คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าคืออะไร?
คำว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอธิบายถึงวิธีการรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า (EMR) เคลื่อนที่ผ่านอวกาศรูปแบบที่แตกต่างกันของ EMR มีความแตกต่างจากความยาวคลื่นของพวกเขาซึ่งแตกต่างจากหลายหลา (เมตร) ไปจนถึงระยะทางที่เล็กกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของนิวเคลียสอะตอมช่วงเต็มในลำดับที่ลดลงของความยาวคลื่นเปลี่ยนจากคลื่นวิทยุผ่านไมโครเวฟแสงที่มองเห็นได้รังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีเอกซ์ไปยังรังสีแกมมาและเป็นที่รู้จักกันในชื่อสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีการใช้งานมากมายทั้งในวิทยาศาสตร์และในชีวิตประจำวัน
คลื่นแสง
ในหลาย ๆ ด้านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีพฤติกรรมคล้ายกับระลอกคลื่นในน้ำหรือเสียงที่เดินทางผ่านสื่อเช่นอากาศตัวอย่างเช่นหากแสงส่องเข้ามาบนหน้าจอผ่านสิ่งกีดขวางที่มีรอยแยกแคบ ๆ สองรูปแบบของแสงและแถบสีเข้มจะเห็นได้สิ่งนี้เรียกว่ารูปแบบการแทรกแซง: ที่ยอดของคลื่นจากร่องหนึ่งพบกับสิ่งเหล่านั้นพวกเขาเสริมสร้างซึ่งกันและกันสร้างแถบที่สว่าง แต่ที่ยอดพบกับรางพวกเขายกเลิกออกจากแถบมืดแสงยังสามารถโค้งงอไปรอบ ๆ สิ่งกีดขวางเช่นเบรกเกอร์มหาสมุทรรอบ ๆ กำแพงท่าเรือ: สิ่งนี้เรียกว่าการเลี้ยวเบนปรากฏการณ์เหล่านี้แสดงหลักฐานของธรรมชาติของแสงที่เหมือนคลื่น
มันสันนิษฐานว่าเป็นเวลานานเช่นเสียงแสงจะต้องเดินทางผ่านสื่อบางชนิดสิ่งนี้ได้รับชื่อ“ อีเธอร์” บางครั้งสะกดว่า“ Aether” และคิดว่าเป็นวัสดุที่มองไม่เห็นที่เต็มไปด้วยพื้นที่ แต่ผ่านวัตถุที่เป็นของแข็งที่สามารถผ่านไม่ได้ จำกัดการทดลองที่ออกแบบมาเพื่อตรวจจับอีเธอร์โดยผลกระทบต่อความเร็วของแสงในทิศทางที่แตกต่างกันทั้งหมดล้มเหลวในการค้นหาหลักฐานใด ๆ สำหรับมันและในที่สุดความคิดก็ถูกปฏิเสธเห็นได้ชัดว่าแสงและรูปแบบอื่น ๆ ของ EMR ไม่ต้องการสื่อใด ๆ และสามารถเดินทางผ่านพื้นที่ว่างความยาวคลื่นและความถี่เช่นเดียวกับคลื่นมหาสมุทรคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามียอดเขาและรางความยาวคลื่นคือระยะห่างระหว่างจุดสองจุดที่เหมือนกันของคลื่นจากรอบสู่รอบเช่นระยะห่างระหว่างจุดสูงสุดหนึ่งจุดหรือยอดและต่อไปEMR ยังสามารถกำหนดในแง่ของความถี่ซึ่งเป็นจำนวนยอดของยอดที่ผ่านในช่วงเวลาที่กำหนดEMR ทุกรูปแบบเดินทางด้วยความเร็วเท่ากัน: ความเร็วของแสงดังนั้นความถี่จะขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นทั้งหมด: ยิ่งความยาวคลื่นที่สั้นลงเท่าใดความถี่ก็จะยิ่งสูงขึ้นพลังงานความยาวคลื่นที่สั้นลงหรือความถี่สูงกว่า EMR จะมีพลังงานมากกว่าความยาวคลื่นที่ยาวขึ้นหรือความถี่ต่ำกว่าพลังงานที่ดำเนินการโดยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ากำหนดว่ามันมีผลต่อสสารอย่างไรคลื่นวิทยุความถี่ต่ำของอะตอมและโมเลกุลที่รบกวนเล็กน้อยในขณะที่ไมโครเวฟทำให้พวกมันเคลื่อนไหวได้อย่างแรงมากขึ้น: วัสดุที่ร้อนขึ้นรังสีเอกซ์และรังสีแกมม่าบรรจุหมัดมากขึ้น: พวกเขาสามารถทำลายพันธะเคมีและเคาะอิเล็กตรอนจากอะตอมก่อตัวเป็นไอออนด้วยเหตุนี้พวกเขาจึงถูกอธิบายว่าเป็นรังสีไอออไนซ์ต้นกำเนิดของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าความสัมพันธ์ระหว่างแสงและแม่เหล็กไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นโดยการทำงานของนักฟิสิกส์เจมส์เสมียนแมกซ์เวลล์ในศตวรรษที่ 19สิ่งนี้นำไปสู่การศึกษาของ Electrodynamics ซึ่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเช่นแสงได้รับการยกย่องว่าเป็นการรบกวนหรือ "ระลอกคลื่น" ในสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่สร้างขึ้นโดยการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าซึ่งแตกต่างจากอีเธอร์ที่ไม่มีอยู่จริงสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นเพียงทรงกลมของอิทธิพลของอนุภาคที่มีประจุและไม่ใช่สิ่งที่จับต้องได้วัสดุงานต่อมาในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 แสดงให้เห็นว่า EMR ยังมีคุณสมบัติคล้ายอนุภาคอนุภาคที่ประกอบขึ้นเป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าเรียกว่าโฟตอน
แม้ว่าดูเหมือนว่าจะขัดแย้งกัน แต่ EMR สามารถทำตัวเป็นคลื่นหรือเป็นอนุภาคขึ้นอยู่กับประเภทของการทดลองที่ดำเนินการสิ่งนี้เป็นที่รู้จักกันในนามคู่-อนุภาคคลื่นนอกจากนี้ยังใช้กับอนุภาค subatomic อะตอมทั้งหมดและแม้กระทั่งโมเลกุลที่ค่อนข้างใหญ่ซึ่งบางครั้งก็สามารถทำตัวเป็นคลื่นความเป็นคู่ของอนุภาคคลื่นที่เกิดขึ้นเมื่อทฤษฎีควอนตัมได้รับการพัฒนาตามทฤษฎีนี้ "คลื่น" แสดงถึงความน่าจะเป็นในการค้นหาอนุภาคเช่นโฟตอนในตำแหน่งที่กำหนดลักษณะของคลื่นของอนุภาคและลักษณะคล้ายอนุภาคของคลื่นทำให้เกิดการถกเถียงทางวิทยาศาสตร์มากมายและความคิดที่เหลือเชื่อ แต่ไม่มีฉันทามติโดยรวมเกี่ยวกับความหมายของจริง
ในทฤษฎีควอนตัมการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าเกิดขึ้นเมื่ออนุภาค subatomic ปล่อยพลังงานตัวอย่างเช่นอิเล็กตรอนในอะตอมสามารถดูดซับพลังงานได้ แต่ในที่สุดมันจะต้องลดลงสู่ระดับพลังงานที่ต่ำกว่าและปล่อยพลังงานเป็น EMRการแผ่รังสีนี้อาจปรากฏเป็นอนุภาคหรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวิธีการสังเกตวิทยุโทรทัศน์โทรศัพท์มือถือและอินเทอร์เน็ตขึ้นอยู่กับการส่งสัญญาณ EMR ความถี่วิทยุผ่านทางอากาศพื้นที่หรือสายเคเบิลใยแก้วนำแสงเลเซอร์ที่ใช้ในการบันทึกและเล่นดีวีดีและซีดีเสียงใช้คลื่นแสงเพื่อเขียนและอ่านจากแผ่นดิสก์เครื่องเอ็กซ์เรย์เป็นเครื่องมือสำคัญในการแพทย์และความปลอดภัยของสนามบินในวิทยาศาสตร์ความรู้ของเราเกี่ยวกับจักรวาลส่วนใหญ่มาจากการวิเคราะห์แสงคลื่นวิทยุและรังสีเอกซ์จากดาวและกาแลคซีที่ห่างไกลอันตราย