Elektromagnetno valovanje
Elektromagnetno valovanje je valovanje, ki vsebuje električno in magnetno polje ter prenaša energijo. Premikajo se s svetlobnohitrostjo.
Kvantna mehanika se je razvila iz preučevanja elektromagnetnega valovanja. To področje vključuje preučevanje vidne in nevidne svetlobe. Vidna svetloba je svetloba, ki jo lahko vidimo z običajnim vidom v barvah mavrice. Nevidna svetloba je svetloba, ki je z običajnim vidom ne vidimo, in vključuje energijsko močnejše in višjefrekvenčne valove, kot so ultravijolični, rentgenski in gama žarki. Valovanje z daljšimi dolžinami, kot so infrardeči, mikro- in radijski valovi, raziskuje tudi področje kvantne mehanike.
Nekatere vrste elektromagnetnega sevanja, kot so rentgenski žarki, so ionizirajoče sevanje in so lahko škodljivi za vaše telo. Ultravijolični žarki so blizu vijoličnega konca svetlobnega spektra, infrardeči pa blizu rdečega. Infrardeči žarki so toplotni žarki, ultravijolični žarki pa povzročajo sončne opekline.
Različni deli elektromagnetnega spektra se razlikujejo po valovni dolžini, frekvenci in kvantni energiji.
Zvočni valovi niso elektromagnetni valovi, temveč valovi tlaka v zraku, vodi ali kateri koli drugi snovi.
Razpon elektromagnetnih frekvenc. "UHF" pomeni "ultra visoka frekvenca", VHF pa "zelo visoka frekvenca". Oboje se je prej uporabljalo za televizijo v ZDA.
Matematična formulacija
V fiziki je dobro znano, da je valovna enačba za tipično valovanje
∇ 2 f = 1 c 2 ∂ 2 f ∂ t 2 {\displaystyle \nabla ^{2}f={\frac {1}{c^{2}}}{\frac {\partial ^{2}f}{\partial t^{2}}}} 
Zdaj je treba dokazati, da Maxwellove enačbe izrecno dokazujejo, da električno in magnetno polje ustvarjata elektromagnetno sevanje. Spomnimo se, da sta dve Maxwellovi enačbi podani z
∇ × E = - ∂ B ∂ t {\displaystyle \nabla \times \mathbf {E} =-{\frac {\partial \mathbf {B} }{\partial t}}} 
∇ × B = μ o j + μ o ϵ o ∂ E ∂ t {\displaystyle \nabla \times \mathbf {B} =\mu _{o}\mathbf {j} +\mu _{o}\epsilon _{o}{\frac {\partial \mathbf {E} }{\partial t}}} 
Z vrednotenjem curla zgornjih enačb in vektorskim računom lahko dokažemo naslednje enačbe
∇ 2 E = 1 c 2 ∂ 2 E ∂ t {\displaystyle \nabla ^{2}\mathbf {E} ={\frac {1}{c^{2}}}{\frac {\partial ^{2}\mathbf {E} }{\partial t}}} 
∇ 2 B = 1 c 2 ∂ 2 B ∂ t {\displaystyle \nabla ^{2}\mathbf {B} ={\frac {1}{c^{2}}}{\frac {\partial ^{2}\mathbf {B} }{\partial t}}} 
Opomba: dokaz vključuje zamenjavo
c = 1 μ o ϵ {\displaystyle c={\frac {1}{\sqrt {\mu _{o}\epsilon }}}} 
Zgornji enačbi sta analogni valovni enačbi, če f nadomestimo z E in B. Zgornji enačbi pomenita, da bo širjenje skozi magnetno (B) in električno (E) polje povzročilo valovanje.
Sorodne strani
Vprašanja in odgovori
V: Kaj so elektromagnetni valovi?
O: Elektromagnetno valovanje je valovanje, ki vsebuje električno in magnetno polje ter prenaša energijo. Potujejo s svetlobno hitrostjo (299 792 458 metrov na sekundo).
V: Kaj je kvantna mehanika?
O: Kvantna mehanika je področje preučevanja, ki se je razvilo iz preučevanja elektromagnetnega valovanja. Vključuje preučevanje vidne in nevidne svetlobe.
V: Katere vrste elektromagnetnega sevanja so lahko škodljive za vaše telo?
O: Nekatere vrste elektromagnetnega sevanja, kot so rentgenski žarki, so ionizirajoče sevanje in so lahko škodljive za vaše telo.
V: Kam v svetlobnem spektru spadajo ultravijolični žarki?
O: Ultravijolični žarki so blizu vijoličnega dela svetlobnega spektra.
V: Kam v svetlobnem spektru spadajo infrardeči žarki?
O: Infrardeči žarki so blizu rdečega dela svetlobnega spektra.
V: Kako se infrardeči žarki razlikujejo od ultravijoličnih?
O: Infrardeči žarki se uporabljajo kot toplotni žarki, ultravijolični žarki pa povzročajo sončne opekline.
V: Ali zvočni valovi veljajo za elektromagnetno valovanje?
O: Ne, zvočni valovi niso elektromagnetni valovi, temveč so valovi tlaka v zraku, vodi ali kateri koli drugi snovi.
