Elektromagnetische straling Definitie

Elektromagnetische straling is zelfvoorzienende energie met componenten van elektrische en magnetische velden. Elektromagnetische straling wordt gewoonlijk "licht", EM, EMR of elektromagnetische golven genoemd. De golven verspreiden zich door een vacuüm met de snelheid van het licht. De trillingen van de componenten van het elektrische en magnetische veld staan ​​loodrecht op elkaar en op de richting waarin de golf beweegt. De golven kunnen worden gekenmerkt op basis van hun golflengten, frequenties of energie.

Pakketten of quanta van elektromagnetische golven worden fotonen genoemd. Fotonen hebben nul rustmassa, maar ze zijn momentum of relativistische massa, dus ze worden nog steeds beïnvloed door zwaartekracht zoals normale materie. Elektromagnetische straling wordt uitgezonden wanneer geladen deeltjes worden versneld.

Het elektromagnetisch spectrum

Het elektromagnetische spectrum omvat alle soorten elektromagnetische straling. Van de langste golflengte / laagste energie tot de kortste golflengte / hoogste energie, de volgorde van het spectrum is radio, magnetron, infrarood, zichtbaar, ultraviolet, röntgenstralen en gammastralen. Een gemakkelijke manier om de volgorde van het spectrum te onthouden is het gebruik van de mnemonic "Rabbits Maten ikn Very Uongebruikelijk eXnadenkend Gardens."

• Radiogolven worden uitgezonden door sterren en worden door de mens gegenereerd om audiogegevens te verzenden.
• Microgolfstraling wordt uitgezonden door sterren en sterrenstelsels. Het is waargenomen met behulp van radioastronomie (inclusief magnetrons). Mensen gebruiken het om voedsel te verwarmen en gegevens te verzenden.
• Infraroodstraling wordt uitgezonden door warme lichamen, waaronder levende organismen. Het wordt ook uitgestoten door stof en gassen tussen sterren.
• Het zichtbare spectrum is het kleine deel van het spectrum waargenomen door menselijke ogen. Het wordt uitgestoten door sterren, lampen en enkele chemische reacties.
• Ultraviolette straling wordt uitgezonden door sterren, inclusief de zon. Gezondheidseffecten van overmatige blootstelling omvatten zonnebrand, huidkanker en staar.
• Hete gassen in het universum zenden röntgenstralen uit. Ze worden door de mens gegenereerd en gebruikt voor diagnostische beeldvorming.
• Het heelal zendt gammastraling uit. Het kan worden gebruikt voor beeldvorming, vergelijkbaar met hoe röntgenstralen worden gebruikt.

Ioniserende versus niet-ioniserende straling

Elektromagnetische straling kan worden gecategoriseerd als ioniserende of niet-ioniserende straling. Ioniserende straling heeft voldoende energie om chemische bindingen te verbreken en elektronen voldoende energie te geven om aan hun atomen te ontsnappen, waardoor ionen worden gevormd. Niet-ioniserende straling kan worden geabsorbeerd door atomen en moleculen. Hoewel de straling activeringsenergie kan leveren om chemische reacties te initiëren en bindingen te verbreken, is de energie te laag om elektronen te laten ontsnappen of te vangen. Straling die energieker is dan ultraviolet licht ioniseert. Straling die minder energiek is dan ultraviolet licht (inclusief zichtbaar licht) is niet-ioniserend. Ultraviolet licht met korte golflengte is ioniserend.

Ontdekkingsgeschiedenis

Golflengten van licht buiten het zichtbare spectrum werden vroeg in de 19e eeuw ontdekt. William Herschel beschreef infraroodstraling in 1800. Johann Wilhelm Ritter ontdekte ultraviolette straling in 1801. Beide wetenschappers detecteerden het licht met behulp van een prisma om zonlicht in de samenstellende golflengtes te splitsen. De vergelijkingen om elektromagnetische velden te beschrijven zijn ontwikkeld door James Clerk Maxwell in 1862-1964. Voorafgaand aan James Clerk Maxwell's verenigde theorie van elektromagnetisme, geloofden wetenschappers dat elektriciteit en magnetisme afzonderlijke krachten waren.

Elektromagnetische interacties

Maxwell's vergelijkingen beschrijven vier belangrijke elektromagnetische interacties:

1. De aantrekkingskracht of afstoting tussen elektrische ladingen is omgekeerd evenredig met het kwadraat van de afstand die ze scheidt.
2. Een bewegend elektrisch veld produceert een magnetisch veld en een bewegend magnetisch veld produceert een elektrisch veld.
3. Een elektrische stroom in een draad produceert een magnetisch veld zodat de richting van het magnetische veld afhankelijk is van de stroomrichting.
4. Er zijn geen magnetische monopolen. Magnetische polen komen in paren die elkaar aantrekken en afstoten net als elektrische ladingen.