รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าคืออะไร?

รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นพลังงานชนิดหนึ่งที่อยู่รอบตัวเราและมีหลายรูปแบบเช่นคลื่นวิทยุไมโครเวฟรังสีเอกซ์และรังสีแกมมา แสงแดดยังเป็นรูปแบบของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า แต่แสงที่มองเห็นได้เป็นเพียงส่วนเล็ก ๆ ของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งมีความยาวคลื่นที่หลากหลาย

แม่เหล็กไฟฟ้าถูกค้นพบเมื่อใด

ผู้คนรู้จักไฟฟ้าและแม่เหล็กมาตั้งแต่สมัยโบราณ แต่แนวคิดก็ไม่เป็นที่เข้าใจจนกระทั่งศตวรรษที่ 19ตามประวัติศาสตร์จากนักฟิสิกส์ Gary Bedrosian ของสถาบัน Polytechnic Rensselaer ในทรอยนิวยอร์ก ในปี 1873 นักฟิสิกส์ชาวสก็อตเจมส์เสมียนแมกซ์เวลล์แสดงให้เห็นว่าปรากฏการณ์ทั้งสองนั้นเชื่อมโยงกันและพัฒนาทฤษฎีแบบครบวงจรของแม่เหล็กไฟฟ้าตามเว็บไซต์ Science Science space.com- การศึกษาของแม่เหล็กไฟฟ้าเกี่ยวข้องกับการที่อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้ามีการโต้ตอบกันและกับสนามแม่เหล็ก

Maxwell พัฒนาชุดสูตรที่เรียกว่าสมการของ Maxwell เพื่ออธิบายการโต้ตอบที่แตกต่างกันของไฟฟ้าและแม่เหล็ก- แม้ว่าจะมีสมการเริ่มต้น 20 สมการ แต่ในภายหลัง Maxwell ทำให้พวกเขาง่ายขึ้นเพียงสี่คนพื้นฐาน ในแง่ง่ายสมการทั้งสี่นี้ระบุสิ่งต่อไปนี้:

• แรงของแรงดึงดูดหรือการขับไล่ระหว่างประจุไฟฟ้านั้นเป็นสัดส่วนผกผันกับสี่เหลี่ยมของระยะห่างระหว่างพวกเขา
• เสาแม่เหล็กมาเป็นคู่ที่ดึงดูดและขับไล่ซึ่งกันและกันมากที่สุดเท่าที่ค่าไฟฟ้าทำ
• หนึ่งกระแสไฟฟ้าในลวดสร้างสนามแม่เหล็กที่มีทิศทางขึ้นอยู่กับทิศทางของกระแสไฟฟ้า
• สนามไฟฟ้าที่เคลื่อนที่สร้างสนามแม่เหล็กและในทางกลับกัน

แม่เหล็กไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นอย่างไร?

รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นเมื่ออนุภาคอะตอมที่มีประจุเช่นอิเล็กตรอนถูกเร่งด้วยสนามไฟฟ้าทำให้มันเคลื่อนที่ได้ การเคลื่อนไหวก่อให้เกิดสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่มีการสั่นซึ่งเดินทางไปยังมุมที่เหมาะสมซึ่งกันและกันตามหลักสูตรฟิสิกส์ออนไลน์และดาราศาสตร์จากหลักสูตรphyslink.com- คลื่นมีลักษณะบางอย่างที่ได้รับเป็นความถี่ความยาวคลื่นหรือพลังงาน

ความยาวคลื่นคือระยะห่างระหว่างสองยอดเขาต่อเนื่องของคลื่นจากข้อมูลของ University Corporation for Atmospheric Research (UCAR)- ระยะทางนี้ได้รับเป็นเมตรหรือเศษส่วน ความถี่คือจำนวนคลื่นที่เกิดขึ้นในระยะเวลาที่กำหนด มันมักจะวัดเป็นจำนวนรอบคลื่นต่อวินาทีหรือเฮิร์ตซ์ (Hz) ความยาวคลื่นสั้นหมายความว่าความถี่จะสูงขึ้นเนื่องจากหนึ่งรอบสามารถผ่านในระยะเวลาที่สั้นกว่า ในทำนองเดียวกันความยาวคลื่นที่ยาวขึ้นมีความถี่ต่ำกว่าเนื่องจากแต่ละรอบจะใช้เวลานานกว่าจะเสร็จสมบูรณ์

ส่วนของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าคืออะไร?

การแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าครอบคลุมช่วงความยาวคลื่นและความถี่ขนาดใหญ่ ช่วงนี้เรียกว่าสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าตาม UCAR- สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าโดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็นเจ็ดภูมิภาคเพื่อลดความยาวคลื่นและเพิ่มพลังงานและความถี่ การกำหนดที่พบบ่อยคือคลื่นวิทยุ, ไมโครเวฟ, อินฟราเรด (IR), แสงที่มองเห็น, แสงอัลตราไวโอเลต (UV), รังสีเอกซ์และรังสีแกมมา

คลื่นวิทยุ

คลื่นวิทยุอยู่ในช่วงต่ำสุดของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่สูงถึงประมาณ 30 พันล้านเฮิร์ตซ์หรือ 30 กิกะเฮิร์ตซ์ (GHz) และความยาวคลื่นมากกว่า 0.4 นิ้ว (10 มิลลิเมตร) วิทยุใช้เป็นหลักสำหรับการสื่อสารรวมถึงสื่อเสียงข้อมูลและความบันเทิง

ไมโครเวฟ

ไมโครเวฟตกอยู่ในช่วงของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างวิทยุและ IR พวกเขามีความถี่จากประมาณ 3 GHz ถึง 30 ล้านล้านเฮิร์ตซ์หรือ 30 terahertz (THz) และความยาวคลื่นประมาณ 0.004 ถึง 0.4 นิ้ว (0.1 ถึง 10 มม.) ไมโครเวฟใช้สำหรับการสื่อสารและเรดาร์แบนด์วิดท์สูงเช่นเดียวกับแหล่งความร้อนสำหรับเตาอบไมโครเวฟและการใช้งานอุตสาหกรรม

อินฟราเรด

อินฟราเรดอยู่ในช่วงของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างไมโครเวฟและแสงที่มองเห็นได้ IR มีความถี่จากประมาณ 30 ถึง 400 THz และความยาวคลื่นประมาณ 0.00003 ถึง 0.004 นิ้ว (740 นาโนเมตรถึง 100 ไมโครเมตร) แสง IR นั้นมองไม่เห็นดวงตาของมนุษย์ แต่เราสามารถรู้สึกได้ว่ามันเป็นความร้อนหากความเข้มนั้นเพียงพอ

แสงที่มองเห็นได้

แสงที่มองเห็นได้พบได้ในช่วงกลางของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่าง IR และ UV มันมีความถี่ประมาณ 400 ถึง 800 THz และความยาวคลื่นประมาณ 0.000015 ถึง 0.00003 นิ้ว (380 ถึง 740 นาโนเมตร) โดยทั่วไปแสงที่มองเห็นจะถูกกำหนดให้เป็นความยาวคลื่นที่มองเห็นได้ด้วยดวงตาของมนุษย์ส่วนใหญ่

อัลตราไวโอเลต

แสงอัลตราไวโอเลตเป็นช่วงของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างแสงที่มองเห็นได้และรังสีเอกซ์ มีความถี่ประมาณ 8 × 10¹⁴ถึง 3 x 10¹⁶Hz และความยาวคลื่นประมาณ 0.0000004 ถึง 0.000015 นิ้ว (10 ถึง 380 นาโนเมตร) แสง UV เป็นส่วนประกอบของแสงแดด แต่มองไม่เห็นด้วยตามนุษย์ มีการใช้งานทางการแพทย์และอุตสาหกรรมมากมาย แต่สามารถทำลายเนื้อเยื่อที่มีชีวิตได้

รังสีเอกซ์

รังสีเอกซ์มีการจัดประเภทประมาณสองประเภท: รังสีเอกซ์อ่อนและรังสีเอกซ์แข็ง X-rays นุ่มประกอบช่วงของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่าง UV และ Gamma-rays รังสีเอกซ์อ่อนมีความถี่ประมาณ 3 × 10¹⁶ถึง 10¹⁸Hz และความยาวคลื่นประมาณ 4 × 10⁻⁷ถึง 4 × 10⁻⁸นิ้ว (100 picometers ถึง 10 นาโนเมตร) รังสีเอกซ์แข็งครอบครองพื้นที่เดียวกันของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นรังสีแกมม่า ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวระหว่างพวกเขาคือที่มาของพวกเขา: รังสีเอกซ์ผลิตโดยอิเล็กตรอนเร่งความเร็วในขณะที่รังสีแกมม่าผลิตโดยนิวเคลียสอะตอม

รังสีแกมม่า

รังสีแกมม่าอยู่ในช่วงของสเปกตรัมเหนือรังสีเอกซ์อ่อน รังสีแกมม่ามีความถี่มากกว่าประมาณ 10¹⁸Hz และความยาวคลื่นน้อยกว่า 4 × 10⁻⁹นิ้ว (100 picometers) รังสีแกมม่าทำให้เกิดความเสียหายต่อเนื้อเยื่อที่มีชีวิตซึ่งทำให้มีประโยชน์สำหรับการฆ่ามะเร็งเซลล์เมื่อใช้ในปริมาณที่วัดได้อย่างระมัดระวังไปยังภูมิภาคเล็ก ๆ แม้ว่าการเปิดรับที่ไม่สามารถควบคุมได้นั้นเป็นอันตรายอย่างยิ่งต่อมนุษย์

บทความนี้ได้รับการปรับปรุงเมื่อวันที่ 17 มีนาคม 2565 โดยผู้สนับสนุนด้านวิทยาศาสตร์สด Adam Mann

ทรัพยากรเพิ่มเติม

• สำรวจสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าต่อไปด้วยหน้าแบบโต้ตอบนี้จากนาซ่า
• แปลงระหว่างความยาวคลื่นและความถี่และเรียนรู้ขนาดของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่แตกต่างกันด้วยเครื่องคิดเลขนี้จาก Hyperphysics เว็บไซต์ที่โฮสต์โดย Georgia State University
• อ่าน James Clerk Maxwell'sป.ค. 1873 บทความเกี่ยวกับไฟฟ้าและแม่เหล็กออนไลน์

บรรณานุกรม

Sutter, P. (2021, 29 กันยายน)James Clerk Maxwell คือใคร? นักฟิสิกส์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่คุณไม่เคยได้ยินมาก่อนSpace.comhttps://www.space.com/who-was-james-clerk-maxwell-physicist

University Corporation เพื่อการวิจัยบรรยากาศศูนย์การศึกษาวิทยาศาสตร์ (2017)สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า (EM)-https://scied.ucar.edu/learning-zone/atmosphere/electromagnetic-spectrum

University Corporation เพื่อการวิจัยบรรยากาศศูนย์การศึกษาวิทยาศาสตร์ (2018)ความยาวคลื่น-https://scied.ucar.edu/learning-zone/atmosphere/wevelength

Walorski, P. (ND)เหตุใดอิเล็กตรอนจึงแผ่พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าเมื่อเร่งความเร็ว?physlink.com สืบค้น 17 มีนาคม 2565 จากhttps://www.physlink.com/education/askexperts/ae436.cfm