Elektromanyetik radyasyon

Elektromanyetik dalgalar, bir elektrik alanı ve bir manyetik alan içeren ve enerji taşıyan dalgalardır. Işık hızında hareket ederler.

Kuantum mekaniği elektromanyetik dalgaların incelenmesinden geliştirilmiştir. Bu alan hem görünür hem de görünmez ışığın incelenmesini içerir. Görünür ışık, gökkuşağının renklerinde normal gözle görülebilen ışıktır. Görünmez ışık ise normal gözle görülemeyen ışıktır ve ultraviyole, x-ışınları ve gama ışınları gibi daha enerjik ve yüksek frekanslı dalgaları içerir. Kızılötesi, mikro ve radyo dalgaları gibi daha uzun uzunluklara sahip dalgalar da Kuantum mekaniği alanında araştırılmaktadır.

X ışınları gibi bazı elektromanyetik radyasyon türleri iyonlaştırıcı radyasyondur ve vücudunuz için zararlı olabilir. Ultraviyole ışınlar ışık spektrumunun mor ucuna, kızılötesi ise kırmızı ucuna yakındır. Kızılötesi ışınlar ısı ışınlarıdır ve ultraviyole ışınlar güneş yanığına neden olur.

Elektromanyetik spektrumun çeşitli bölümleri dalga boyu, frekans ve kuantum enerjisi bakımından farklılık gösterir.

Ses dalgaları elektromanyetik dalgalar değil, hava, su veya başka herhangi bir maddedeki basınç dalgalarıdır.

Elektromanyetik frekans aralığı. "UHF" "ultra yüksek frekans", VHF ise "çok yüksek frekans" anlamına gelmektedir. Her ikisi de eskiden ABD'de televizyon için kullanılırdı.

Matematiksel formülasyon

Fizikte, tipik bir dalga için dalga denkleminin şu şekilde olduğu iyi bilinmektedir

∇ 2 f = 1 c 2 ∂ 2 f ∂ t 2 {\displaystyle \nabla ^{2}f={\frac {1}{c^{2}}}{\frac {\partial ^{2}f}{\partial t^{2}}}} $\nabla ^{2}f={\frac {1}{c^{2}}}{\frac {\partial ^{2}f}{\partial t^{2}}}$

Şimdi sorun, Maxwell'in denklemlerinin elektrik ve manyetik alanların elektromanyetik radyasyon yarattığını açıkça kanıtlamasıdır. Maxwell'in denklemlerinden ikisinin şu şekilde verildiğini hatırlayın

∇ × E = - ∂ B ∂ t {\displaystyle \nabla \times \mathbf {E} =-{\frac {\partial \mathbf {B} }{\partial t}}} $\nabla \times \mathbf {E} =-{\frac {\partial \mathbf {B} }{\partial t}}$

∇ × 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}}} $\nabla \times \mathbf {B} =\mu _{o}\mathbf {j} +\mu _{o}\epsilon _{o}{\frac {\partial \mathbf {E} }{\partial t}}$

Yukarıdaki denklemlerin kıvrımını değerlendirerek ve vektör hesabı yaparak aşağıdaki denklemler ispatlanabilir

∇ 2 E = 1 c 2 ∂ 2 E ∂ t {\displaystyle \nabla ^{2}\mathbf {E} ={\frac {1}{c^{2}}}{\frac {\partial ^{2}\mathbf {E} }{\partial t}}} $\nabla ^{2}\mathbf {E} ={\frac {1}{c^{2}}}{\frac {\partial ^{2}\mathbf {E} }{\partial t}}$

∇ 2 B = 1 c 2 ∂ 2 B ∂ t {\displaystyle \nabla ^{2}\mathbf {B} ={\frac {1}{c^{2}}}{\frac {\partial ^{2}\mathbf {B} }{\partial t}}} $\nabla ^{2}\mathbf {B} ={\frac {1}{c^{2}}}{\frac {\partial ^{2}\mathbf {B} }{\partial t}}$

Not: İspat, şu ikamenin yapılmasını içerir

c = 1 μ o ϵ {\displaystyle c={\frac {1}{\sqrt {\mu _{o}\epsilon }}}} $c={\frac {1}{\sqrt {\mu _{o}\epsilon }}}$

Yukarıdaki denklemler, f yerine E ve B koyarak dalga denklemine benzetilebilir. Yukarıdaki denklemler, manyetik (B) ve elektrik (E) alanları boyunca yayılmaların dalga üreteceği anlamına gelir.

İlgili sayfalar

Foton

Sorular ve Yanıtlar

S: Elektromanyetik dalgalar nedir?

C: Elektromanyetik dalgalar, bir elektrik alanı ve bir manyetik alan içeren ve enerji taşıyan dalgalardır. Işık hızında (saniyede 299,792,458 metre) hareket ederler.

S: Kuantum mekaniği nedir?

C: Kuantum mekaniği, elektromanyetik dalgaların incelenmesinden geliştirilen bir çalışma alanıdır. Hem görünür hem de görünmez ışığın incelenmesini içerir.

S: Ne tür elektromanyetik radyasyon vücudunuz için zararlı olabilir?

C: X-ışınları gibi bazı elektromanyetik radyasyon türleri iyonlaştırıcı radyasyondur ve vücudunuz için zararlı olabilir.

S: Ultraviyole ışınları ışık spektrumunda nereye düşer?

C: Ultraviyole ışınlar ışık spektrumunun mor ucuna yakındır.

S: Kızılötesi ışınlar ışık spektrumunun neresinde yer alır?

C: Kızılötesi ışınlar ışık spektrumunun kırmızı ucuna yakındır.

S: Kızılötesi ışınların ultraviyole ışınlardan farkı nedir?

C: Kızılötesi ışınlar ısı ışınları olarak kullanılır ve ultraviyole ışınlar güneş yanığına neden olur.

S: Ses dalgaları elektromanyetik dalgalar olarak kabul edilir mi?

C: Hayır, ses dalgaları elektromanyetik dalgalar değildir, daha ziyade hava, su veya başka bir maddedeki basınç dalgalarıdır.