Elektromágneses sugárzás

Az elektromágneses sugárzás a lineáris energiaátadás egyik formájára utal . A fényben látható sugárzás elektromágneses sugárzás, de csak egy kis része a széles elektromágneses spektrumnak . Ennek a sugárzásnak egy vagy több részecske terjedése számos jelenséghez vezet, például csillapításhoz , abszorpcióhoz , diffrakcióhoz és fénytöréshez , vöröseltolódáshoz , interferenciához , visszhanghoz, elektromágneses interferenciához és biológiai hatásokhoz .

Az elektromágneses sugárzás lehet leírni egy korpuszkuláris módon , mint a terjedését fotonok ( bozon vektor az elektromágneses kölcsönhatás ), vagy egy hullámos módon , mint egy elektromágneses hullám . Mágneses mezőhöz kapcsolt elektromos mező formájában nyilvánul meg .

Az elektromágneses hullám és a foton

A fény a szem ember által látható elektromágneses sugárzást jelent . A rádióhullámok , a röntgen és a y szintén elektromágneses sugárzás.

A hullám-részecske kettősség miatt az elektromágneses sugárzás két kiegészítő módon modellezhető:

• elektromágneses hullám  : a sugárzás az elektromos és mágneses mezők változásának terjedése; egy spektrográf lehetővé teszi, hogy ezt a hullámot különféle hullámhosszúságú és frekvenciájú monokromatikus hullámokra bontsák , amelyeket aztán elemezni lehet;λ{\ displaystyle \ lambda}v{\ displaystyle \ nu}
• foton  : kvantummechanika társult a normál módok monokromatikus elektromágneses sugárzás egy részecske a tömeg zérus, és centrifugálás 1 nevezett foton amelynek energiája , ahol a Planck-állandó .E=hv{\ displaystyle E = h \ nu \,}h{\ displaystyle h}

A foton impulzusa egyenlő . o{\ displaystyle p}o=Evs.=hvvs.{\ displaystyle p = {\ frac {E} {c}} = {\ frac {h \ nu} {c}}}

Az elektromágneses hullám fotonjainak energiája konzerválódik, amikor különböző átlátszó közegeket kereszteznek (másrészt a fotonok egy bizonyos hányada elnyelhető).

Vákuumban az elektromágneses sugárzás és különösen a fény 299 792 458  m / s sebességgel halad . Ez a sebesség, az úgynevezett fény sebessége , és megjegyezte, c , az egyik alapvető fizikai állandók .

A hullámhossz egyenlő:

λ=vs.vv{\ displaystyle \ lambda = {\ frac {c _ {\ nu}} {\ nu}}}

vs.v{\ displaystyle c _ {\ nu}}hogy a fény sebessége a közegben figyelembe a frekvencia , a ( ahol a törésmutató a monokromatikus fényt frekvencia a közegben tekinthető). v{\ displaystyle \ nu}vs.v=vs./nemv{\ displaystyle c _ {\ nu} = c / n _ {\ nu}}nemv{\ displaystyle n _ {\ nu}}v{\ displaystyle \ nu}

Az a megállapítás, hogy a XIX .  Század végén a vákuumban a fény sebessége független a tárolótól, a relativitáselmélet kidolgozásához vezetett .

Tulajdonságok

• Bármely test, abszolút nulla feletti hőmérsékleten , -273,15 ° C vagy 0 K vagy -459,67 ° F, elektromágneses sugárzást bocsát ki, amelyet hősugárzásnak vagy fekete test sugárzásnak neveznek .
• Az elektromágneses sugárzást fogadó test egy részét visszaverheti, a többit elnyeli. Az elnyelt energia hőenergiává alakul, és hozzájárul ennek a testnek a hőmérséklet-emelkedéséhez.
• A nagy energiájú töltött részecske elektromágneses sugárzást bocsát ki:
  • amikor egy mágneses tér eltéríti: szinkrotron sugárzás  ; ezt a szinkrotron-sugárzást röntgenforrásként használják számos fizikai és biológiai kísérlethez (fényszálak a szinkrotron körül);
  • amikor más környezetbe kerül: ez a „  folyamatos fékező sugárzás  ”;
• A foton abszorpciója atomátmeneteket okozhat, vagyis olyan atomot gerjeszt, amelynek energiája az egyik elektronjának pályájának módosításával növekszik.
• Amikor egy gerjesztett atom visszatér az alapvető energiaállapotába, egy fotont bocsát ki, amelynek energiája (és ezért a frekvenciája) megfelel az atom két energiaállapota közötti különbségnek.
• Néhány elektromágneses sugárzás elegendő energiát hordoz ahhoz, hogy képes legyen elektronokat kinyerni az anyagból, amely aztán ionizáló sugárzás .
• Az elektromágneses spektrum ugyanazon területén a fotonok képesek elektron-lyuk párokat képezni a félvezetőkben (CCD elv). Rekombinációval az elektron és a lyuk fényt bocsát ki (diódák elve).
• A nukleáris reakciókat, például a hasadást , a fúziót és a bomlást , gyakran kíséri nagy energiájú fotonok kibocsátása, amelyeket γ sugaraknak ( gammasugaraknak ) neveznek .

Elektromágneses spektrum

Az elektromágneses spektrum az elektromágneses sugárzás bomlása hullámhossza , vagy ennek megfelelő frekvencia ( a terjedési egyenleten keresztül ) vagy fotonjai energiája szerint .

Történelmi okokból az elektromágneses hullámokra a frekvencia (vagy hullámhossz) tartományoktól függően különböző kifejezések utalnak. A hullámhossz csökkentésével ezek:

• a rádióhullámokat és radarhullámokat alacsony frekvenciájú elektromos áramok hozzák létre;
• az infravörös hullámokat , a látható fényt és az ultraibolya sugárzást az atomokban bekövetkező, a perifériás elektronokat érintő elektronikus átmenet, valamint hősugárzás hozza létre; az ultraibolya hullámok hatással vannak a bőrre (barnulás, leégés, bőrrák);
• a röntgensugarak a nagy energiájú elektronikus átmenetek során is előállíthatók . Például a radioaktivitás ( az atom elektronikus folyamatának átszervezése során kibocsátott fluoreszcens fotonok) generálja őket . Ellenőrzött előállításukat leggyakrabban elektronfékezéssel (röntgencső) vagy szinkrotron sugárzással (relativisztikus elektronnyaláb elhajlása ) hajtják végre . Szubanometrikus hullámhosszuk miatt lehetővé teszik a kristályok és molekulák diffrakciós vizsgálatát  ; a kemény röntgensugarak a nagyobb energiájú fotonoknak, a lágy röntgensugarak pedig az alacsonyabb energiájú fotonoknak felelnek meg ;
• a γ sugárzást a mag áramtalanításakor a radioaktivitás hozza létre. Ezért különösen radioaktív anyagok és atomreaktorok bocsátják ki őket. Energiájuk tehát átlagosan magasabb, mint X foton.

Megjegyzések és hivatkozások

1. Rayons Santé, „  Elektromágneses sugárzás (meghatározás)  ” , a www.rayons-sante.com oldalon (hozzáférés : 2014. október 30. ) .
2. Védelmi Hírszerző Ügynökség, „  Az elektromágneses sugárzás biológiai hatásai  ” (hozzáférés : 2019. október 24. )
3. elektromágneses hullámok az univ-paris1.fr oldalon 2013. december 8-án konzultáltak

Lásd is

Kapcsolódó cikkek

• Sávszélesség
• Radiometria , a sugárzás mértékegységei
• Atommag
• Foton
• Transzfer hősugárzás
• Az elektromágneses mezők biológiai és környezeti hatásai

Fizikai jelenségek

• Elektronikus átmenetek
• Nukleáris átmenetek
• Antennák

Alkalmazások

• Faraday ketrec
• Anechoic kamra
• Sugárzás-anyag kölcsönhatás
• Lézerek