Hvad er elektromagnetisk bølgeteori?
Begrebet kendt som elektromagnetisk bølgeteori stammer fra værket af James Clerk Maxwell og Heinrich Hertz. I henhold til de elektriske og magnetiske ligninger postuleret af Maxwell ligner elektromagnetiske felter en bølge i både struktur og handling. Elektromagnetiske bølger falder sammen med målingen af lysets hastighed, hvilket gør lys til en elektromagnetisk bølge i sig selv.
Elektriske felter varierer rumligt og genererer et magnetfelt, der er tidsvarierende. På samme måde vil magnetfelter gøre det samme for elektriske felter, hvilket får de to begreber til at fungere unisont. Sammen vil de to felter svinge og skabe en elektromagnetisk bølge.
De fysiske egenskaber ved den elektromagnetiske bølgeteori har form af elektrodynamik. Denne facet af teorien betyder, at ethvert elektromagnetisk felt, der findes i det samme rum, betragtes som et vektorfelt, en bølge med retning og længde. Som sådan kan det smelte sammen med andre vektorfelter. For eksempel, når en elektromagnetisk bølge påvirker et molekyle, begynder atomerne i det molekyle at svinge og udsender deres egne elektromagnetiske bølger og påvirker den oprindelige bølge. I henhold til elektromagnetisk bølgeteori vil dette medføre brydning, en ændring i hastighed eller diffraktion, en ændring i bølgelængde.
Da lys er en type elektromagnetisk bølge, bestemmer teorien, at svingningen af lys ikke kan påvirkes af andre statiske elektriske eller magnetiske felter. Imidlertid kan interaktion mellem visse udvendige begivenheder, såsom lys, der rejser gennem en krystal, have effekt. I henhold til elektromagnetisk bølgeteori vil magnetfelter, der påvirker lys, forårsage Faraday-effekten, og elektriske felter, der påvirker lys, vil forårsage Kerr-effekten, en reduktion af lysbølgenes hastighed.
Frekvens er et meget vigtigt aspekt af elektromagnetisk bølgeteori. Oscillation af bølgen måles ved hertz, enheden for frekvens. Én hertz er lig med en svingning pr. Sekund. Når en elektromagnetisk bølge, som i lyset, skaber bølger ved forskellige frekvenser, betragtes den som et spektrum.
Små partikler af energi kaldet fotoner er de grundlæggende enheder for elektromagnetisk stråling. Når fotonerne bevæger sig, følger bølgen og skaber en frekvens, der er proportional med partiklen. Fotoner absorberes af atomer, som igen begejstrer elektroner. Når elektronet når et højt energiniveau, slipper det for den positive tiltrækning af kernen. Hvis elektronenerginiveauet nedsættes, udsendes en lysfoton.
Den elektromagnetiske bølgeteori angiver, at enhver acceleration af en elektrisk ladning eller ændring i magnetfeltet frembringer stråling. Denne stråling kan komme i form af enten en bølge eller en partikel. Hastighed, bølgelængde og frekvens er de faktorer, der er forbundet med bølger. Partikler indeholder individualiseret energi lig med frekvensen. Uanset typen bevæger elektromagnetisk stråling sig med lysets hastighed i et vakuum. Denne kendsgerning fik Albert Einstein til at etablere relativitetsteorien.