radiasi pengion.

Asal usul gelombang elektromagnetik

Hubungan antara cahaya dan elektromagnetisme ditetapkan oleh karya fisikawan James Clerk Maxwell pada abad ke -19.Hal ini mengarah pada studi elektrodinamika, di mana gelombang elektromagnetik, seperti cahaya, dianggap sebagai gangguan, atau "riak," dalam medan elektromagnetik, yang diciptakan oleh pergerakan partikel bermuatan elektrik.Berbeda dengan eter yang tidak ada, medan elektromagnetik hanyalah bola pengaruh partikel bermuatan, dan bukan hal yang nyata dan material.

Karya kemudian, pada awal abad ke-20, menunjukkan bahwa ESDR juga memiliki sifat seperti partikel.Partikel -partikel yang membentuk radiasi elektromagnetik disebut foton .Meskipun tampaknya kontradiktif, ESDM dapat berperilaku sebagai gelombang atau sebagai partikel, tergantung pada jenis percobaan yang dilakukan.Ini dikenal sebagai dualitas gelombang-partikel.Ini juga berlaku untuk partikel subatomik, atom utuh dan bahkan molekul yang cukup besar, yang semuanya kadang-kadang bisa berperilaku sebagai gelombang.

Dualitas gelombang-partikel muncul ketika teori kuantum sedang dikembangkan.Menurut teori ini, "gelombang" mewakili probabilitas menemukan partikel, seperti foton, di lokasi tertentu.Sifat seperti gelombang dari partikel dan sifat gelombang seperti partikel telah menimbulkan banyak perdebatan ilmiah dan beberapa ide yang membingungkan, tetapi tidak ada konsensus keseluruhan tentang apa artinya sebenarnya.

dalam teori kuantum, radiasi elektromagnetikdiproduksi ketika partikel subatomik melepaskan energi.Misalnya, elektron dalam atom dapat menyerap energi, tetapi pada akhirnya harus turun ke tingkat energi yang lebih rendah dan melepaskan energi sebagai ESDM.Bergantung pada bagaimana itu diamati, radiasi ini dapat muncul sebagai partikel atau gelombang elektromagnetik.

Radio, televisi, ponsel, dan internet bergantung pada transmisi EMR frekuensi radio melalui udara, ruang atau kabel serat optik.Laser yang digunakan untuk merekam dan memainkan DVD dan CD audio menggunakan gelombang cahaya untuk menulis dan membaca dari cakram.Mesin sinar-X adalah alat penting dalam kedokteran dan keamanan bandara.Dalam sains, pengetahuan kita tentang alam semesta sebagian besar berasal dari analisis cahaya, gelombang radio dan rontgen dari bintang dan galaksi yang jauh. Bahaya Tidak dianggap bahwa gelombang elektromagnetik energi rendah, seperti gelombang radio, berbahaya.Namun, pada energi yang lebih tinggi, ESDM menimbulkan risiko.Radiasi pengion, seperti sinar-X dan sinar gamma dapat membunuh atau merusak sel hidup.Mereka juga dapat mengubah DNA, yang dapat menyebabkan kanker.Risiko untuk pasien dari rontgen medis dianggap diabaikan, tetapi para radiografer, yang terpapar secara teratur, memakai celemek timbal mdash;Sinar-X mana yang tidak dapat menembus mdash;untuk melindungi diri mereka sendiri.Cahaya ultraviolet, hadir di bawah sinar matahari, dapat menyebabkan sinar matahari dan juga dapat menyebabkan kanker kulit jika paparan berlebihan.