Sākumā obligāti atkārto teorijas par mehāniskiem viļņiem un viļņu parādībām.
Elektromagnētiskie viļņi ir savstarpēji saistītas elektriskā lauka intensitātes \(E\) un magnētiskā lauka \(B\) svārstības, kas izplatās telpā.
Elektromagnētiskos viļņus izstaro elektriski lādētas daļiņas, kas kustas ar paātrinājumu, piemēram, svārstās vai maina kustības virzienu. Vienmērīgi un taisnvirzienā kustīgs lādiņš elektromagnētiskos viļņus neizstaro.
Svarīgi!
Atšķirībā no mehāniskajiem viļņiem, piemēram, skaņas viļņiem, kuru izplatīšanai ir nepieciešama vide, elektromagnētiskie viļņi var izplatīties arī vakuumā. Elektromagnētisko viļņu ātrums vakuumā ir aptuveni .
Elektromagnētiskajā vilnī elektriskā lauka intensitātes vektora un magnētiskā lauka indukcijas svārstības ir savstarpēji perpendikulāras un perpendikulāras viļņa izplatīšanās virzienam \(x\).
Šeit var apskatīt kustīgu Elektromagnētiskā viļņa modeli.
Elektromagnētisko viļņu garums vakuumā ir apgriezti proporcionāls tā frekvencei.
kur:
\(λ\) - viļņa garums, \(\mathrm{m}\)
\(c\) - elektromagnētisko viļņu izplatīšanās ātrums vakuumā
\(f\) - viļņa svārstību frekvence, \(\mathrm{Hz}\)
\(f\) - viļņa svārstību frekvence, \(\mathrm{Hz}\)
Elektromagnētiskajam vilnim pārejot no vienas vides citā, mainās tā izplatīšanās ātrums. Tā kā viļņa frekvenci nosaka viļņa avots, pārejot uz citu vidi, frekvence nemainās. Tāpēc, mainoties ātrumam, mainās arī viļņa garums:
Tā kā frekvence, vilnim pārejot no vienas vides citā, nemainās, viļņa garums konkrētajā vidē ir tieši proporcionāls viļņa izplatīšanās ātrumam: jo mazāks ir izplatīšanās ātrums, jo mazāks ir viļņa garums; jo lielāks ir izplatīšanās ātrums, jo lielāks ir viļņa garums.
Elektromagnētisko viļņu īpašības
Elektromagnētiskie viļņi ir šķērsviļņi, kas:
- atstarojas no šķēršļiem,
- lūst uz robežvirsmas starp divām vidēm
Elektromagnētiskajiem viļņiem piemīt viļņu īpašības:
- interference,
- difrakcija,
- polarizācija.
Dažādi avoti izstaro elektromagnētiskos viļņus ar atšķirīgiem viļņa garumiem, jo tajos notiek svārstības ar dažādām frekvencēm.
Televīzijas tornī esošais svārstību kontūrs izstaro radioviļņus, kuru garums ir mērāms metros.
Mobilā telefona antena izstaro mikroviļņus, kuru garums ir mērāms centimetros.
Kvēlojoša metāla atomi izstaro infrasarkano starojumu un redzamo gaismu, kuru garums ir mazāks par mikrometru.
Radioaktīva atoma kodols izstaro gamma starus, kuru garums ir mazāks par pikometru.
Visus elektromagnētiskos viļņus iedala pēc to viļņu garuma vakuumā vai frekvences. Izšķir \(8\) elektromagnētisko viļņu veidus, kuri ir parādīti attēlā.
Visi ķermeņi, kuru temperatūra ir augstāka par absolūto nulli, izstaro elektromagnētisko starojumu. Turklāt kosmosā EM starojums rodas arī citos procesos — piemēram, lādētu daļiņu kustībā vai kodolsintēzes reakcijās.
Elektromagnētiskie viļņi no dažādiem Visuma objektiem izplatās kosmiskajā telpā un sasniedz Zemi. Tie nes informāciju par procesiem tālajos objektos, kurus nav iespējams tieši sasniegt. Tā kā šis starojums bieži ir ļoti vājš, tā uztveršanai izmanto jutīgus instrumentus — optiskos teleskopus, radioteleskopus, detektorus un signālu pastiprinātājus.