Elektromagnetsko zračenje – razlika između verzija
Uklonjeni sadržaj Dodani sadržaj
Preusmjereno na Elektromagnetni talas |
Nema sažetka izmjene |
||
Red 1:
{{Elektromagnetizam|cTopic=[[Klasični elektromagnetizam|Elektrodinamika]]}}
'''Elektromagnetsko zračenje''' je kombinacija oscilujućeg [[električno polje|električnog]] i [[magnetno polje|magnetskog polja]] koja zajedno putuju kroz prostor u obliku međusobno upravnih [[val]]ova. Ovo zračenje je nosilac elektromagnetske [[Fundamentalne interakcije|interakcije]] (sile) i može se interpretirati kao val ili kao čestica, ovisno o slučaju. Čestice koje određuju elektromagnetsko zračenje su [[foton]]i.
Elektromagnetske valove je teorijski predvidio [[James Maxwell]] pokušavajući objasniti efekte indukcije električne struje u magnetskim poljima i obrnuto. Kasnije je [[Heinrich Rudolf Hertz]] potvrdio ovu teoriju proizvevši radiovalove koje je detektirao sa drugog kraja svoje laboratorije jednostavnom [[Oscilacija|oscilacijom]] električne struje kroz provodnik (time demonstriravši primitivan oblik [[Antena|antene]]).
Svaki naboj promjenom brzine kretanja generira elektromagnetsko polje. Ova informacija se prostire kroz prostor brzinom svjetlosti i osobine odgovarajućeg elektromagnetskog vala su direktno vezane za dinamiku promjene kretanja električnog naboja. Ako postoji provodnik u kome naboj oscilira, generisani elektormagnetski val će imati istu [[frekvencija|frekvenciju]] osciliranja. Alternativno, ako se na elektromagnetsko zračenje gleda kao emisiju čestica (fotona), energija koju one nose je direktno vezana za valnu dužinu, odnosno učestalost vala. Što je veća učestalost to je veća energija fotona. Točan odnos je opisan [[Max Planck|Plankovom]] relacijom ''E = hν'' gde je ''E'' energija fotona ''h'' je [[Planckova konstanta|Plankova konstanta]], a ''ν'' je frekvencija vala.
Kao što oscilujuća [[električna struja]] u provodniku može proizvesti elektromagnetski val, takav val također može u nekom provodniku inducirati električnu struju iste oscilacije, na taj način omogućavajući transfer informacije od emitora ka prijemniku, što je osnova svih bežičnih komunikacija.
Osobine elektromagnetskog zračenja zavise od njegove valne dužine i kao takve se dijele na električne, [[radio-valovi|radio]] i [[Mikro-valovi|mikro-valove]], zatim na infracrvenu, vidljivu i ultraljubičastu svjetlost, [[X-zrake]] i [[gama zračenje|gama-zrake]]. Cijeli opseg valnih dužina elektromagnetskog zračenja se zove [[elektromagnetski spektar]].
U [[vakuum]]u se elektromagnetski valovi prostiru brzinom svjetlosti, dok se pri prolasku kroz plinove ili tekućine dijelovi spektra mogu apsorbirati, odnosno rasipati pri kaotičnom kretanju čestica uslijed efekta [[Ekscitacija atoma|ekscitacije atoma]], pri čemu se val prestaje kretati pravolinijski pa je percepcija da se kreće sporije od brzine svjetlosti.
== Elektromagnetski valovi ==
[[Datoteka:Electromagnetic spectrum c.svg|mini|300px|desno|Spektar elektromagnetskih valova]]
Sredinom [[19. vijek]]a veliki izazov bio je poznat kao [[svjetlost]], [[magnetizam]] i [[elektricitet]]. Vijek ranije [[Thomas Young]] je izmjerio [[valna duljina|valnu duljinu]] svjetlosti, [[William Gilbert]] je otkrio polaritet [[magnet]]a i brojni istraživači su eksperimentirali s novim otkrićem – [[elektricitet]]om. [[James Clerk Maxwell|Maxwell]] je [[1865]]. napravio teoretski opis elektromagnetskih valova, ali se nije znalo kako ih proizvesti, iako je prema Maxwellu to trebalo biti moguće postići [[titranje]]m [[električna struja|električne struje]].
Prije je već bila određena [[frekvencija]] svjetlosti. Prema Maxwellovoj teoriji, svjetlost bi se morala vidjeti kada bi frekvencija '''EM''' (Elektromagnetskih) valova, koju bi proizvodio [[titrajni krug]], bila jednaka frekvenciji svjetlosti. To je bilo točno samo nisu imali tako kvalitetnu opremu koja bi mogla proizvesti valove frekvencije veće od 1 [[gigaherc|GHz]], što je puno manje od frekvencije svjetlosti. Tek je dvadeset godina kasnije [[Heinrich Hertz]] pokusom uspio pokazati povezanost elektromagnetnih valova sa svjetlošću. Taj eksperiment je puno pomogao u razumijevanju [[elektromagnetski spektar|elektromagnetnog spektra]], dokaz da se valovi mogu stvoriti i širiti kroz prostor.
== Električno polje ==
[[Električno polje]] je prostor oko [[Električni naboj|naelektriziranog]] tijela u kojem se manifestira djelovanje na druga naelektrizirana tijela. Jačina električnog polja:
: ''E = F/q''
== Nastanak elektromagnetskih valova ==
[[Datoteka:Electromagneticwave3Dfromside.gif|mini|Elektromagnetski valovi]]
Ako se u nekoj točki prostora stvori promjenjivo magnetsko polje ono će u susjednoj točki inducirati vrtložno električno polje koje je također promjenjivo. Ono će inducirati vrtložno magnetsko polje, a ovo vrtložno električno polje, itd. Na taj način nastaje elektromagnetski val. Proces širenja promjenljivo elektromagentskog polja kroz prostor naziva se elektromagentski val.
Brzina elektromagnetskih valova u vakuumu je ''c = 3 * 10^8 m/s'', a to je brzina svjetlosti u vakuumu.
== Valna dužina ==
[[Datoteka:Wellenlaenge.png|mini|[[Valna dužina]]]]
[[Valna dužina]], simbol λ, je najmanja udaljenost dvije točaka iste faze pokreta jednog vala. Pri tome dvije točke su u fazi kada se na isti način u vremenskom razmaku pokrivaju i njihova [[amplituda]] ima isti smjer pokreta. Valna dužina elektromagnetskog vala je jednaka:
:<math>\lambda = \frac{c}{\nu}</math>
== Magnetsko polje ==
[[Magnetsko polje]] je prostor u kojem se opaža djelovanje jednog [[magnet]]a na druge [[magnet]]e. [[Jačina magnetskog polja]] je:
: ''H = B/μ''
== Maxwellove jednadžbe ==
{{glavni|Maxwellove jednadžbe}}
[[James Clerk Maxwell|Maxwell]] je u svojim jednadžbama elektromagnetne valove objasnio jednadžbama za [[električno polje|električna]] i [[magnetsko polje|magnetska polja]]. Prema tome '''EM''' valovi nastaju zato što:
*promjenljivo [[magnetsko polje]] B stvara promjenljivo [[električno polje]] E
*promjenljivo [[električno polje]] E stvara promjenljivo [[magnetno polje]] B
Na taj način iz Maxwellovih jednadžbi slijedi niz uzajamnih promjena [[električno polje|električnih polja]] koji se prostiru prostorom kao elektromagnetni valovi. Ti '''«lanci»''' [[električno polje|električnih]] i [[magnetsko polje|magnetnih polja]] mogu se odvojiti od [[električni naboj|električnih naboja]] i [[električna struja|struja]] te se slobodno širiti prostorom u obliku '''EM''' valova. Oni postoje i nakon što se ukloni njihov izvor. Polja su tada samostalna i mogu postojati i širiti se bez postojanja električnih naboja i [[električna struja|struja]].
== Svojstva elektromagnetskih valova ==
Elektromagnetski valovi imaju četiri važna svojstva:
#Za razliku od ostalih valova koji se šire nekim sredstvom, elektromagnetski se valovi mogu širiti [[vakuum]]om.
#Titrajuća [[električno polje|električna]] i [[magnetsko polje|magnetska polja]] u linearno polariziranom elektromagnetskom valu su u fazi.
#Smjerovi električnoga i magnetnog polja u elektromagnetskom valu okomiti su jedan na drugi i oba su okomita na smjer širenja vala, što ih čini transverzalnim valovima.
#Brzina elektromagnetskih valova ovisi samo o električnim i magnetnim svojstvima medija kojim se šire, a ne ovise o [[amplituda|amplitudi]] elektromagnetnog polja.
<!--potpuno nejasna formula, izgleda da nedostaje jedan dio
U svojoj teoriji elektromagnetnih valova [[James Clerk Maxwell|Maxwell]] je izveo formulu za brzinu elektromagnetnih valova u [[vakuum]]u koja glasi:
gdje je električna permitivnost i magnetna permeabilnost. Izračunavanjem te formule, dobije se da je brzina elektromagnetnih valova u vakuumu. Ta brzina podudara se s izmjerenom vrijednošću brzine svijetlosti u vakuumu.-->
Za razliku od većine ostalih valova, za širenje elektromagnetskih valova nije potreban [[medij]] (npr. [[zrak]], [[voda]], valovod i sl.). Na putu kojem se elektromagnetski valovi šire ne trebaju titrati čestice nekog medija, nego pri širenju elektromagnetskog vala titraju [[električno polje|električna]] i [[magnetsko polje|magnetska polja]].
Elektromagnetske valove stvaraju [[električni naboj]]i koji se gibaju akcelerirano. Ako električni naboj titra, on emitira kontinuirani elektromagnetski val, a ako ima samo kratkotrajnu akceleraciju, tada emitira pulsni elektromagnetski val.
== Literatura ==
{{commonscat|Electromagnetic spectrum}}
{{refbegin|2}}
* {{Cite book |ref= harv|last = Hecht | first = Eugene| title = Optics | edition = 4th| publisher = Pearson Education| year = 2001 | isbn = 0-8053-8566-5 }}
* {{Cite book |ref= harv|last1 = Serway |first1=Raymond A.|last2= Jewett|first2= John W.| title = Physics for Scientists and Engineers | edition = 6th| publisher = Brooks Cole| year = 2004 | isbn = 0-534-40842-7 }}
* {{Cite book |ref= harv|last = Tipler | first = Paul| title = Physics for Scientists and Engineers: Electricity, Magnetism, Light, and Elementary Modern Physics | edition = 5th| publisher = W. H. Freeman| year = 2004 | isbn = 0-7167-0810-8 }}
* {{Cite book |ref= harv|author = John Reitz, Milford, Frederick; Christy, Robert| title = Foundations of Electromagnetic Theory | edition = 4th| publisher = Addison Wesley| year = 1992 | isbn = 0-201-52624-7 }}
* {{Cite book |ref= harv|last = John David Jackson, J. D. Jackson| title = Classical Electrodynamics | edition = 3rd| publisher = John Wiley & Sons| year = 1999 | isbn = 0-471-30932-X }}
* {{Cite book |ref= harv|author=Allen Taflove and Susan C. Hagness| title=Computational Electrodynamics: The Finite-Difference Time-Domain Method, 3rd ed | publisher=Artech House Publishers| year=2005| isbn=1-58053-832-0}}
* {{Cite book |ref= harv|author=Magdy F. Iskander| title=Electromagnetic Fields & Waves}}
* {{Cite book |ref= harv|author=H. J. Pain| title=The Physics of Vibrations and Waves | publisher=John Wiley & Sons| year=1971| isbn=0-471-65761-1}}
{{refend}}
{{spektar}}
[[Kategorija:Elektromagnetsko zračenje| ]]
[[Kategorija:Elektromagnetizam]]
{{Link FA|eu}}
| |||