تابش الکترومغناطیسی

(تغییرمسیر از امواج الکترومغناطیسی)

تابش الکترومغناطیسی پدیده‌ای موجی است که در فضا منتشر می‌شود و از میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی ساخته شده‌است. این دو میدان در حال انتشار، برهم عمود، و در موج عرضی، بر جهت پیش‌روی موج نیز عمود هستند.

موج الکترومغناطیسی نوعی موج عرضی پیش‌رونده است که از میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی ساخته شده‌است. این شکل موجی را نشان می‌دهد که از چپ به راست می‌رود. میدان الکتریکی در صفحهٔ عمودی و میدان مغناطیسی در صفحهٔ افقی هستند.

به بخشی از امواج الکترومغناطیسی، نور می‌گویند، گرچه نور مرئی تنها بخش کوچکی از گسترهٔ امواج الکترومغناطیسی است. امواج الکترومغناطیسی بر حسب بسامدشان به نام‌های گوناگونی خوانده می‌شوند: امواج رادیویی، ریزموج، فروسرخ (مادون قرمز)، نور مرئی، فرابنفش، پرتو ایکس و پرتو گاما. این نام‌ها به ترتیب افزایش بسامد (فرکانس) مرتب شده‌اند. تغییر در اندازه یا موقعیت بار الکتریکی، باعث پدید آمدن و انتشار موج الکترومغناطیسی می‌شود.

ماهیت فیزیکی

ویرایش

نخستین بار، ماکسول موج الکترومغناطیسی را پیش‌بینی کرد و سپس هاینریش هرتز آن را با آزمایش نشان داد. ماکسول پس از تکمیل نظریهٔ الکترومغناطیس، از معادلات این نظریه، شکلی از معادلهٔ موج را به دست آورد و نشان داد که میدان‌های الکترومغناطیسی موج‌گونه رفتار می‌کنند. بر پایه معادلات ماکسول، سرعت انتشار امواج الکترومغناطیسی، برابر با سرعت نور است، بنابراین او نتیجه گرفت که نور هم باید موج الکترومغناطیسی باشد.[۱]

 
طیف الکترومغناطیسی

بر پایه معادلات ماکسول، میدان الکتریکی متغیر با زمان باعث پدید آمدن میدان مغناطیسی متغیر با زمان می‌شود و برعکس؛ بنابراین اگر یک میدان الکتریکی متغیر، میدان مغناطیسی بسازد، آن میدان مغناطیسی نیز میدان الکتریکی متغیر می‌سازد، و این‌گونه موج الکترومغناطیسی ساخته می‌شود و پیش می‌رود.

نظریهٔ الکترودینامیک کوانتومی، برهم‌کنش تابش الکترومغناطیسی و ماده را توصیف می‌کند.

طیف الکترومغناطیسی

ویرایش

امواج الکترومغناطیسی بر حسب بسامدشان به نام‌های گوناگونی خوانده می‌شوند: امواج رادیویی، ریزموج، فروسرخ (مادون قرمز)، نور مرئی، فرابنفش، پرتو ایکس و پرتو گاما. این نام‌ها به ترتیب افزایش بسامد مرتب شده‌اند.

از بسامد تا بسامد نام طیف بسامدی به انگلیسی
۳۰ اگزاهرتز ۳۰۰ اگزاهرتز پرتو گاما
۳ اگزاهرتز ۳۰ اگزاهرتز پرتو ایکس سخت HX
۳۰ پتاهرتز ۳ اگزاهرتز پرتو ایکس نرم SX
۳ پتاهرتز ۳۳ پتاهرتز پرتو فرابنفش دور EUV
۷۵۰ تراهرتز ۳ پتاهرتز پرتو فرابنفش نزدیک NUV
۴۰۰ تراهرتز ۷۵۰ تراهرتز نور مرئی
۲۱۴ تراهرتز ۴۰۰ تراهرتز فروسرخ نزدیک NIR
۱۰۰ تراهرتز ۲۱۴ تراهرتز موج کوتاه فروسرخ SIR
۳۷٫۵ تراهرتز ۱۰۰ تراهرتز موج متوسط فروسرخ MIR
۲۰ تراهرتز ۳۷٫۵ تراهرتز موج بلند فروسرخ HIR
۳۰۰ گیگاهرتز ۲۰ تراهرتز فروسرخ بسیار دور FIR
۳۰ گیگاهرتز ۳۰۰ گیگاهرتز بسامد مافوق بالا (ریزموج) EHF
۳ گیگاهرتز ۳۰ گیگاهرتز بسامد بسیار بالا (ریزموج) SHF
۳۰۰ مگاهرتز ۳ گیگاهرتز بسامد فرابالا (ریزموج) UHF
۳۰ مگاهرتز ۳۰۰ مگاهرتز بسامد خیلی بالا (ریزموج) VHF
۳ مگاهرتز ۳۰ مگاهرتز بسامد بالا (ریزموج) HF
۳۰۰ کیلوهرتز ۳ مگاهرتز بسامد متوسط (ریزموج) MF
۳۰ کیلوهرتز ۳۰۰ کیلوهرتز بسامد پایین (ریزموج) LF
۳ کیلوهرتز ۳۰ کیلوهرتز بسامد خیلی پایین (ریزموج) VLF
۳۰۰ هرتز ۳ کیلوهرتز بسامد در حد صوت (بسامد صدا) VF
۳۰ هرتز ۳۰۰ هرتز بسامد بسیار پایین ELF[۲]

تابش خورشید و زمین

ویرایش
 
بیشینهٔ تابش بر اساس قانون پلانک در گسترهٔ دماهای زمینی و خورشیدی

خورشید، این رآکتور گرما-هسته‌ای بزرگ، در سراسر طیف الکترومغناطیسی تابش می‌کند. از پرتوهای x و پرتوهای کیهانی گرفته تا موج‌های رادیویی به طول موج‌هایی تا ۱۵m یا بیشتر. اما چون سطح آن داغ است (۶٬۰۰۰ سانتی‌گراد)، بیشتر انرژی آن در طول موج‌های نسبتاً کوتاه (فرابنفش، مرئی و فروسرخ نزدیک) است و مقدار بیشینهٔ تابش در طول موج نزدیک به ۰٫۵ میکرومتر گسیل می‌شود. افزون بر این، پرتوهای فروسرخ خورشید نیز برای ما منبع گرما بشمار می‌آیند.

بر پایهٔ فرمول‌های تابش پلانک، انرژی گسیل‌شده از جسمی با دمایی برابر با دمای زمین نیز باید در محدوده فروسرخ باشد و طول موج‌های این تابش نیز تقریباً در محدودهٔ ۱۰ میکرومتر متمرکز است.

از آنجا که زمین همواره در حالت شبه‌ترازمندی است، به همان اندازه که از خورشید انرژی دریافت می‌کند، با تابش LW به فضا انرژی از دست می‌دهد. به این ترتیب، مناسب‌ترین شرایط برای زیست موجودات زنده در این کرهٔ خاکی فراهم می‌شود.

جستارهای وابسته

ویرایش

منابع

ویرایش
  1. Ivan Tolstoy, James Clerk Maxwell, A Biography (Chicago: University of Chicago Press, 1983)
  2. http://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_radiation
  • David J. Griffiths (۱۹۸۹Introduction to Electrodynamics (2nd Edition)، Prentice Hall