Co to jest teoria fal elektromagnetycznych?

Koncepcja znana jako teoria fal elektromagnetycznych zrodziła się z prac Jamesa Clerk Maxwella i Heinricha Hertza. Zgodnie z równaniami elektrycznymi i magnetycznymi postulowanymi przez Maxwella pola elektromagnetyczne przypominają falę zarówno pod względem struktury, jak i działania. Fale elektromagnetyczne pokrywają się z pomiarem prędkości światła, dzięki czemu światło jest samą falą elektromagnetyczną.

Pola elektryczne różnią się przestrzennie i wytwarzają pole magnetyczne, które zmienia się w czasie. Podobnie, pola magnetyczne zrobią to samo dla pól elektrycznych, dzięki czemu obie koncepcje będą działały zgodnie. Razem dwa pola oscylują i wytwarzają falę elektromagnetyczną.

Fizyczne właściwości teorii fal elektromagnetycznych przybierają formę elektrodynamiki. Ten aspekt teorii oznacza, że ​​każde pole elektromagnetyczne obecne w tej samej przestrzeni jest uważane za pole wektorowe, falę o kierunku i długości. Jako taki może łączyć się z innymi polami wektorowymi. Na przykład, gdy fala elektromagnetyczna uderza w cząsteczkę, atomy w tej cząsteczce zaczynają oscylować, emitując własne fale elektromagnetyczne, uderzając w falę pierwotną. Zgodnie z teorią fal elektromagnetycznych spowoduje to załamanie, zmianę prędkości lub dyfrakcję, zmianę długości fali.

Ponieważ światło jest rodzajem fali elektromagnetycznej, teoria określa, że ​​na oscylacje światła nie mogą wpływać inne statyczne pola elektryczne lub magnetyczne. Jednak interakcje między niektórymi zdarzeniami zewnętrznymi, takimi jak światło podróżujące przez kryształ, mogą mieć wpływ. Zgodnie z teorią fal elektromagnetycznych pola magnetyczne uderzające w światło powodują efekt Faradaya, a pola elektryczne uderzające w światło powodują efekt Kerra, czyli zmniejszenie prędkości fal świetlnych.

Częstotliwość jest bardzo ważnym aspektem teorii fal elektromagnetycznych. Oscylacja fali jest mierzona za pomocą herca, jednostki częstotliwości. Jeden herc jest równy jednej oscylacji na sekundę. Kiedy fala elektromagnetyczna, podobnie jak światło, wytwarza fale o różnych częstotliwościach, jest uważana za widmo.

Małe cząsteczki energii zwane fotonami są podstawowymi jednostkami promieniowania elektromagnetycznego. Gdy fotony przemieszczają się, fala podąża za nimi i wytwarza częstotliwość proporcjonalną do cząstki. Fotony są absorbowane przez atomy, które z kolei pobudzają elektrony. Kiedy elektron osiąga wystarczająco wysoki poziom energii, ucieka przed dodatnim przyciąganiem jądra. Jeśli poziom energii elektronów obniża się, emitowany jest foton światła.

Teoria fal elektromagnetycznych stwierdza, że ​​każde przyspieszenie ładunku elektrycznego lub zmiana pola magnetycznego powoduje promieniowanie. Promieniowanie to może mieć postać fali lub cząstki. Prędkość, długość fali i częstotliwość to czynniki związane z falami. Cząsteczki zawierają zindywidualizowaną energię równą częstotliwości. Niezależnie od rodzaju promieniowanie elektromagnetyczne przemieszcza się z prędkością światła w próżni. Fakt ten skłonił Alberta Einsteina do ustalenia teorii względności.