Câmpul electromagnetic este
Principalele caracteristici ale radiației electromagnetice sunt considerate a fi frecvența, lungimea de undă și polarizarea. Lungimea de undă depinde de viteza de propagare a radiației. Viteza grupului de propagare a radiației electromagnetice în vid este egală cu viteza luminii, în alte medii această viteză este mai mică. Viteza de fază a radiației electromagnetice în vid este, de asemenea, egală cu viteza luminii, în diferite medii poate fi fie mai mică, fie mai mare decât viteza luminii (principiul vitezei maxime a luminii nu este încălcat, deoarece viteza energiei și transferul de informații în orice caz nu depășește viteza luminii).
Electrodinamica se ocupă cu descrierea proprietăților și parametrilor radiațiilor electromagnetice.
Există diverse teorii care permit modelarea și cercetarea proprietăților și manifestărilor radiațiilor electromagnetice. Cea mai fundamentală dintre ele este electrodinamica cuantică, din care, prin intermediul unor simplificări, se pot obține în principiu toate teoriile enumerate mai jos, care sunt utilizate pe scară largă în domeniile lor. Pentru a descrie radiația electromagnetică de frecvență relativ joasă în regiunea macroscopică, de regulă, se utilizează electrodinamica clasică, bazată pe ecuațiile lui Maxwell, și există simplificări în aplicațiile aplicate. Pentru radiațiile optice (până în domeniul razelor X) se folosește optica (în special, optica undelor, când dimensiunile unor părți ale sistemului optic sunt apropiate de lungimile de undă; optica cuantică, când procesele de absorbție, emisie și împrăștiere a fotonilor sunt semnificative; optica geometrică - cazul limitativ al opticii ondulatorii, când lungimea de undă a radiației poate fi neglijată). Radiația gamma este cel mai adesea subiectul fizicii nucleare; din alte poziții, efectul radiației electromagnetice înradiologie.
Câteva caracteristici ale undelor electromagnetice din punctul de vedere al teoriei oscilațiilor și al conceptelor de electrodinamică:
- prezența a trei vectori reciproc perpendiculari (în vid): vectorul de undă, vectorul câmpului electricEși vectorul câmpului magneticH.
- Undele electromagnetice sunt unde transversale în care vectorii de intensitate a câmpului electric și magnetic oscileazăperpendicularpe direcția de propagare a undei, dar diferă semnificativ de undele pe apă și de sunet prin faptul că pot fi transmise dintr-un sursă către un receptor în acel număr și prin vid.
Domenii de radiații electromagnetice
Radiația electromagnetică este de obicei împărțită în intervale de frecvență (vezi tabelul). Nu există tranziții ascuțite între intervale, uneori se suprapun, iar granițele dintre ele sunt condiționate. Deoarece viteza de propagare a radiației este constantă, frecvența oscilațiilor sale este strict legată de lungimea de undă în vid.
| unde radio | Extra lung | mai mult de 10 km | mai puțin de 30 kHz | fenomene atmosferice. Curenți alternativi în conductori și fluxuri electronice (circuite oscilatorii). |
| Lung | 10 km - 1 km | 30 kHz - 300 kHz | ||
| Mediu | 1 km - 100 m | 300 kHz - 3 MHz | ||
| Mic de statura | 100 m - 10 m | 3 MHz - 30 MHz | ||
| Ultrascurt | 10 m - 1 mm | 30 MHz - 150 GHz | ||
| radiatii optice | Radiatii infrarosii | 1 mm - 780 nm | 150 GHz - 429 THz | Radiația moleculelor și atomilor în timpul termic și electricinfluențe. |
| Radiații vizibile | 780-380 nm | 429 THz - 750 THz | ||
| ultraviolet | 380 - 10 nm | 7,5×10 14 Hz - 3×10 16 Hz | Radiația atomilor sub influența electronilor accelerați. | |
| Radiații electromagnetice ionizante | Raze X | 10 - 5×10 -3 nm | 3×10 16 — 6×10 19 Hz | Procese atomice sub influența particulelor încărcate accelerate. |
| Gamma | mai mic de 5×10 −3 nm | mai mult de 6×10 19 Hz | Procese nucleare și spațiale, dezintegrare radioactivă. |
Radiția electromagnetică ionizantă. Acest grup include în mod tradițional razele X și radiațiile gamma, deși, strict vorbind, radiațiile ultraviolete și chiar lumina vizibilă pot ioniza atomii. Limitele regiunilor de raze X și radiații gamma pot fi determinate doar foarte condiționat. Pentru o orientare generală, se poate presupune că energia cuantelor de raze X se află în intervalul 20 eV - 0,1 MeV, iar energia cuantelor gamma este mai mare de 0,1 MeV. Într-un sens restrâns, radiația gamma este emisă de nucleu, iar radiația de raze X este emisă de învelișul atomic de electroni atunci când un electron este scos din orbite joase, deși această clasificare nu este aplicabilă radiațiilor dure generate fără participarea. de atomi și nuclee (de exemplu, radiația sincrotron sau bremsstrahlung).
unde radio
Datorită valorilor mari ale lui λ, propagarea undelor radio poate fi luată în considerare fără a ține cont de structura atomistică a mediului. Singurele excepții sunt cele mai scurte unde radio adiacente părții infraroșii a spectrului. În domeniul radio, proprietățile cuantice ale radiației au, de asemenea, un efect redus, deși încă trebuie luate în considerare, în special, atunci când descriu generatoarele cuantice șiamplificatoare cu gamă de centimetri și milimetri, precum și standarde de frecvență moleculară și timp, atunci când echipamentul este răcit la temperaturi de câțiva kelvin.
Undele radio sunt generate atunci când un curent alternativ cu frecvența corespunzătoare trece prin conductori. Dimpotrivă, o undă electromagnetică care trece prin spațiu excită un curent alternativ corespunzător acestuia în conductor. Această proprietate este utilizată în inginerie radio la proiectarea antenelor.
Furtunile sunt o sursă naturală de valuri în acest interval. Se crede că acestea sunt și sursa undelor electromagnetice staționare ale lui Schumann.