Vad är elektromagnetisk vågteori?
Begreppet känt som elektromagnetisk vågteori har sitt ursprung i verk av James Clerk Maxwell och Heinrich Hertz. Enligt de elektriska och magnetiska ekvationerna som Maxwell har ställt upp liknar de elektromagnetiska fälten en våg i både struktur och verkan. Elektromagnetiska vågor sammanfaller med mätningen av ljusets hastighet, vilket gör ljus till en elektromagnetisk våg i sig.
Elektriska fält varierar rumsligt och genererar ett magnetfält som är tidsvarierande. På samma sätt kommer magnetiska fält att göra samma sak för elektriska fält, vilket gör att de två koncepten fungerar ihop. Tillsammans kommer de två fälten att svänga och skapa en elektromagnetisk våg.
De fysikaliska egenskaperna hos den elektromagnetiska vågteorin har formen av elektrodynamik. Denna aspekt av teorin innebär att alla elektromagnetiska fält som finns i samma utrymme betraktas som ett vektorfält, en våg med riktning och längd. Som sådan kan den smälta samman med andra vektorfält. Till exempel, när en elektromagnetisk våg påverkar en molekyl, börjar atomerna i den molekylen att svänga, de avger sina egna elektromagnetiska vågor och påverkar den ursprungliga vågen. Enligt elektromagnetisk vågteori kommer detta att orsaka brytning, en förändring i hastighet eller diffraktion, en förändring i våglängden.
Eftersom ljus är en typ av elektromagnetisk våg bestämmer teorin att svängningen av ljus inte kan påverkas av andra statiska elektriska eller magnetiska fält. Men interaktioner mellan vissa yttre händelser, såsom ljus som reser genom en kristall, kan dock ha en effekt. Enligt elektromagnetisk vågteori kommer magnetfält som påverkar ljus att orsaka Faraday-effekten och elektriska fält som påverkar ljus kommer att orsaka Kerr-effekten, en minskning av ljusvågens hastighet.
Frekvens är en mycket viktig aspekt av elektromagnetisk vågteori. Vågens svängning mäts med hertz, frekvensenheten. En hertz är lika med en svängning per sekund. När en elektromagnetisk våg, som i fallet med ljus, skapar vågor vid olika frekvenser, betraktas den som ett spektrum.
Små energipartiklar som kallas fotoner är basenheterna för elektromagnetisk strålning. När fotonerna rör sig följer vågen och skapar en frekvens som är proportionell mot partikeln. Fotoner absorberas av atomer, som i sin tur väcker elektroner. När elektronen når en tillräckligt hög energinivå undgår den den positiva attraktionen hos kärnan. Om elektronenerginivån sänks sänds ut en ljusfoton.
Den elektromagnetiska vågteorin säger att varje acceleration av en elektrisk laddning eller förändring i magnetfältet producerar strålning. Denna strålning kan komma i form av antingen en våg eller en partikel. Hastighet, våglängd och frekvens är de faktorer som är förknippade med vågor. Partiklar innehåller individualiserad energi lika med frekvensen. Oavsett typ, rör sig elektromagnetisk strålning med ljusets hastighet i vakuum. Detta faktum fick Albert Einstein att fastställa relativitetsteorin.