Co je elektromagnetické záření?

28/06/2022 Petr Kovanda 6 min read 404 Zobrazení elektromagnetické záření, mikrovlny, wifi

Elektromagnetické záření je druh energie, která je všude kolem nás a má mnoho podob, jako jsou rádiové vlny, mikrovlny, rentgenové záření a gama záření. Sluneční světlo je také formou elektromagnetické energie, ale viditelné světlo je pouze malou částí elektromagnetického spektra, které obsahuje široký rozsah vlnových délek. Píše server livescience.com.

KDY BYL OBJEVEN ELEKTROMAGNETISMUS?

Elektromagnetické vlny se tvoří, když se elektrické pole (zobrazeno červenými šipkami) spojí s magnetickým polem (zobrazeno modrou šipkoui). Magnetická a elektrická pole elektromagnetické vlny jsou kolmá na sebe a na směr vlny.

Lidé věděli o elektřině a magnetismu od starověku, ale podle historie nebyly tyto pojmy dobře pochopeny až do 19. století. Od fyzika Garyho Bedrosiana z Rensselaerova Polytechnického institutu v Troy, New York. V roce 1873 skotský fyzik James Clerk Maxwell ukázal, že tyto dva jevy byly propojeny a vyvinul jednotnou teorii elektromagnetismu. Studium elektromagnetismu se zabývá tím, jak elektricky nabité částice interagují mezi sebou navzájem as magnetickými poli.

Maxwell vyvinul soubor vzorců, nazývaných Maxwellovy rovnice, k popisu různých interakcí elektřiny a magnetismu. Přestože zpočátku existovalo 20 rovnic, Maxwell je později zjednodušil na pouhé čtyři základní. Jednoduše řečeno, tyto čtyři rovnice říkají následující:

Síla přitažlivosti nebo odpuzování mezi elektrickými náboji je nepřímo úměrná druhé mocnině vzdálenosti mezi nimi.
Magnetické póly přicházejí v párech, které se navzájem přitahují a odpuzují, stejně jako elektrické náboje.
Elektrický proud v drátu vytváří magnetické pole, jehož směr závisí na směru proudu.
Pohybující se elektrické pole vytváří magnetické pole a naopak.

JAK VZNIKÁ ELEKTROMAGNETISMUS?

Elektromagnetické záření vzniká, když je nabitá atomová částice, například elektron, urychlena elektrickým polem, což způsobí její pohyb. Pohyb vytváří oscilující elektrická a magnetická pole, která se pohybují v pravém úhlu k sobě, podle online kurzu fyziky a astronomie od PhysLink.com. Vlny mají určité vlastnosti, udávané jako frekvence, vlnová délka nebo energie.

Vlnová délka je vzdálenost mezi dvěma po sobě jdoucími vrcholy vlny, podle Korporátní Univerzity pro Výzkum atmosféry. Tato vzdálenost se udává v metrech nebo jejich zlomcích. Frekvence je počet vln, které se vytvoří za danou dobu.

Obvykle se měří jako počet vlnových cyklů za sekundu neboli hertz (Hz). Krátká vlnová délka znamená, že frekvence bude vyšší, protože jeden cyklus může projít za kratší dobu. Podobně delší vlnová délka má nižší frekvenci, protože dokončení každého cyklu trvá déle.

ČÁSTI ELEKTROMAGNETICKÉHO SPEKTRA

Elektromagnetické spektrum, od vln s nejvyšší frekvencí po nejnižší. Elektromagnetické spektrum je obecně rozděleno do sedmi oblastí, v pořadí klesající vlnové délky a rostoucí energie a frekvence: rádiové vlny, mikrovlny, infračervené, viditelné světlo, ultrafialové záření, rentgenové záření a gama záření.

Elektromagnetické záření pokrývá obrovský rozsah vlnových délek a frekvencí. Tento rozsah je známý jako elektromagnetické spektrum podle UCAR. Elektromagnetické spektrum je obecně rozděleno do sedmi oblastí v pořadí klesající vlnové délky a rostoucí energie a frekvence. Běžná označení jsou rádiové vlny, mikrovlny, infračervené (IR), viditelné světlo, ultrafialové (UV) světlo, rentgenové záření a gama záření.

Rádiové vlny

Rádiové vlny jsou v nejnižším rozsahu elektromagnetického spektra, s frekvencemi až asi 30 miliard hertzů nebo 30 gigahertzů (GHz) a vlnovými délkami většími než asi 0,4 palce (10 milimetrů). Rádio se používá především pro komunikaci, včetně hlasových, datových a zábavních médií.

Mikrovlny

Mikrovlny spadají do oblasti elektromagnetického spektra mezi rádiem a IR. Mají frekvence od přibližně 3 GHz do 30 bilionů hertzů nebo 30 terahertzů (THz) a vlnové délky přibližně 0,004 až 0,4 palce (0,1 až 10 mm). Mikrovlny se používají pro širokopásmovou komunikaci a radary, stejně jako jako zdroj tepla pro mikrovlnné trouby a průmyslové aplikace.

Infračervené záření

Infračervené záření je v rozsahu elektromagnetického spektra mezi mikrovlnami a viditelným světlem. IR má frekvence od přibližně 30 do 400 THz a vlnové délky přibližně 0,00003 až 0,004 palce (740 nanometrů až 100 mikrometrů). IR světlo je pro lidské oči neviditelné, ale při dostatečné intenzitě ho můžeme cítit jako teplo.

Viditelné světlo

Viditelné světlo se nachází uprostřed elektromagnetického spektra, mezi IR a UV. Má frekvence přibližně 400 až 800 THz a vlnové délky přibližně 0,000015 až 0,00003 palce (380 až 740 nanometrů). Obecněji je viditelné světlo definováno jako vlnové délky, které jsou viditelné pro většinu lidských očí.

Ultrafialové světlo

Ultrafialové světlo je rozsah elektromagnetického spektra mezi viditelným světlem a rentgenovým zářením. Má frekvence přibližně 8 × ¹⁰¹⁴ až 3 x ¹⁰¹⁶ Hz a vlnové délky přibližně 0,0000004 až 0,000015 palce (10 až 380 nanometrů). UV světlo je součástí slunečního záření, ale pro lidské oko je neviditelné. Má četné lékařské a průmyslové aplikace, ale může poškodit živou tkáň.

Rentgenové snímky

Rentgenové záření je zhruba rozděleno do dvou typů: měkké rentgenové záření a tvrdé rentgenové záření. Měkké rentgenové záření tvoří rozsah elektromagnetického spektra mezi UV a gama zářením. Měkké rentgenové záření má frekvence asi 3 × 10 ¹⁶ až 10 ¹⁸ Hz a vlnové délky asi 4 × 10 ⁻⁷ až 4 × 10 ⁻⁸ palce (100 pikometrů až 10 nanometrů). Tvrdé rentgenové záření zaujímá stejnou oblast elektromagnetického spektra jako záření gama. Jediný rozdíl mezi nimi je jejich zdroj: rentgenové záření je produkováno urychlujícími elektrony, zatímco gama záření je produkováno atomovými jádry.

Gama paprsky

Gama záření je v rozsahu spektra nad měkkým rentgenovým zářením. Gama-paprsky mají frekvence vyšší než asi 10 ¹⁸ Hz a vlnové délky menší než 4 × 10 ⁻⁹ palce (100 pikometrů). Gama záření způsobuje poškození živé tkáně, díky čemuž je užitečné pro zabíjení rakovinných buněk, když je aplikováno v pečlivě odměřených dávkách do malých oblastí. Nekontrolovaná expozice je však pro člověka extrémně nebezpečná.

ZAJÍMAVÉ ZDROJE:

Prozkoumejte dále elektromagnetické spektrum pomocí této interaktivní stránky z NASA.
Převádějte mezi vlnovou délkou a frekvencí a naučte se velikost různých elektromagnetických vln pomocí této kalkulačky z HyperPhysics, webové stránky hostované Georgia State University.
Přečtěte si průkopnické pojednání Jamese Clerka Maxwella z roku 1873 o elektřině a magnetismu online.

Zdroj: Livescience