Was ist eine elektromagnetische Welle?
Der Begriff elektromagnetische Welle beschreibt die Art und Weise, wie sich die elektromagnetische Strahlung (EMR) durch den Raum bewegt. Verschiedene Formen von EMR werden durch ihre Wellenlängen unterschieden, die von vielen Metern (Meter) bis zu einem Abstand, der kleiner als der Durchmesser eines Atomkerns ist, variieren. Der gesamte Bereich in abnehmender Reihenfolge der Wellenlänge führt von Funkwellen über Mikrowellen, sichtbares Licht, Ultraviolett und Röntgenstrahlen zu Gammastrahlen und ist als elektromagnetisches Spektrum bekannt. Elektromagnetische Wellen haben viele Anwendungen, sowohl in der Wissenschaft als auch im Alltag.
Lichtwellen
In vielerlei Hinsicht verhält sich eine elektromagnetische Welle ähnlich wie Wellen auf dem Wasser oder um zu klingen, durch ein Medium wie Luft zu fahren. Wenn beispielsweise ein Licht durch eine Barriere mit zwei schmalen Schlitzen auf einen Bildschirm leuchtet, wird ein Muster aus hellen und dunklen Streifen zu sehen. Dies wird als Interferenzmuster bezeichnet: wobei die Wellen der Wellen von einem Schlitz diejenigen aus dem anderen treffen, sich gegenseitig verstärken und einen hellen Streifen bilden, buT, wo ein Wappen auf einen Trog trifft, stornieren sie aus und hinterlassen einen dunklen Streifen. Licht kann sich auch um ein Hindernis wie Ozeanbrecher um eine Hafenwand beugen: Dies ist als Beugung bekannt. Diese Phänomene liefern Beweise für die wellenähnliche Natur des Lichts.
Es wurde lange angenommen, dass wie Klang Licht durch eine Art Medium fliegen muss. Dies wurde der Name "Äther" angegeben, manchmal als „Äther“ geschrieben, und es wurde angenommen, dass es sich um ein unsichtbares Material handelte, das Raum füllte, aber durch feste Objekte ungehindert passieren konnten. Experimente zur Erkennung des Äthers durch seine Auswirkung auf die Lichtgeschwindigkeit in unterschiedliche Richtungen konnten alle Beweise dafür gefunden, und die Idee wurde schließlich abgelehnt. Es war offensichtlich, dass Licht und andere EMR -Formen kein Medium benötigten und durch den leeren Raum reisen konnten.
Wellenlänge und Frequenz
Genau wie eine Ozeanwelle hat eine elektromagnetische Welle einen HöhepunktS und Mulden. Die Wellenlänge ist der Abstand zwischen zwei identischen Punkten der Welle vom Zyklus zum Zyklus beispielsweise der Abstand zwischen einem Spitzen- oder Wappen und dem nächsten. EMR kann auch in Bezug auf seine Frequenz definiert werden, was die Anzahl der Wappen ist, die in einem bestimmten Zeitintervall vorbeikommen. Alle Formen von EMR reisen mit der gleichen Geschwindigkeit: die Lichtgeschwindigkeit. Daher hängt die Frequenz vollständig von der Wellenlänge ab: Je kürzer die Wellenlänge, desto höher die Frequenz.
Energie
kürzere Wellenlänge oder höhere Frequenz trägt mehr Energie als längere Wellenlängen oder niedrigere Frequenzen. Die Energie, die durch eine elektromagnetische Welle getragen wird, bestimmt, wie sie die Materie beeinflusst. Niedrige Funkwellen stören Atome und Moleküle leicht störende, während Mikrowellen dazu führen, dass sie sich energischer bewegt: Das Material erhitzt sich. Röntgenstrahlen und Gammastrahlen packen viel mehr ein Schlag: Sie können chemische Bindungen brechen und Elektronen aus Atomen klopfen und Ionen bilden. Aus diesem Grund werden sie als IO beschriebenStrahlung nieren.
Der Ursprung elektromagnetischer Wellen
Die Beziehung zwischen Licht und Elektromagnetismus wurde durch die Arbeit des Physiker James Clerk Maxwell im 19. Jahrhundert hergestellt. Dies führte zur Untersuchung der Elektrodynamik, bei der elektromagnetische Wellen wie Licht als Störungen oder „Wellen“ in einem elektromagnetischen Feld angesehen werden, das durch die Bewegung elektrisch geladener Partikel erzeugt wird. Im Gegensatz zum nicht existierenden Äther ist das elektromagnetische Feld einfach die Einflusskugel eines geladenen Teilchens und nicht eines materiellen, materiellen Ding.
später im frühen 20. Jahrhundert zeigten EMR auch partikelartige Eigenschaften. Die Partikel, aus denen elektromagnetische Strahlung besteht, werden Photonen bezeichnet. Obwohl es widersprüchlich erscheint, kann sich EMR je nach Art des Experiments, der durchgeführt wird, als Wellen oder als Partikel verhalten. Dies ist als Wellenpartikel-Dualität bekannt. Es gilt auch für subatomare Partikel, ganze Atome und sogar für aufhörenE große Moleküle, die sich alle manchmal als Wellen verhalten können.
Die Dualität der Wellenpartikel wurde als Quantentheorie entwickelt. Nach dieser Theorie repräsentiert die „Welle“ die Wahrscheinlichkeit, an einem bestimmten Ort ein Teilchen wie ein Photon zu finden. Die wellenähnliche Natur von Partikeln und die partikelartige Natur von Wellen haben zu einer großen wissenschaftlichen Debatte und einigen umwerfenden Ideen geführt, aber kein allgemeiner Konsens darüber, was es tatsächlich bedeutet.
In der Quantentheorie wird elektromagnetische Strahlung erzeugt, wenn subatomare Partikel Energie freisetzen. Zum Beispiel kann ein Elektron in einem Atom Energie aufnehmen, muss jedoch schließlich auf einen niedrigeren Energieniveau fallen und die Energie als EMR freisetzen. Je nachdem, wie es beobachtet wird, kann diese Strahlung als Teilchen oder eine elektromagnetische Welle erscheinen.
verwendet
Viele moderne Technologie hängt von elektromagnetischen Wellen ab. Radio, Fernsehen, Mobiltelefone und das Internet sind auf die Übertragung von RAD angewiesenIO -Frequenz EMR durch Luft-, Raum- oder Glasfaserkabel. Die Laser, die DVDs und Audio -CDs verwendet und abspielen, verwenden leichte Wellen, um die Discs zu schreiben und zu lesen. Röntgengeräte sind ein wesentliches Instrument in der Medizin- und Flughafensicherheit. In der Wissenschaft kommt unser Wissen über das Universum größtenteils aus der Analyse von Licht, Funkwellen und Röntgenstrahlen aus entfernten Sternen und Galaxien.
Gefahren
Es wird nicht angenommen, dass elektromagnetische Wellen mit geringer Energie wie Funkwellen schädlich sind. Bei höheren Energien stellt EMR jedoch Risiken ein. Ionisierende Strahlung wie Röntgenstrahlen und Gammastrahlen können lebende Zellen abtöten oder beschädigen. Sie können auch DNA verändern, was zu Krebs führen kann. Das Risiko für Patienten aus medizinischen Röntgenstrahlen wird als vernachlässigbar angesehen, aber Radiographen, die regelmäßig ihnen ausgesetzt sind, tragen Bleibrasten-die Röntgenstrahlen nicht eindringen können-sich selbst zu schützen. Ultraviolettes Licht, das im Sonnenlicht vorhanden ist, kann Sonnenbrand verursachen und auch Hautkrebs verursachen, wenn die Exposition übertrieben ist.