Elektromagnetno valovanje: Razlika med redakcijama

Izbrisana vsebina Dodana vsebina
Vitosmo (pogovor | prispevki)
Vitosmo (pogovor | prispevki)
Brez povzetka urejanja
Vrstica 7:
EM sevanje oddaja sistem električno nabitih delcev, valovi po drugi strani pa lahko kasneje interagira z drugimi nabitimi delci. EM valovi odnašajo [[Energija|energijo]], [[Gibalna količina|gibalno količino]] in [[Vrtilna količina|vrtilno količino]] iz svojega vira in prenašajo te količine na [[Snov|snovjo]] , s katero pride v stik. [[Kvant|Kvanti]] elektromagnetnega sevanja se imenujejo [[Foton|fotoni]], njih [[mirovna masa]] je nič. S temi valovi povezano elektromagnetno sevanje se lahko prosto širi ("seva"), brez nadaljnega vpliva nabojev, katerih gibanje te valove proizvaja, ker so valovi od njih dovolj oddaljeni. Zato se o EMR tudi včasih opisuje tudi kot daljno polje. Nasprotje je bližno polje, ki se nanaša na EM polja v bližini nabojev in toka, ki jih neposredno ustvarja, na primer pri pojavih [[Elektromagnetna indukcija|elektromagnetne indukcije]] in elektrostatične indukcije.
 
V domeni klasične elektrodinamike, EMRelektromagnetno sevanje izpolnjuje naslednje samoumevne fizikalne zakone. EMR prenaša energijo. Zaradi zakona o ohranitvi energije mora vsak EMR imeti vir električnih nabojev, ki so mu dali njegovo energijo. EMRelektromagnetno sevanje se v vakuumu širi brez izgube energije. Tako mora za pretok energije veljati obratni kvadratni zakon. Tok energije elektromagnetnega vala je opisuje [[Poyntingov vektor]], ki je proporcionalen [[Vektorski produkt|vektorskemu produktu]] električnega in magnetnega polja valovanja. Iz obratnega kvadratnega zakona tako sledi, da moč električnega polja in magnetnega polja pada kot 1/R, kjer R označuje razdaljo od vira. Iz energije elektromagnetnega sevanja in zakonov [[Posebna teorija relativnosti|Posebne teorije Relativnosti]] sledi, da se elektromagnetna polja širijo z omejeno hitrostjo, ki v vakuumu znaša hitrost svetlobe. Matematično so elektromagnetna polja prostorski in časovni odvodi tako imenovanih Lienard-Wiechert 4-potencialov. Pospešek nabitih delcev je tako nujen pogoj za sevanje. Elektromagnetna polja poleg tega izpolnjujejo [[Valovna enačba|valovno enačbo]]. Sevanje vira je tako plod [[Interferenca|interference]] polj, nastala s pospeševanjem nabojev v viru sevanja. (Nota bene: pospeševanje nabojev ni zadosten pogoj za sevanje. Vzemimo za primer električni tok v obroču, ki je priključen na baterijo. Obroč sam je pri tem negiben. Zaradi krožne oblike prevodnika pa se električni naboji pospešujejo v smeri proti središču obroča. Sistem je časovno neodvisen, in zaradi tega elektromagnetne energije ne oddaja na okolje. Naboji v sistemu se torej pospešujejo, vendar sistem zaradi destruktivne interference ne seva).
 
V kvantni teoriji electromagnetizma,<ref>{{Navedi splet|url=http://www.encyclopedia.com/science-and-technology/astronomy-and-space-exploration/astronomy-general/electromagnetic-spectrum|title=Electromagnetic Spectrum facts, information, pictures {{!}} Encyclopedia.com articles about Electromagnetic Spectrum|accessdate=2017-09-04|website=www.encyclopedia.com|language=en|archiveurl=https://web.archive.org/web/20170613005456/http://www.encyclopedia.com/science-and-technology/astronomy-and-space-exploration/astronomy-general/electromagnetic-spectrum|archivedate=13 June 2017|deadurl=no}}</ref> EMRelektromagnetno sevanje sestavljajo [[Foton|fotoni]], [[Osnovni delec|osnovni delci]], odgovornni za vse elektromagnetne interakcije.<ref>{{Navedi splet|url=https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/themes/physics/ekspong/|title=The Dual Nature of Light as Reflected in the Nobel Archives|accessdate=2017-09-04|website=www.nobelprize.org|archiveurl=https://web.archive.org/web/20170715170621/http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/themes/physics/ekspong/|archivedate=15 July 2017|deadurl=no}}</ref> Kvantni učinki so dodatni vir EMR, kot je na primer prehod elektronov na nižjo [[Energijski nivo|raven energije]] v atomarnem sevanju in pri sevanju [[Črno telo|črnega telesa]]. Energija fotonov je [[Kvantizacija|kvantizirana]] in je tem večja, tem višja je njih frekvenca. Ta odnos opisuje Planck-Einsteinova relacija ''E'' = ''hv''{{nowrap begin}}''E'' = ''hν''{{nowrap end}}, kjer ''E'' je energija fotona, ''ν'' njegova frekvenca'', h'' pa [[Planckova konstanta]]. En foton žarka gama na primer, lahko tako nosi ~100.000-krat več energije kot en foton vidne svetlobe.
 
Učinki EMR na kemijske spojine in biološke organizme so odvisni tako od moči sevanja kot od njegove frekvence. EM sevanja vidnih ali nižjih frekvenc (kot so vidna svetloba, infrardeče sevanje, mikrovalovi in radijski valovi), se imenujejo ''ne-ionizirajoča sevanja'', ker njihovi fotoni posamično nimajo dovolj energije, da ionizirajo atome ali molekule. Učinki te vrste sevanj na kemijske sisteme in živo tkivo so predvsem posledica za segrevanja zaradi prenosa energije mnogih fotonov. V nasprotju s tem imenujemo kratkovalovni UV ''[[Ionizirajoče sevanje|ionizirajoča sevanja]]'', saj imajo posamezni fotoni s tako visoko frekvenco dovolj energije, da ionizirajo molekule ali prekinejo [[Kemična vez|kemijske vezi]]. Ta sevanja so sposobna povzročiti [[Kemijska reakcija|kemične reakcije]] in poškodovati žive celice bolj jih preprosto ogrevanje, tako da so nevarnost za zdravje.
Vrstica 37:
Nasprotje temu je daljno EM polje, ki ga sestavlja ''sevanje'' , ki je brez oddajnika v smislu, da (za razliko od primera z električnim transformatorjem) oddajnik potrebuje za posredovanje teh sprememb v okolje moč, ne glede ali se poslani signal prejme takoj ali ne. Ta oddaljeni del elektromagnetnega polja ''je'' "elektromagnetno sevanje" (imenovan tudi daljno polje). Daljna polja se širijo (oddajajo), na da pri tem njih vir lahko vplival nanje. To sevanje je tako samostojno in neodvisno v smislu, da sta njegov obstoj in njegova energija, potem ko je zapustilo oddajnik, popolnoma neodvisna tako od oddajnika kot od sprejemnika. Količina energije, ki gre skozi površino okrog vira opisane krogle, se zaradi [[Ohranitev energije|ohranitve energije]] ne spreminja. Ker je površina sorazmerna s kvadratom oddaljenosti od vira, gostota moči EM sevanja vedno pada sorazmerno z obratnim kvadratom razdalje od vira; (tako imenovani obratni kvadratni zakon). Pri dipolih blizu vira (bližnje polje) je to drugače, moč pada sorazmerno inverzno tretji potenci razdalje,tako da do prenosa energije ''ne'' pride, namesto tega "na dolgo roko" zamre, energija pa se (kot rečeno) hitro se vrne v oddajnik, če je sprejemnik (na primer sekundarno navitje v transformatorju) ne absorbira.
 
Mehanizmi za nastanek daljnega polja (EMR) so drugačni kot pri bližnjem polju, gre druge postavke v Maxwellovih enačbah. Magnetni del v bližnjem polju je posledica tokov v viru, magnetno polje v EMR pa samo zaradi lokalne spremembe električnega polja. Podobno je električno polje v bližnjem polju neposredna posledica nabojev in njih ločevanja v viru, je v elektromagnetnem sevanju električno polje samo in edino posledica spremembe v lokalnem magnetnem polju. Procesi, po katerih pride do električnih in magnetnih polj, imajo drugačno odvisnost od razdalje, kot pa to velja za dipole pri električne in magnetne dipole pri bližnjih poljih. Iz tega razloga EM sevanje prevladuje po moči "daleč" od vira.
 
=== Model delcev in kvantna teorija ===