Википедија

Електромагнетно зрачење: Разлика помеѓу преработките

Интерактивен преглед на историјата
[проверена преработка][проверена преработка]
← Постаро уредувањеПоново уредување →
Избришана содржина Додадена содржина
НагледноВикитекст
сНема опис на уредувањето
сНема опис на уредувањето
Ред 1:
[[Податотека:Atmospheric electromagnetic opacity mk.svg|мини|десно|400п|Електромагнетна спроводливост/одбојност на Земјината атмосфера]]
'''Електромагнетното зрачење''' (скрат. „'''ЕМ''' зрачење“ или „'''ЕМЗ'''“) е вид на енергија која покажува бранови карактеристики како што патува низ просторот. ЕМРЕМЗ има електрични и магнетни компоненти кои осцилираат во фаза нормални едно на друго и нормално на насоката на движење.
Електромагнетното зрачење се класификува според честотата (фреквенцијата) на бранот. Ако се наредат според зголемување на честотата или намалување на брановата должина, постојат радиобранови, микробранови, инфрацрвено зрачење, видлива светлина, ултравиолетово зрачење, ултравиолетово зрачење, Рентгенски (X) зраци, и гама-зраци. Очите на повеќето организми се чувствителни на мал и променлив дел на честоти кои се нарекуваат видлив спектар. Фотон е квантум на електромагнетните замодејства, основна единица на светлината и сите други видови на ЕМРЕМЗ, и исто така е и одговорен за електромагнетната сила.
ЕМ зрачењето има и енергија и моментум кои можат да бидат пренесени до материјата со којашто заемодејствуваат.
== Физика ==
Ред 13:
[[Image:Onde electromagnetique.svg|thumb|left|350px|]]
Електромагнетните бранови можат да се замислат како само пропагирачки напречно осцилаторни бранови составени од електрични и магнетни полиња. Овој дијаграм покажува линеарно поларизиран бран кој пропагира од десно кон лево. Електричното поле е во вертикалната рамнина а магнетното е во хоризонталната.
Физиката на електромагнетното зрачење е електродинамика. Електромагнетизам е физичкиотфизича феноменпојава поврзанповрзана со теоријата на електродинамиката. Електричните и магнетните полиња го почитуваат принципот на суперпозиција. Така, полето настаното поради некоја честичка или електрично поле кое осцилира со време, се надодава на полињата кои се присутни во просторот поради некои други причини. Понатаму, бидејки тие се векторски полиња, магнетните и електричните полиња морат да се додадат според собирање на вектори. На пример, во оптиката, два или повеке кохеретни бранови на светлината можат да се сретнат, и со конструктивно или деструктивно мешање да дадат зрачење кое се разликува од збирот на поединечните бранови.
Бидејки светлината е осцилација, таа не е афектирана од патувањето низ статични статични електрични и магнетни полиња во линеарен медиум како што е вакуум. Мегутоа, во нонлинеарни медиуми, како што се некои кристали, можат да се случат замодејства помеѓу светлината и статичните електрични и магнетни полиња – тука спаѓаат Фарадеевиот и Керовиот ефект.
Кај прекршувањето (рефракција), бранот кој преминува од едан во друга средина со различна густина ја менува својата брзина и насоката на влегување во новиот медум. Односот на показателите на прекршување на средините го искажува степенот на прекршување , кое е покажано преку Снелов закон. Светлината се разделува во видлив спектар кога ке наиде на призма бидејки показателот на прекршување на призмата зависи од брановата должина (дисперзија)
Ред 26:
Кадешто, v е брзината на бранот (во вакуум, или помалку од другите средини), f е честотата и λ е брановата должина. Како што брановите преминуваат од една во друга средина, нивната брзина се менува но нивните честоти остануваат постојани.
Интерференција е сложување на два или повеке бранови што резултира со нова бранова шема. Ако полињата имаат компоненти во иста насока тие интерферираат конструктивно, а ако се во спротивни насоки има деструктивна интерференција.
Енергијата во електромагнетните бранови понекогаш се нарекува радиантнаизрачена енергија.
 
=== Честичен модел ===
Ред 33:
Кадешто, Е е енергијата, h е Планковата константа, а f е честотата. Енергијата е најчесто изразена во електронволти. (еВ или eV) Оваа енергија е специјален случај на енергетските нивоа на погенералниот електромагнетен осцилатор,чија просечна енергија, која се користи за да се изведе Планковиот закон за зрачењето, може да се покаже дека се разликува драстично од предвидената теорија на ниска температура, и така го покажува неуспехот на истата поради квантните ефекти на ниска температура.
Кога фотонот се впива од страна на атомот, тој го возбудува атомот, и го подигнува електронот на повисоко ниво на енергија. Ако енергијата е доволно голема, така што електронот се издигне на доволно високо ниво на енергија, тој може да избега од привлекувачката сила на јадрото и да се ослободи од атомот во процес наречен фотојонизација. Спротивно на тоа, кога електрон се спушта на пониско ниво на енергија во атомот, оддава фотони од светлината, чија енергија е еднаква на енергетската разлика помегу двете нивоа во атомот. Бидејки енергетските нивоа во атомите се дискретни, секој елемент оддава и впива свои сопствени карактеристични честоти.
Заедно, овие ефекти ја објаснуваат спектарот на емисија и впивање на светлината. Темните предели во впивливиот спектар се должат на атоми во средината кои впиваат различни честоти на светлина. Составот на средината низ која патува светлината ја одредува природата на спектарот на впивање. На пример, темните бандови во светлината оддадена од далечните звезди се долзи на атомите во атмосферата на таа звезда. Овие бендови одговараат на дозволените нивоа на енергија во атомите. Сличен феноменпојава се случува и за емисијатаоддавањето. Како што електроните се спуштаат на пониско ниво на енергија, се оддава спектар кој ги претставува скоковите мегу енергетските ниво на електроните. Ова се манифестира во спектарот на емисија на небулае. Денес, научниците ги користат овие појави за да ги наблудуваат елементите од кои се состои одредена звезда. Тоа исто така се користи и за одредување на растојанието на звесдата, користејки го црвеното преместување.
 
=== Брзина на пропагирање ===
Секој електричен полнеж кој се движи со забрзување, или било каква промена на магнетното поле создава електромагнетно зрачење. Електромагнетната информација за полнежот се движи со брзина на светлината. Прецизен третман на овој проблем го вклучува проблемот на минато време (спротивно од концептот на напредно време кое не дава физички резултати поради принципот на причина) кој се додава на изразите за електродинамичните електрични и магнетни полиња. Овие дополнителни изрази се одговорни за електромагнетното зрачење. Кога некоја жица( или некој друг спроводлив објект како што е антената) врши наизменична струја електромагнетното зрачење се шири на иста честота како и електричната струја. На квантно ниво, електромагнетни зрачења се произведуваат кога бранови пакети од наелектризирани честички осцилираат или забрзуваат на некој начин. Наелектризирани честички во стационарна положба не се движат, носложување на неколку такви состојби може да резултира со осцилација која е одговорна за феноменотпојавата на радиативназрачен транзицијапреод помегу квантните состојби на наелектризирана честичка.
Во зависност од околностите, електромагнетното зрачење може да се однесува како бран или како честичка. Како бран, таа се карактеризира со брзина (брзината на светлината) бранова должина и честота. Кога се смета како честички таа е позната како фотони, и секој има енергија поврзана со честотата на бранот дадена од страна на Планковата релација Е = hν, каде Е е енергијата на фотон, h = 6,626 × 10 -34 Ј • s е Планковата константа е , и ν е честотата на бранот.
Едно правило е секогаш почитувано без оглед на околностите: ЕМ зрачењето во вакуум секогаш патува со брзината на светлината во однос на наблудувачот без оглед на брзината на наблудувачот. (Ова наблудување довело до развиток на теоријата на специјалниот релативитет од страна на Алберт Ајнштајн).
Кога имаме средина (освен вакуум), се земаат предвид брзинскиот фактор или показателот на прекршување, зависно од честотата или примената.
== Топлинско зрачење и електромагнетно зрачење во форма на топлина ==
Основната структура на материјата вклучува наелектризирани честички врзани заедно на многу различни начини. Кога електромагнетното зрачење реагира со материјата, тоа ги предизвикува наелектризираните честички да осцилираат и да добијат енергија. Крајната судбина на оваа енергија зависи од ситуацијата. Таа може веднаш да биде исфрлена и да се појави како прекршено, одбиено или пренесено зрачење. Исто така може да се потроши на други микросккопски движења во рамките на материјата, кои доагаат до термалнатоплинската рамнотажа и се манифестиира како термалнатоплинска енергија во материјалот. Со неколку исклучоци, кои вклучуваат флуоресанца, хармонска генерација, фотохемиска реакција и фотоволтаичен ефект, абсорбираната електромагнетско зрачење ја троши својата енергија на загревање на материјалот. Ова се случува и за инфрацрвено или не инфрацрвено зрачење. Интензивни радиобранови можат термичкитоплински да горат живо ткиво и да готват храна. Како додаток на инфрацрвените ласери, доволно интензивни видливи и ултравиолетови ласери можат да изгорат хартија. Јонизирачкото електромагнетно зрачење може да создаде елекрони со голема брзина во материјалот и да ги раскине хемиските врски, но откако овие електрони ке направат многу колизии со другите атоми во материјалот, најголемиот дел од енергијата се претвара во термалнатоплинска енергија, и овој цел процес се случува во еден мал дел со секундата. Тоа инфрацрвено зрачење е во форма на топлина додека друга електромагнетно зрачење не е, широко распростанета заблуда со физиката. Секое електромагнетно зрачење може да стопли материјал кога се впива.
Обратниот процес на впивањето е одговорен за термичкитетоплинските зрачења. Голем дел од топлинската енергија во материјата се состои од случајни движења на наелектризираните честички и оваа енергија може да биде зрачена надвор од материјата. Резултантното зрачење може потоа да се впива од страна на друга материја и тоа може да се искористи за топлње на материјалот. Зрачењето е важен механизам на преносот на топлина.
Елекромагнетното зрачење во празнина во топлинска рамнотежа е еден вид на топлинска енергија која има максимална ентропија на зрачењето. Термодинамичките потенцијали на електромагнетното зрачење можат да бидат добро дефинирани. Топлинското зрачење во празнина има густина на енергијата
:<math>{U\over V} = \frac{8\pi^5(kT)^4}{15 (hc)^3},</math>
Ред 74:
СНЧ = [[Суперниска честота]]<br />
КНЧ = [[Крајно ниска честота]]]]
Општо земено, ЕМ зрачењето (кое ги исклучува статичките електрични и магнетни полиња како и блиските полиња) е класифицирано според брановата должина во радио, микробранови, инфрарединфрацрвен, видлив регион кој ние го гледаме како светлина, ултравиолетов, Х зраци и гама зраци. Сите електромагнетни бранови можат да се претстават со помош на Фуриерова анализа како збир од синусоидни монохтоматички бранови кои можат да бидат класифицирани во овие региони од спектарот.
Однесувањето на ЕМ зрачењето зависи од неговата бранова должина. Повисоките честоти имат пократки бранови должини а пониските честоти имат подолги бранови должини. Кога ЕМ зрачењето се поврзува со поединечни атоми и молекули неговото однесување зависи од количеството на енергија која е присутна во квантот. Спектроскопијата може да открие многу поширок регион на спектарот на ЕМ отколку водливиот опсег од 400 нм до 700 нм. Просечен спектроскоп може да открие бранови должини од 2 нм до 2500 нм. Детални информации за физичките својства на објектите, гасовите или дури и звездите можат да се добијат од овој вид на уред. Тој е нашироко користен во астрофизиката. На пример, атомите на водород оддаваат радиобранови од должина 21, 12 см.
Звучните бранови не се електомагнетното зрачење. На долниот крај на електромагнетниот спектар, околу 20 Хц до 20 кХц, се честоти кои можат да се сместат во областа на аудио честоти , сепак електромагнетните бранови не можат директно да се восприемаат од страна на човечките уши. Звучните бранови се осцилаторно набивање на молекулите. За да можат да бидат слушнати, елекромагнетно зрачење мора да биде претворено во бранови од воздушниот притисок или ако увото е потопено, бранови на водата.
=== Светлина ===
ЕМ зрачење со бранова должина помегу приближно 400 нм и 700 нм може директно да се забележи од страна на човечкото око и се гледа како видлива светлина. Другите бранови должини, посебно блиските инфрацрвени (поголеми од 700 нм) и ултравиолетови (пократки од 400 нм) исто така се нарекуваат светлина, особено кога видливоста на лугето не е релевантна.
Ако одредено зрачење има честота во видливиот регион на спектарот на ЕМ, се рефлектира од предмет, на пример чаша со овошје, а потоа дојде директно на нашите очи, резултира во видливо восприемање на глетката. Визуалниот систем во нашиот мозок ги процесира многуте рефлектирани честоти во различни нијанси и бои, и преку овој не целосно сфатенсфатена психофизичкипсихофизичка феноменпојава, најмонгу луге гледаат чаша за овошје.
На поголемот дел од бранови должини сепак, информациите кои се пренесувани од страна на електромагнетното зрачење не можат директно да се откријат од страна на човечките сетила. Природните извори произведуваат ЕМ зрачење низ цел спектар, исто и нашата технологија може да манипулира со широк спектар на бранови должини. Оптичките влакна пренесуваат светлина која иако не е погодна за директно гледање може да носи податоци кои можат да бидат преведени во звук или слика. За да има смисла, и предавателот и приемникот мора да користат некој договорен систем на кодирање особено ако преносот е дигитален за разлика од аналогната природа на брановите.
 
Преземено од „https://mk.wikipedia.org/wiki/Електромагнетно_зрачење“