Электромагнитное излучение — это форма энергии, которая включает в себя радиоволны, микроволны, рентгеновские и гамма-лучи, а также видимый свет.
Электромагнитное излучение — это тип энергии, которая окружает нас и принимает множество форм, таких как радиоволны, микроволны, рентгеновские и гамма-лучи. Солнечный свет также является формой электромагнитной энергии, но видимый свет-это лишь небольшая часть электромагнитного спектра, которая содержит широкий диапазон длин волн.
Когда был открыт электромагнетизм?
Люди знали об электричестве и магнетизме с древних времен, но понятия не были хорошо поняты до 19-го века, согласно истории физика Гэри Бедросяна из Политехнического института Ренсселера в Трое, штат Нью-Йорк. В 1873 году шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл показал, что эти два явления связаны, и разработал единую теорию электромагнетизма. Изучение электромагнетизма имеет дело с тем, как электрически заряженные частицы взаимодействуют друг с другом и с магнитными полями.
Максвелл разработал набор формул, называемых уравнениями Максвелла, для описания различных взаимодействий электричества и магнетизма. Хотя изначально было 20 уравнений, позже Максвелл упростил их до четырех основных. Проще говоря, эти четыре уравнения утверждают следующее:
- Сила притяжения или отталкивания между электрическими зарядами обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
- Магнитные полюса приходят парами, которые притягивают и отталкивают друг друга, так же, как электрические заряды.
- Электрический ток в проводе создает магнитное поле, направление которого зависит от направления тока.
- Движущееся электрическое поле создает магнитное поле, и наоборот.
Как создается электромагнетизм?
Электромагнитное излучение создается, когда заряженная атомная частица, такая как электрон, ускоряется электрическим полем, заставляя его двигаться. Волны имеют определенные характеристики, такие как частота, длина волны или энергия.
Длина волны — это расстояние между двумя последовательными пиками волны. Это расстояние задается в метрах или их долях. Частота-это количество волн, которые формируются за данный промежуток времени. Обычно оно измеряется как количество циклов волны в секунду, или герц (Гц). Короткая длина волны означает, что частота будет выше, потому что один цикл может пройти за более короткое время. Аналогично, более длинная длина волны имеет более низкую частоту, потому что каждый цикл занимает больше времени.
Электромагнитный спектр, от самых высоких до самых низких частот волн
Радиоволны
Радиоволны-это тип электромагнитного излучения, наиболее известный своим использованием в коммуникационных технологиях, таких как телевидение, мобильные телефоны и радио. Эти устройства принимают радиоволны и преобразуют их в механические колебания в динамике для создания звуковых волн.
По данным НАСА, радиоволны имеют самые длинные длины волн в электромагнитном спектре, от 1 миллиметра до более чем 100 километров. Они также имеют самые низкие частоты, от 3000 циклов в секунду, или 3 килогерц, до 300 миллиардов герц, или 300 гигагерц.
Микроволны
Микроволны попадают в диапазон электромагнитного спектра между радио и ИК. Они имеют частоты от 3 ГГц до 30 триллионов Герц или 30 терагерц (ТГц) и длины волн от от 0,1 до 10 мм. Микроволны используются для широкополосной связи и радиолокации, а также в качестве источника тепла для микроволновых печей и промышленного применения.
Инфракрасное
Инфракрасное излучение находится в диапазоне электромагнитного спектра между микроволнами и видимым светом. ИК имеет частоты от 30 до 400 ТГц и длины волн от от 740 нанометров до 100 микрометров. ИК-свет невидим для человеческих глаз, но мы можем почувствовать его как тепло.
Видимый свет
Видимый свет находится в середине электромагнитного спектра, между ИК и УФ. Он имеет частоты от 400 до 800 ТГц и длины волн от 380 до 740 нанометров. В более общем плане видимый свет определяется как длины волн, которые видны большинству человеческих глаз.
Ультрафиолет
Ультрафиолетовый свет — это диапазон электромагнитного спектра между видимым светом и рентгеновскими лучами. Он имеет частоты от 8 × 1014 до 3 x 1016 Гц и длины волн от 10 до 380 нанометров. Ультрафиолетовый свет является компонентом солнечного света, но он невидим для человеческого глаза. Он имеет многочисленные медицинские и промышленные применения, но может повредить живую ткань.
Рентгеновские лучи
Рентгеновские лучи условно делятся на два типа: мягкие рентгеновские лучи и жесткие рентгеновские лучи. Мягкие рентгеновские лучи составляют диапазон электромагнитного спектра между УФ и гамма-лучами. Мягкие рентгеновские лучи имеют частоты от 3 × 1016 до 1018 Гц и длины волн от 100 пикометров (то есть 1/1 000 000 000 000) до 10 нанометров. Жесткие рентгеновские лучи занимают ту же область электромагнитного спектра, что и гамма-лучи. Единственное различие между ними заключается в их источнике: рентгеновские лучи производятся ускоряющимися электронами, в то время как гамма-лучи производятся атомными ядрами.
* Пикометр — это одна триллионная метра.
Гамма-лучи
Гамма-лучи имеют частоты, превышающие примерно 1019 циклов в секунду, или герц (Гц), и длины волн менее 100 пикометров (пм). Гамма-излучение наносит ущерб живой ткани, что делает его полезным для уничтожения раковых клеток при нанесении в тщательно отмеренных дозах на небольшие участки. Однако неконтролируемое воздействие чрезвычайно опасно для человека.
