Vad är en elektromagnetisk våg?

Termen elektromagnetisk våg beskriver hur elektromagnetisk strålning (EMR) rör sig genom rymden.Olika former av EMR kännetecknas av deras våglängder, som varierar från många varv (meter) till ett avstånd mindre än diametern på en atomkärna.Hela intervallet, i minskande ordning med våglängd, går från radiovågor genom mikrovågor, synligt ljus, ultraviolet och röntgenstrålar till gammastrålar och är känd som det elektromagnetiska spektrumet.Elektromagnetiska vågor har många tillämpningar, både inom vetenskap och i vardagen.

Ljusvågor

I många avseenden uppträder en elektromagnetisk våg på samma sätt som krusningar på vatten, eller för att låta resa genom ett medium som luft.Till exempel, om ett ljus skenas på en skärm genom en barriär med två smala slitsar, ses ett mönster av ljusa och mörka ränder.Detta kallas ett interferensmönster: där vågorna i vågorna från en slits möter dem från den andra, förstärker de varandra och bildar en ljus rand, men där en vapen möter ett tråg, avbryter de och lämnar en mörk rand.Ljus kan också böjas runt ett hinder, som havbrytare runt en hamnvägg: detta kallas diffraktion.Dessa fenomen ger bevis på ljusets vågliknande natur.

Det antogs länge att, liksom ljud, måste ljus resa genom något slags medium.Detta fick namnet "eter", ibland stavade "eter" och ansågs vara ett osynligt material som fyllde utrymme, men genom vilket fasta föremål kunde passera obehindrat.Experiment utformade för att upptäcka etern genom dess effekt på ljusets hastighet i olika riktningar kunde alla hitta några bevis för det, och idén avvisades slutligen.Det var uppenbart att ljus och andra former av EMR inte krävde något medium och kunde resa genom tomt utrymme.

Våglängd och frekvens

Precis som en havsvåg, har en elektromagnetisk våg toppar och tråg.Våglängden är avståndet mellan två identiska punkter i vågen från cykel till cykel, till exempel avståndet mellan en topp eller vapen och nästa.EMR kan också definieras i termer av dess frekvens, vilket är antalet vapen som passerar i ett givet tidsintervall.Alla former av EMR reser med samma hastighet: ljusets hastighet.Därför beror frekvensen helt på våglängden: ju kortare våglängden, desto högre frekvens.

Energi

Kortare våglängd eller högre frekvens, EMR bär mer energi än längre våglängder eller lägre frekvenser.Energin som bärs av en elektromagnetisk våg avgör hur den påverkar materien.Radiovågor med låg frekvensstörningar störande atomer och molekyler, medan mikrovågor får dem att röra sig mer kraftfullt: materialet värms upp.Röntgenstrålar och gammastrålar packar mycket mer av en stans: de kan bryta kemiska bindningar och slå elektroner från atomer och bilda joner.Av denna anledning beskrivs de som joniserande strålning.

Ursprunget till elektromagnetiska vågor

Förhållandet mellan ljus och elektromagnetism upprättades av fysikern James Clerk Maxwells arbete under 1800 -talet.Detta ledde till studien av elektrodynamik, i vilken elektromagnetiska vågor, såsom ljus, betraktas som störningar, eller "krusningar", i ett elektromagnetiskt fält, skapat genom rörelse av elektriskt laddade partiklar.Till skillnad från den icke-existerande etern är det elektromagnetiska fältet helt enkelt inflytningsområdet för en laddad partikel och inte en konkret, materiell sak.

Senare arbete, i början av 1900-talet, visade att EMR också hade partikelliknande egenskaper.Partiklarna som utgör elektromagnetisk strålning kallas fotoner .Även om det verkar motsägelsefullt, kan EMR bete sig som vågor eller som partiklar, beroende på vilken typ av experiment som utförs.Detta kallas vågpartikeldualiteten.Det gäller också subatomära partiklar, hela atomer och till och med ganska stora molekyler, som alla ibland kan bete sig som vågor.

Vågpartikeldualiteten uppstod när kvantteorin utvecklades.Enligt denna teori representerar "vågen" sannolikheten för att hitta en partikel, till exempel en foton, på en given plats.Den vågliknande naturen hos partiklar och den partikelliknande naturen hos vågor har gett upphov till en hel del vetenskaplig debatt och vissa förbindande idéer, men ingen övergripande konsensus om vad det faktiskt betyder.

I kvantteori, elektromagnetisk strålningproduceras när subatomära partiklar släpper energi.Till exempel kan en elektron i en atom absorbera energi, men den måste så småningom sjunka till en lägre energinivå och frigöra energin som EMR.Beroende på hur den observeras kan denna strålning visas som en partikel eller en elektromagnetisk våg.

använder

Mycket modern teknik beror på elektromagnetiska vågor.Radio, tv, mobiltelefoner och internet förlitar sig på överföring av radiofrekvens EMR via luft, utrymme eller fiberoptiska kablar.Lasrarna brukade spela in och spela DVD -skivor och ljud -CD -skivor använder ljusvågor för att skriva till och läsa från skivorna.Röntgenmaskiner är ett viktigt verktyg inom medicin och flygplatssäkerhet.Inom vetenskapen kommer vår kunskap om universum till stor del från analys av ljusa, radiovågor och röntgenstrålar från avlägsna stjärnor och galaxer.

edingeyerkraft av elektromagnetiska vågor, som radiovågor.Vid högre energier utgör emellertid EMR risker.Joniserande strålning, såsom röntgenstrålar och gammastrålar kan döda eller skada levande celler.De kan också förändra DNA, vilket kan leda till cancer.Risken för patienter från medicinska röntgenstrålar anses vara försumbar, men radiografer, som utsätts för dem regelbundet, bär blyförkläden och mdash;vilka röntgenstrålar som inte kan penetrera mdash;för att skydda sig själva.Ultraviolett ljus, närvarande i solljus, kan orsaka solbränna och kan också orsaka hudcancer om exponering är överdriven.