elektromagnetisk (EM) strålning är en form av energi som är runt omkring oss och tar många former, såsom radiovågor, mikrovågor, röntgenstrålar och gammastrålar. Solljus är också en form av EM-energi, men synligt ljus är bara en liten del av EM-spektrumet, som innehåller ett brett spektrum av elektromagnetiska våglängder.
elektromagnetisk teori
elektricitet och magnetism ansågs en gång vara separata krafter. Men 1873 utvecklade skotsk fysiker James Clerk Maxwell en enhetlig teori om elektromagnetism., Studien av elektromagnetism handlar om hur elektriskt laddade partiklar interagerar med varandra och med magnetfält.
det finns fyra huvudsakliga elektromagnetiska interaktioner:
- attraktionskraften eller repulsionen mellan elektriska laddningar är omvänt proportionell mot kvadraten på avståndet mellan dem.
- magnetiska poler kommer i par som lockar och avvisar varandra, mycket som elektriska laddningar gör.
- en elektrisk ström i en tråd producerar ett magnetfält vars riktning beror på strömriktningen.,
- ett rörligt elektriskt fält producerar ett magnetfält och vice versa.
Maxwell utvecklade också en uppsättning formler, kallade Maxwells ekvationer, för att beskriva dessa fenomen.
vågor och fält
EM-strålning skapas när en atompartikel, såsom en elektron, accelereras av ett elektriskt fält, vilket får den att röra sig. Rörelsen producerar oscillerande elektriska och magnetiska fält, som rör sig i rät vinkel mot varandra i en bunt av ljusenergi som kallas en foton., Fotoner färdas i harmoniska vågor med snabbast möjliga hastighet i universum: 186,282 miles per sekund (299,792,458 meter per sekund) i ett vakuum, även känd som ljusets hastighet. Vågorna har vissa egenskaper, ges som frekvens, våglängd eller energi.
en våglängd är avståndet mellan två på varandra följande toppar av en våg. Detta avstånd ges i meter (m) eller fraktioner därav. Frekvens är antalet vågor som bildas under en viss tid. Det mäts vanligtvis som antalet vågcykler per sekund eller hertz (Hz). En kort våglängd innebär att frekvensen blir högre eftersom en cykel kan passera på kortare tid, enligt University of Wisconsin. På samma sätt har en längre våglängd en lägre frekvens eftersom varje cykel tar längre tid att slutföra.,
EM-spektrumet
em-strålningen spänner över ett enormt utbud av våglängder och frekvenser. Detta intervall är känt som det elektromagnetiska spektrumet. Em-spektrumet är i allmänhet uppdelat i sju regioner, för att minska våglängden och öka energi och frekvens. De gemensamma beteckningarna är: radiovågor, mikrovågor, infraröd (IR), synligt ljus, ultraviolett (UV), röntgenstrålar och gammastrålar., Typiskt uttrycks lägre energistrålning, såsom radiovågor, som frekvens; mikrovågor, infrarött, synligt och UV-ljus uttrycks vanligtvis som våglängd; och högre energistrålning, såsom röntgenstrålar och gammastrålar, uttrycks i termer av energi per foton.
radiovågor
radiovågor ligger på det lägsta området av EM-spektrumet, med frekvenser på upp till cirka 30 miljarder hertz eller 30 gigahertz (GHz) och våglängder som är större än ca 10 millimeter (0,4 tum). Radio används främst för kommunikation inklusive röst -, data-och underhållningsmedia.
mikrovågor
mikrovågor faller inom intervallet för EM-spektrumet mellan radio och IR. De har frekvenser från ca 3 GHz upp till ca 30 biljoner hertz eller 30 terahertz (THz) och våglängder på ca 10 mm (0.,4 tum) till 100 mikrometer (µm) eller 0,004 tum. Mikrovågor används för kommunikation med hög bandbredd, radar och som värmekälla för mikrovågsugnar och industriella applikationer.
infraröd
infraröd ligger inom intervallet för EM-spektrumet mellan mikrovågor och synligt ljus. IR har frekvenser från ca 30 THz upp till ca 400 THz och våglängder på ca 100 µm (0.004 tum) till 740 nanometer (nm), eller 0.00003 tum. IR-ljuset är osynligt för mänskliga ögon, men vi kan känna det som värme om intensiteten är tillräcklig.,
synligt ljus
synligt ljus finns i mitten av EM-spektrumet, mellan IR och UV. Den har frekvenser av ca 400 THz till 800 THz och våglängder av ca 740 nm (0.00003 inches) till 380 nm (.000015 tum). Mer allmänt definieras synligt ljus som de våglängder som är synliga för de flesta mänskliga ögon.
ultraviolett
ultraviolett ljus ligger inom intervallet för EM-spektrumet mellan synligt ljus och röntgenstrålar. Den har frekvenser av ca 8 × 1014 till 3 × 1016 Hz och våglängder av ca 380 nm (.000015 tum) till ca 10 nm (0.0000004 tum)., UV-ljus är en del av solljus; det är dock osynligt för det mänskliga ögat. Det har många medicinska och industriella applikationer, men det kan skada levande vävnad.
röntgenstrålar
röntgenstrålar klassificeras grovt i två typer: mjuka röntgenstrålar och hårda röntgenstrålar. Mjuka röntgenstrålar innefattar intervallet av EM-spektrumet mellan UV-och gammastrålar. Mjuka röntgenstrålar har frekvenser på ca 3 × 1016 till ca 1018 Hz och våglängder på ca 10 nm (4 × 10-7 tum) till ca 100 pikometrar (pm) eller 4 × 10-8 tum. Hårda röntgenstrålar upptar samma område av EM-spektrumet som gammastrålar., Den enda skillnaden mellan dem är deras källa: röntgenstrålar produceras genom accelererande elektroner, medan gammastrålar produceras av atomkärnor.
Gamma-strålar
Gamma-strålar ligger inom spektrumet ovanför mjuka röntgenstrålar. Gammastrålar har frekvenser som är större än ca 1018 Hz och våglängder som är mindre än 100 pm (4 × 10-9 tum). Gammastrålning orsakar skador på levande vävnad, vilket gör det användbart för att döda cancerceller när de appliceras i noggrant uppmätta doser till små regioner. Okontrollerad exponering är dock extremt farlig för människor.