Hva er elektromagnetisk bølgeteori?
Konseptet kjent som elektromagnetisk bølgeteori oppstod i arbeidet med James Clerk Maxwell og Heinrich Hertz. I henhold til de elektriske og magnetiske ligningene postulert av Maxwell, ligner elektromagnetiske felt en bølge i både struktur og handling. Elektromagnetiske bølger faller sammen med måling av lysets hastighet, noe som gjør lys til en elektromagnetisk bølge i seg selv.
Elektriske felt er romlig varierende og genererer et magnetfelt som er tidsvarierende. På samme måte vil magnetiske felt gjøre det samme for elektriske felt, slik at de to konseptene fungerer unisont. Sammen vil de to feltene svinge og skape en elektromagnetisk bølge.
De fysiske egenskapene til den elektromagnetiske bølgeteorien har form av elektrodynamikk. Denne fasiten av teorien betyr at ethvert elektromagnetisk felt som er til stede i samme rom, regnes som et vektorfelt, en bølge med retning og lengde. Som sådan kan den smelte sammen med andre vektorfelt. For eksempel, når en elektromagnetisk bølge påvirker et molekyl, begynner atomene i det molekylet å svinge, og avgir sine egne elektromagnetiske bølger, og påvirker den opprinnelige bølgen. I henhold til elektromagnetisk bølgeteori vil dette føre til refraksjon, en endring i hastighet eller diffraksjon, en endring i bølgelengde.
Siden lys er en type elektromagnetisk bølge, bestemmer teorien at svingningen av lys ikke kan påvirkes av andre statiske elektriske eller magnetiske felt. Samhandlinger mellom visse ytre hendelser, for eksempel lys som reiser gjennom en krystall, kan imidlertid ha effekt. I følge elektromagnetisk bølgeteori vil magnetfelter som påvirker lys føre til Faraday-effekten, og elektriske felt som påvirker lys vil forårsake Kerr-effekten, en reduksjon i hastigheten på lysbølger.
Frekvens er et veldig viktig aspekt av elektromagnetisk bølgeteori. Oscillasjon av bølgen måles med hertz, enheten for frekvens. En hertz er lik en svingning per sekund. Når en elektromagnetisk bølge, som i tilfelle av lys, skaper bølger på forskjellige frekvenser, regnes den som et spekter.
Små energipartikler som kalles fotoner er de grunnleggende enhetene for elektromagnetisk stråling. Når fotonene beveger seg, følger bølgen og skaper en frekvens proporsjonal med partikkelen. Fotoner blir absorbert av atomer, som igjen begeistrer elektroner. Når elektronet når et høyt nok energinivå, slipper det unna den positive tiltrekningen til kjernen. Hvis elektronenerginivået senkes, sendes det ut et foton av lys.
Den elektromagnetiske bølgeteorien sier at enhver akselerasjon av en elektrisk ladning eller endring i magnetfeltet produserer stråling. Denne strålingen kan komme i form av enten en bølge eller en partikkel. Hastighet, bølgelengde og frekvens er faktorene assosiert med bølger. Partikler inneholder individualisert energi lik frekvensen. Uansett type beveger elektromagnetisk stråling seg med lysets hastighet i vakuum. Dette faktum fikk Albert Einstein til å etablere relativitetsteorien.