تابش الکترومغناطیسی چیست؟

تابش الکترومغناطیسی چیست؟

 

 

 همه ما به رادیو گوش داده ایم، تلویزیون تماشا کرده ایم و یا از اجاق مایکروویو استفاده کرده ایم. تمام این دستگاه ها از امواج الکترومغناطیسی استفاده می کنند. امواج رادیویی، مایکروویو، نور مریی، اشعه ایکس و اشعه گاما نمونه هایی از امواج الکترومغناطیسی هستند و قسمت های طیف الکترومغناطیسی را تشکیل می دهند. بر این اساس طیف الکترومغناطیسی طیف گسترده ای از طول موج ها و انرژی های فوتونی را دربر می گیرد.

امواج الکترومغناطیسی چگونه تولید می شوند؟

امواج الکترومغناطیسی به وسیله حرکت ذرات باردار الکتریکی تولید می شوند. این امواج "تابش الکترومغناطیسی" هم نامیده می شوند چرا که از ذرات باردار الکتریکی ساطع می شوند. آنها از میان فضای خالی و همچنین از داخل هوا و موادی دیگر سفر می کنند.

تابش الکترومغناطیسی نامی است که به جفت میدان های الکتریکی و مغناطیسی داده شده که با هم با سرعت نور انتشار می یابند.

امواج یا تابش الکترومغناطیسی چگونه کشف شد؟

در طول قرن 19 فیزیک دانانی مانند مایکل فارادی، آندره آمپر و ویلهلم وبر آزمایشاتی انجام دادند و ارتباطی قوی بین خواص الکتریسیته و مغناطیس کشف کردند. جیمز کلرک ماکسول نتایجی که از آزمایشات گذشته به دست آمده بود را با هم جمع کرد و در سال 1873 در رساله خود با نام "الکتریسیته و مغناطیس" منتشر کرد. چهار رابطه اکنون نام ماکسول را بر خود دارند. معادلات ماکسول چند رابطه اساسی بین حرکت ذرات باردار در میدان های الکتریکی و مغناطیسی و رفتار میدان های الکتریکی و مغناطیسی را بیان می کند.

جفت میدان های الکتریکی (قرمز) و مغناطیسی (آبی) با هم به صورت یک موج الکترومغناطیسی در جهت فلشی که سرعت نور را نشان می دهد منتشر می شوند

یکی از پیش بینی های مهم معادلات ماکسول چنان که گفته شد این است که جفت امواج الکتریکی و مغناطیسی می توانند با هم با سرعت cیا 299،792،458 متر بر ثانیه (در خلأ) منتشر شوند. این سرعت به عنوان سرعت نور (در خلأ) نامیده می شود.

براساس شرحی که بر اصطلاح موج الکترومغناطیسی داده شد می توان به این تعاریف توجه کرد:

فرکانس (F) :تعداد امواجی است که در یک فاصله زمانی منتقل می شوند. فرکانس ها معمولاً به صورت امواج در ثانیه و یا سیکل در ثانیه اندازه گیری می شوند که واحد آن هرتز (هرتز) است.
طول موج (λ) :فاصله میان دو قله متوالی و یا فرورفتگی در موج است. اگر فرکانس با هرتز اندازه گیری می شود طول موج ها هم با متر   (m) اندازه گیری می شوند.

ارتباط این دو ویژگی با معادله موج نشان داده می شود

طول موج و فرکانس با هم ارتباط معکوس دارند. هرچه طول موج  بالاتر رود فرکانس پایین تر می آید و برعکس. چون عدد c ثابت است.

a طول موج بلندتر و b طول موج کوتاه تر است

رفتار تابش الکترومغناطیسی

دانشمندان مشاهده کرده اند که تابش الکترومغناطیسی دارای دو "خصوصیت" است. علاوه بر این که رفتاری مانند امواج دارد، مانند جریان ذراتی (به نام "فوتون") که جرم ندارند هم عمل می کند. فوتون ها با داشتن بالاترین انرژی با کوتاه ترین طول موج ها مطابقت دارند. به این ترتیب درحالی که معمولاً درباره تابش الکترومغناطیسی با اصطلاح امواج صحبت می کنیم مکانیک کوانتومی نشان می دهد که تابش الکترومغناطیسی مانند ذرات گسسته ای به نام فوتون ها هم رفتار می کند.