Wat is elektromagnetische golftheorie?
Het concept dat bekend staat als de elektromagnetische golftheorie is ontstaan door het werk van James Clerk Maxwell en Heinrich Hertz. Volgens de elektrische en magnetische vergelijkingen gepostuleerd door Maxwell, lijken elektromagnetische velden op een golf in zowel structuur als actie. Elektromagnetische golven vallen samen met de meting van de snelheid van het licht, waardoor licht zelf een elektromagnetische golf wordt.
Elektrische velden zijn ruimtelijk variërend en genereren een magnetisch veld dat in de tijd varieert. Evenzo zullen magnetische velden hetzelfde doen voor elektrische velden, waardoor de twee concepten tegelijkertijd werken. Samen zullen de twee velden oscilleren en een elektromagnetische golf creëren.
De fysische eigenschappen van de elektromagnetische golftheorie nemen de vorm aan van elektrodynamica. Dit facet van de theorie betekent dat elk elektromagnetisch veld dat in dezelfde ruimte aanwezig is, wordt beschouwd als een vectorveld, een golf met richting en lengte. Als zodanig kan het samengaan met andere vectorvelden. Wanneer bijvoorbeeld een elektromagnetische golf een molecuul beïnvloedt, beginnen de atomen in dat molecuul te oscilleren, hun eigen elektromagnetische golven uit te zenden en de oorspronkelijke golf te beïnvloeden. Volgens de elektromagnetische golftheorie zal dit refractie, een verandering in snelheid of diffractie, een verandering in golflengte veroorzaken.
Aangezien licht een soort elektromagnetische golf is, bepaalt de theorie dat de oscillatie van licht niet kan worden beïnvloed door andere statische elektrische of magnetische velden. Interacties tussen bepaalde externe gebeurtenissen, zoals licht dat door een kristal reist, kunnen echter een effect hebben. Volgens de elektromagnetische golftheorie zullen magnetische velden die licht beïnvloeden het Faraday-effect veroorzaken en elektrische velden die licht beïnvloeden, het Kerr-effect veroorzaken, een vermindering van de snelheid van lichtgolven.
Frequentie is een zeer belangrijk aspect van de elektromagnetische golftheorie. Oscillatie van de golf wordt gemeten door Hertz, de eenheid voor frequentie. Een hertz is gelijk aan een oscillatie per seconde. Wanneer een elektromagnetische golf, zoals in het geval van licht, golven op verschillende frequenties creëert, wordt deze als een spectrum beschouwd.
Kleine energiedeeltjes, fotonen genoemd, zijn de basiseenheden van elektromagnetische straling. Terwijl de fotonen reizen, volgt de golf en creëert een frequentie evenredig met het deeltje. Fotonen worden geabsorbeerd door atomen, die op hun beurt elektronen opwekken. Wanneer het elektron een voldoende hoog energieniveau bereikt, ontsnapt het aan de positieve aantrekkingskracht van de kern. Als het elektronenergieniveau daalt, wordt een foton van licht uitgezonden.
De elektromagnetische golftheorie stelt dat elke versnelling van een elektrische lading of verandering in het magnetische veld straling veroorzaakt. Deze straling kan de vorm hebben van een golf of een deeltje. Snelheid, golflengte en frequentie zijn de factoren die samenhangen met golven. Deeltjes bevatten geïndividualiseerde energie die gelijk is aan de frequentie. Ongeacht het type reist elektromagnetische straling met de snelheid van het licht in een vacuüm. Dit feit bracht Albert Einstein ertoe de relativiteitstheorie vast te stellen.