elektromagnetische (EM) straling is een vorm van energie die zich overal om ons heen bevindt en vele vormen aanneemt, zoals radiogolven, microgolven, röntgenstralen en gammastralen. Zonlicht is ook een vorm van EM-energie, maar zichtbaar licht is slechts een klein deel van het EM-spectrum, dat een breed scala aan elektromagnetische golflengten bevat.
elektromagnetische theorie
elektriciteit en magnetisme werden ooit beschouwd als afzonderlijke krachten. In 1873 ontwikkelde de Schotse natuurkundige James Clerk Maxwell echter een verenigde theorie over elektromagnetisme., De studie van elektromagnetisme gaat over de interactie van elektrisch geladen deeltjes met elkaar en met magnetische velden.
Er zijn vier belangrijke elektromagnetische interacties:
- De kracht van aantrekking of afstoting tussen elektrische ladingen is omgekeerd evenredig met het kwadraat van de afstand tussen deze ladingen.
- magnetische polen zijn er in paren die elkaar aantrekken en afstoten, net als elektrische ladingen.
- een elektrische stroom in een draad produceert een magnetisch veld waarvan de richting afhankelijk is van de richting van de stroom.,
- een bewegend elektrisch veld produceert een magnetisch veld, en omgekeerd.Maxwell ontwikkelde ook een reeks formules, genaamd Maxwell ‘ s equations, om deze verschijnselen te beschrijven.
golven en velden
EM-straling ontstaat wanneer een atomair deeltje, zoals een elektron, wordt versneld door een elektrisch veld, waardoor het beweegt. De beweging produceert oscillerende elektrische en magnetische velden, die loodrecht op elkaar reizen in een bundel Lichtenergie, een foton genaamd., Fotonen reizen in harmonische golven met de snelst mogelijke snelheid in het heelal: 299.792.458 meter per seconde in een vacuüm, ook bekend als de snelheid van het licht. De golven hebben bepaalde kenmerken, gegeven als Frequentie, Golflengte of energie.
elektromagnetische golven worden gevormd wanneer een elektrisch veld (getoond in rode pijlen) paren met een magnetisch veld (getoond in blauwe pijlen). Magnetische en elektrische velden van een elektromagnetische golf staan loodrecht op elkaar en op de richting van de Golf. (Beeld door: NOAA.,) een golflengte is de afstand tussen twee opeenvolgende pieken van een golf. Deze afstand wordt uitgedrukt in meters (m) of fracties daarvan. Frequentie is het aantal golven dat zich in een bepaalde tijdsduur vormt. Het wordt meestal gemeten als het aantal golfcycli per seconde, of hertz (Hz). Een korte golflengte betekent dat de frequentie hoger zal zijn omdat een cyclus kan passeren in een kortere tijd, volgens de Universiteit van Wisconsin. Op dezelfde manier heeft een langere golflengte Een lagere frequentie omdat elke cyclus langer duurt om te voltooien.,
het EM-spectrum
EM-straling omvat een enorm scala aan golflengten en frequenties. Dit bereik staat bekend als het elektromagnetische spectrum. Het EM spectrum is over het algemeen verdeeld in zeven regio ‘ s, in volgorde van afnemende golflengte en toenemende energie en frequentie. De gemeenschappelijke benamingen zijn: radiogolven, microgolven, Infrarood (IR), zichtbaar licht, ultraviolet (UV), X-stralen en gammastralen., Meestal wordt straling met een lagere energie, zoals radiogolven, uitgedrukt als frequentie; microgolven, infrarood, zichtbaar en UV-licht worden meestal uitgedrukt als golflengte; en straling met een hogere energie, zoals röntgenstralen en gammastralen, wordt uitgedrukt in termen van energie per foton.
het elektromagnetische spectrum is over het algemeen verdeeld in zeven gebieden, in volgorde van afnemende golflengte en toenemende energie en frequentie: radiogolven, microgolven, infrarood, zichtbaar licht, ultraviolet, röntgenstralen en gammastralen., (Beeld door Biro Emoke) radiogolven
radiogolven bevinden zich in het laagste bereik van het EM-spectrum, met frequenties tot ongeveer 30 miljard hertz, of 30 gigahertz (GHz), en golflengten groter dan ongeveer 10 millimeter (0,4 inch). Radio wordt voornamelijk gebruikt voor communicatie met inbegrip van spraak, data en entertainment media.
microgolven
microgolven vallen binnen het bereik van het EM-spectrum tussen radio en IR. Ze hebben frequenties van ongeveer 3 GHz tot ongeveer 30 biljoen hertz, of 30 terahertz (THz), en golflengten van ongeveer 10 mm (0.,4 inch) tot 100 micrometer (µm), of 0,004 inch. Microgolven worden gebruikt voor communicatie met hoge bandbreedte, radar en als warmtebron voor magnetrons en industriële toepassingen.
Infrarood
Infrarood ligt in het bereik van het EM-spectrum tussen microgolven en zichtbaar licht. IR heeft frequenties van ongeveer 30 THz tot ongeveer 400 THz en golflengten van ongeveer 100 µm (0,004 inch) tot 740 nanometers (nm), of 0,00003 inch. IR-licht is onzichtbaar voor menselijke ogen, maar we kunnen het als warmte voelen als de intensiteit voldoende is.,
zichtbaar licht
zichtbaar licht wordt gevonden in het midden van het EM-spectrum, tussen IR en UV. Het heeft frequenties van ongeveer 400 THz tot 800 THz en golflengten van ongeveer 740 nm (0,00003 inch) tot 380 nm (.000015 inch). Meer in het algemeen wordt zichtbaar licht gedefinieerd als de golflengten die zichtbaar zijn voor de meeste menselijke ogen.
Ultraviolet
Ultraviolet licht valt binnen het bereik van het EM-spectrum tussen zichtbaar licht en röntgenstraling. Het heeft frequenties van ongeveer 8 × 1014 tot 3 × 1016 Hz en golflengten van ongeveer 380 nm (.000015 inch) tot ongeveer 10 nm (0,0000004 inch)., UV-licht is een component van zonlicht, maar het is onzichtbaar voor het menselijk oog. Het heeft tal van medische en industriële toepassingen, maar het kan levend weefsel beschadigen.
röntgenstralen
röntgenstralen worden ruwweg ingedeeld in twee typen: zachte röntgenstralen en harde röntgenstralen. Zachte röntgenstralen omvatten het bereik van het EM-spectrum tussen UV-en gammastralen. Zachte röntgenstralen hebben frequenties van ongeveer 3 × 1016 tot ongeveer 1018 Hz en golflengten van ongeveer 10 nm (4 × 10-7 inch) tot ongeveer 100 picometers (pm), of 4 × 10-8 inch. Harde röntgenstralen bezetten hetzelfde gebied van het EM-spectrum als gammastralen., Het enige verschil tussen hen is hun bron: X-stralen worden geproduceerd door versnellende elektronen, terwijl gammastralen worden geproduceerd door atoomkernen.
gammastralen
gammastralen vallen binnen het spectrum boven zachte röntgenstralen. Gammastralen hebben frequenties groter dan ongeveer 1018 Hz en golflengten van minder dan 100 pm (4 × 10-9 inch). Gammastraling veroorzaakt schade aan levend weefsel, waardoor het nuttig is voor het doden van kankercellen wanneer toegepast in zorgvuldig gemeten doses op kleine gebieden. Ongecontroleerde blootstelling is echter extreem gevaarlijk voor mensen.