Elektromagnetisk (EM) stråling er en form for energi som er rundt oss og tar mange former, slik som radiobølger, mikrobølger, røntgen og gammastråler. Sollys er også en form for EM-energien, men synlig lys er bare en liten del av EM-spekteret, som inneholder et bredt spekter av elektromagnetiske bølgelengder.
Elektromagnetisk teori
Elektrisitet og magnetisme en gang var tenkt å være separate styrker. Men i 1873, Skotske fysikeren James Clerk Maxwell utviklet en enhetlig teori om elektromagnetisme., Studiet av elektromagnetisme handler om hvordan elektrisk ladde partikler samhandle med hverandre og med magnetisk felt.
Det er fire viktigste elektromagnetiske interaksjoner:
- De force av tiltrekning eller frastøting mellom elektriske ladninger er omvendt proporsjonal med kvadratet av avstanden mellom dem.
- Magnetiske polene kommer i par som tiltrekker og frastøter hverandre, mye som elektriske ladninger gjøre.
- En elektrisk strøm i en ledning produserer et magnetisk felt som retning avhenger av retningen på strømmen.,
- En flytting elektriske feltet produserer et magnetisk felt, og vice versa.
Maxwell også utviklet et sett med formler, kalles Maxwell ‘ s ligninger for å beskrive disse fenomenene.
Bølger og felt
EM-stråling er opprettet når en atomære partikler, for eksempel et elektron, er fremskyndet av et elektrisk felt, og får den til å bevege seg. Bevegelsen produserer oscillerende elektriske og magnetiske felt, som reiser i rett vinkel i forhold til hverandre i en bunt av lyse energi kalles et foton., Fotoner reise i harmoniske bølger på den raskeste hastigheten mulig i universet: 186,282 miles per sekund (299,792,458 meter per sekund) i et vakuum, også kjent som lysets hastighet. Bølgene har visse egenskaper, gitt som frekvens, bølgelengde eller energi.
En bølgelengde er avstanden mellom to påfølgende topper av en bølge. Denne avstanden er gitt i meter (m) eller fraksjoner av disse. Frekvens er antall bølger som dannes i et gitt tidsrom. Det er vanligvis målt som antall bølge sykluser per sekund, eller hertz (Hz). En kort bølgelengde betyr at frekvensen vil bli høyere fordi en syklus kan passere i en kortere tidsperiode, i henhold til University of Wisconsin. På samme måte, en lengre bølgelengde har en lavere frekvens fordi hver syklus tar lengre tid å fullføre.,
EM-spekteret
EM-stråling spenner over et enormt spekter av bølgelengder og frekvenser. Dette området er kjent som det elektromagnetiske spekteret. EM-spekteret er vanligvis delt inn i syv regioner, for å redusere bølgelengde og øke energi og frekvens. Vanlige betegnelser er: radiobølger, mikrobølger, infrarød (IR), synlig lys, ultrafiolett (UV), røntgen og gammastråler., Vanligvis, lavere energi stråling, slik som radiobølger, er uttrykt i frekvens; mikrobølgeovn, infrarødt, synlig og UV-lys er vanligvis uttrykt som bølgelengde, og høyere energi stråling, som for eksempel røntgen og gamma stråler, er uttrykt i form av energi per foton.
radiobølger
radiobølger er på det laveste utvalg av EM-spekteret, med frekvenser på opp til ca 30 milliarder kroner hertz, eller 30 gigahertz (GHz), og bølgelengder større enn ca 10 mm (0,4 tommer). Radio er primært brukes for kommunikasjon, inkludert tale, data og underholdning media.
Mikrobølgeovn
Mikrobølgeovn faller inn i rekken av EM-spekteret mellom radio og IR. De har frekvenser fra ca 3 GHz opp til ca 30 billioner hertz, eller 30 terahertz (THz), og bølgelengder på rundt 10 mm (0.,4 tommer) 100 micrometers (µm), eller 0.004 tommer. Mikrobølgeovn er brukt for høy båndbredde på kommunikasjon, radar og som en varmekilde for mikrobølgeovner og industrielle applikasjoner.
Infrarød
Infrarød er i størrelsesorden EM-spekteret mellom mikrobølgeovn og synlig lys. IR har frekvenser fra ca 30 THz opp til ca 400 THz og bølgelengder av ca 100 mikrometer (0.004 tommer) for å 740 nanometer (nm), eller 0.00003 tommer. IR-lyset er usynlig for det menneskelige øyne, men vi kan føle det som varme hvis intensiteten er tilstrekkelig.,
Synlig lys
Synlig lys er funnet i midten av EM-spekteret, mellom IR og UV. Det har frekvenser på rundt 400 THz til 800 THz og bølgelengder på ca 740 nm (0.00003 tommer) til 380 nm (.000015 inches). Mer generelt, synlig lys er definert som de bølgelengder som er synlige for de fleste menneskelige øyne.
Ultrafiolett
Ultrafiolett lys er i spekter av EM-spekteret mellom synlig lys, og X-stråler. Det har frekvenser på ca 8 x 1014 til 3 × 1016 Hz og bølgelengder på rundt 380 nm (.000015 tommer) til ca 10 nm (0.0000004 inches)., UV-lys er en del av sollys, men det er usynlig for det menneskelige øye. Det har en rekke medisinske og industrielle applikasjoner, men det kan ødelegge levende vev.
X-stråler
X-stråler er grovt klassifiseres i to typer: myk X-stråler og hardt X-stråler. Myk X-stråler består området av EM-spekteret mellom UV og gamma-stråler. Myk X-stråler har frekvenser på 3 × 1016 til ca 1018 Hz og bølgelengder på rundt 10 nm (4 × 10-7 tommer) til ca 100 picometers (pm), eller 4 × 10-8 tommer. Vanskelig X-stråler okkupere samme region av EM-spekteret som gamma-stråler., Den eneste forskjellen mellom dem er deres kilde: X-stråler er produsert ved å akselerere elektroner, mens gamma-stråler er produsert av atomic kjerner.
Gamma-stråler
Gamma-stråler er i området av spekteret ovenfor myk X-stråler. Gamma-stråler har frekvenser som er større enn ca 1018 Hz og bølgelengder mindre enn 100 pm (4 × 10-9 inches). Gamma-stråling fører til skade på levende vev, noe som gjør det nyttig for å drepe kreft celler når de brukes i nøye oppmålte doser til små regioner. Ukontrollert eksponering, skjønt, er ekstremt farlig for mennesker.