1. Az elektromágneses hullámok keletkezésének fizikai alapjai, tulajdonságaik
a. Az elektromágneses hullámok keletkezésének fizikai alapjai
A változó elektromos mező változó mágneses mezőt hoz létre, a változó mágneses mező hatására pedig változó elektromos mezőt jön létre. A gyorsan változó mezők tehát egymást hozzák létre, ha ezek a térbe kikerülnek, akkor fénysebességgel haladnak.(Technikában ezt a jelenséget rezgőkörökbe hozzák létre. A rezgőkörben kondenzátor és tekercs van. A kondenzátor lemezei között elektromos mező, a tekercs körül mágneses mező alakul ki, ezek egymásban folyamatosan átalakulnak. Ha a kondenzátor lemezeit szétnyitjuk, vagy egyszerűen vezetékkel helyettesítjük antennát kapunk, akkor a mező a zárt körből kikerülve a térbe terjed tovább.
Természetben az atomi szinten történő folyamatok eredményeként jönnek létre az elektromágneses hullámok.)
b. Az elektromágneses hullámok tulajdonságai
- Kölcsönhatásra képes, tehát fizikai értelemben anyag.
- Egynemű közegben egyenes vonalban terjed.
- Terjedéséhez nincs szükség közvetítő közegre, tehát nem mechanikai hullám, mint pl. a
hang.
- Vákuumban terjedési sebessége 300 000 km/s
- Kettős természetű Ez azt jelenti, hogy rendelkezik részecske- és rendelkezik hullámtermészettel. A részecsketermészettel magyarázható pl a fotocella működése. ( Az elektromágneses hullám, mint részecskére úgy tekinthetünk, mint apró kis energiacsomagok- fénykvantumok, fotonok- mozgására. Minden fotonja E=h×f energiával rendelkezik, tehát E egyenesen arányos a fény frekvenciájával. Amikor a foton a fotocella fémernyőjébe becsapódik, átadja energiáját a fématom legkülső elektronjának, ami ennek hatására elhagyhatja az atomot, a térbe kerülve az elektromos mező hatására a pozitív pólus felé mozog.)A hullámtermészettel magyarázható pl. a fényvisszaverés, a fénytörés, az elhajlás.
2. A teljes elektromágneses spektrum(színkép)
A frekvencia (energia-)növekedésének sorrendjében:
mikrohullámok, rádióhullámok, infravörös hullámok, látható fény, ultraibolya fény,
röntgensugarak, gamma-sugarak, kozmikus sugarak
Infravörös-hullámokat hőhullámoknak is nevezzük, az ultraibolya sugárzás okozza, a bőrünk lebarnulását. A röntgensugarak nagy áthatolóképességűek, ezért pl, a gyógyászatban átvilágításra használják. A g-sugárzás az atommag-átalakulás közben keletkező elektromágneses hullám( A magátalakulást kísérő a-b- sugárzás viszont részecskesugárzás, hiszen He2+ és e- részecskéket tartalmaz.)