Elektromagnetsko zračenje

Iz Vikipedije, slobodne enciklopedije
Skoči na: navigacija, pretraga

Elektromagnetsko zračenje je kombinacija oscilujućeg električnog i magnetskog polja koja zajedno putuju kroz prostor u obliku međusobno upravnih talasa. Ovo zračenje je nosilac elektromagnetske interakcije (sile) i može se interpretirati kao talas ili kao čestica, u zavisnosti od slučaja. Čestice koje kvantifikuju elektromagnetsko zračenje su fotoni.

Elektromagnetske talase je teorijski predvideo Džejms Maksvel 1863. pokušavajući da objasni efekte indukcije električne struje u magnetskim poljima i obrnuto. Kasnije je Hajnrih Rudolf Herc potvrdio ovu teoriju proizvevši radio-talase koje je detektovao sa drugog kraja svoje laboratorije jednostavnom oscilacijom električne struje kroz provodnik (time demonstriravši primitivan oblik antene).

Svako naelektrisanje promenom brzine kretanja generiše elektromagnetsko polje. Ova informacija se prostire kroz prostor brzinom svetlosti i osobine odgovarajućeg elektromagnetskog talasa su direktno vezane za dinamiku promene kretanja naelektrisanja. Ako imamo provodnik u kome naelektrisanje osciluje, generisani elektromagnetski talas će imati istu frekvenciju oscilovanja. Alternativno, ako elektromagnetsko zračenje gledamo kao emisiju čestica (fotona), energija koju one nose je direktno vezana za talasnu dužinu, odnosno učestanost talasa. Što je veća učestanost to je veća energija fotona. Tačan odnos je opisan Plankovom relacijom E = hν gde je Е energija fotona h je Plankova konstanta, a ν je frekvencija talasa.

Kao što oscilujuća električna struja u provodniku može da proizvede elektromagnetski talas, takav talas takođe može da u nekom provodniku indukuje električnu struju iste oscilacije, na taj način omogućavajući transfer informacije od emitora ka prijemniku, što je osnov svih bežičnih komunikacija.

Osobine elektromagnetskog zračenja zavise od njegove talasne dužine i kao takve se dele na električne, radio i mikrotalase, zatim na infracrvenu, vidljivu i ultraljubičastu svetlost, X-zrake i gama zrake. Ceo opseg talasnih dužina elektromagnetskog zračenja se zove elektromagnetski spektar.

U vakuumu se elektromagnetski talasi prostiru brzinom svetlosti, dok se pri prolasku kroz gasove ili tečnosti delovi spektra mogu apsorbovati, odnosno rasipati pri haotičnom kretanju čestica usled efekta ekscitacije atoma, pri čemu talas prestaje da se kreće pravolinijski pa je percepcija da se kreće sporije od brzine svetlosti.

Električno polje[uredi]

Električno polje je prostor oko naelektrisanog tela u kojem se manifestuje delovanje na druga naelektrisana tela. Jačina električnog polja:

E = F/q

Magnetsko polje[uredi]

Magnetsko polje je prostor u kojem se opaža delovanje jednog magneta na druge magnete. Jačina magnetskog polja je:

H = B/μ

Kada se u otvorenom oscilatornom kolu izazovu elektromagnetske oscilacije u prostoru oko njega nastaje elektromagnetsko polje. Električno i magnetsko polje nisu više odvojeni već čine jednu celinu. Teoriju elektromagnetskog polja postavio je Maksvel. Ta teorija se temelji na sledećim postavkama:

  • Svaka promena magnetskog polja dovodi u okolnom prostoru do indukovanja vrtložnog električnog polja. Svaka promjena električnog polja dovodi do indukovanja vrtložnog magnetskog polja u okolnom prostoru.
  • Elektromagnetsko zračenje je kombinacija oscilujućeg električnog i magnetskog polja talasa. Maksvelova teorija je predvidela postojanje elektromagentskih talasa, kao i to da su svetlosni talasi samo jedan oblik elektromagnetskih talasa. Svako naelektrisanje promjenom brzine kretanja generiše elektromagnetsko polje. Ova informacija se prostire kroz prostor brzinom svetlosti i osobine odgovarajućeg elektromagnetskog talasa su direktno vezane za dinamiku promene kretanja naelektrisanja.

Nastanak elektromagnetskih talasa[uredi]

Elektromagnetski talasi

Ako se u nekoj tački prostora stvori promjenljivo magnetsko polje ono će u susednoj tački indukovati vrtložno električno polje koje je takođe promjenljivo. Ono će indukovati vrtložno magnetsko polje, a ovo vrtložno električno polje, itd. Na taj način nastaje elektromagnetski talas. Proces širenja promjenljivo elektromagentskog polja kroz prostor naziva se elektromagentski talas.

Kao što oscilujuća električna struja u provodniku može da proizvede elektromagnetski talas, takav talas takođe može da u nekom provodniku indukuje električnu struju iste oscilacije, na taj način omogućavajući transfer informacije od emitora ka prijemniku, što je osnov svih bežičnih komunikacija. U vakuumu se elektromagnetski talasi prostiru brzinom svetlosti, dok se pri prolasku kroz gasove ili tečnosti delovi spektra mogu apsorbovati, odnosno rasipati pri haotičnom kretanju čestica usled efekta ekscitacije atoma, pri čemu talas prestaje da se kreće pravoliniski pa je percepcija da se kreće sporije od brzine svetlosti.

Brzina elektromagnetskih talasa u vakuumu je c = 3 * 10^8 m/s, a to je brzina svetlosti u vakuumu.

Talasna dužina[uredi]

Talasna dužinaa, simbol λ, je najmanja udaljenost dve tačaka iste faze pokreta jednog talasa. Pri tome dve tačke su u fazi kada se na isti način u vremenskom razmaku pokrivaju i njihova amplituda ima isti smer pokreta. Talasna dužina elektromagnetskog talas je jednaka:

\lambda = \frac{c}{\nu}

Vidi još[uredi]

Literatura[uredi]

  • Hecht, Eugene (2001). Optics (4th ed.). Pearson Education. ISBN 0-8053-8566-5. 
  • Serway, Raymond A.; Jewett, John W. (2004). Physics for Scientists and Engineers (6th ed.). Brooks Cole. ISBN 0-534-40842-7. 
  • Tipler, Paul (2004). Physics for Scientists and Engineers: Electricity, Magnetism, Light, and Elementary Modern Physics (5th ed.). W. H. Freeman. ISBN 0-7167-0810-8. 
  • John Reitz, Milford, Frederick; Christy, Robert (1992). Foundations of Electromagnetic Theory (4th ed.). Addison Wesley. ISBN 0-201-52624-7. 
  • John David Jackson, J. D. Jackson (1999). Classical Electrodynamics (3rd ed.). John Wiley & Sons. ISBN 0-471-30932-X. 
  • Allen Taflove and Susan C. Hagness (2005). Computational Electrodynamics: The Finite-Difference Time-Domain Method, 3rd ed. Artech House Publishers. ISBN 1-58053-832-0. 
  • Iskander, Magdy F.. Electromagnetic Fields & Waves. 
  • H. J. Pain (1971). The Physics of Vibrations and Waves. John Wiley & Sons. ISBN 0-471-65761-1. 

Spoljašnje veze[uredi]