משמעות גל אלקטרומגנטי (מהו, מושג והגדרה)

מהו גל אלקטרומגנטי:

גלים אלקטרומגנטיים הם השילוב של גלים בשדות חשמליים ומגנטיים המיוצרים על ידי מטענים נעים. כלומר, אילו אדוות בגלים אלקטרומגנטיים הם שדות חשמליים ומגנטיים.

יצירת גלים אלקטרומגנטיים מתחילה בחלקיק טעון. חלקיק זה יוצר שדה חשמלי המפעיל כוח על חלקיקים אחרים. ככל שהחלקיק מואץ, הוא מתנודד בשדה החשמלי שלו, שמייצר שדה מגנטי. לאחר תנועה, השדות החשמליים והמגנטיים הנוצרים על ידי החלקיק הטעון מנציחים את עצמם, פירוש הדבר ששדה חשמלי המתנודד כפונקציה של זמן יפיק שדה מגנטי ולהיפך.

מאפייני גלים אלקטרומגנטיים

גלים אלקטרומגנטיים מאופיינים ב:

• הם אינם זקוקים למדיום חומרי לצורך התפשטות: הם מתפשטים במדיום חומרי ובוואקום.
• הם נובעים מאותות אלקטרומגנטיים.
• הם גלים רוחביים: כיוון ההתפשטות מאונך לכיוון התנודה.
• הם תקופתיים בזמן ובמרחב: תנודות חוזרות על עצמן במרווחי זמן שווים.
• בוואקום מהירות התפשטותם של גלים אלקטרומגנטיים בכל תדר שהוא 3 x 10⁸ גברת.
• אורך הגל הוא המרחק בין שתי פסגות סמוכות בין גלים, המיועד באות היוונית lambda λ.
• תדר הגל הוא מספר המחזורים לזמן מסוים, הוא מתבטא בהרץ שמשמעותו מחזורים לשנייה.

סוגי גלים אלקטרומגנטיים

בהתאם לאורך הגל ולתדירות, גלים אלקטרומגנטיים מסווגים לסוגים שונים.

גלי רדיו

גלי הרדיו מאופיינים ב:

• תדרים בין 300 ג'יגה הרץ (GHz) ל -3 קילוהרץ (kHz);
• אורכי גל בין 1 מ"מ ל -100 ק"מ;
• מהירות של 300,000 קמ"ש.

גלי רדיו מלאכותיים משמשים בתקשורת לווינית ובטלקומוניקציה, בשידורי רדיו, במערכות מכ"ם וניווט וברשתות מחשבים.

גלי רדיו AM המשמשים באותות רדיו מסחריים הם בטווח התדרים שבין 540 ל 1600 קילוהרץ. הקיצור AM מתייחס ל"מודעת משרעת ". מצד שני, גלי רדיו FM נמצאים בטווח התדרים 88 עד 108 מגה-הרץ (MHz), והקיצור FM מתייחס ל"אפנון תדרים ".

גלי רדיו יכולים להיווצר באופן טבעי על ידי ברקים או תופעות אסטרונומיות אחרות.

מיקרוגל

מיקרוגל הם גלים אלקטרומגנטיים המאופיינים ב:

• תדרים בין 300 מגהרץ ל -300 ג'יגה הרץ;
• אורכי גל בין 1 מטר ל -1 מ"מ;
• הם נוסעים בוואקום במהירות האור.

הקידומת "מיקרו" מציינת שגלים אלה קצרים יותר מגלי רדיו. מיקרוגל משמש גם לשידורי טלוויזיה וטלקומוניקציה, בטלפונים אלחוטיים, ב מכשירי קשר, בתנורי מיקרוגל ובפלאפונים.

גלים אינפרא-אדום

גלים אינפרא אדום הם גלים אלקטרומגנטיים המאופיינים ב:

• תדרים בין 300 ג'יגה הרץ ל -400 טרהרץ (THz);
• אורכי גל בין 0.00074 ל -1 מ"מ.

ניתן לסווג גלי אינפרא אדום בתור:

• אינפרא אדום רחוק: בין 300 ג'יגה הרץ t 30 THz (1 מ"מ עד 10 מיקרומטר)
• האינפרא אדום האמצעי: בין 30 ל -120 THz (10 עד 2.5 מיקרומטר); י
• האינפרא אדום הקרוב: בין 120 ל -400 THz (2500 עד 750 ננומטר).

אור נראה

אור הוא גל אלקטרומגנטי המאופיין ב:

• תדרים שבין 400 ל- 790 THz.
• אורכי גל בין 390 ל- 750 ננומטר.
• מהירות של 300,000 קמ"ש.

אור נראה מיוצר על ידי רטט וסיבוב של אטומים ומולקולות, כמו גם על ידי מעברים אלקטרוניים בתוכם. צבעים מיוצרים ברצועה צרה של אורכי גל, כלומר:

• סגול: בין 380 ל -450 ננומטר;
• כחול: בין 450 ל 495 ננומטר;
• ירוק: בין 495 ל -570 ננומטר;
• צהוב: בין 570 ל -590 ננומטר;
• כתום: בין 590 ל- 620 ננומטר; י
• אדום: בין 620 ל- 750 ננומטר.

אור אולטרה סגול (UV)

הגל האלקטרומגנטי של אור אולטרה סגול מסווג כ;

• בקרבת UV: בין 300 ל -400 ננומטר;
• UV בינוני: בין 200 ל -300 ננומטר;
• UV רחוק: בין 200 ל 122 ננומטר; י
• UV קיצוני: בין 10 ל -122 ננומטר.

אור UV יכול לגרום לתגובות כימיות ולקרינה בחומרים רבים. ה UV קיצוני, יכול לגרום למינון של החומרים דרכם הוא עובר (קרינה מייננת). סוג זה של אור UV נחסם על ידי חמצן באטמוספירה ואינו מגיע לפני האדמה. אור UV בין 280 ל -315 ננומטר נחסם על ידי שכבת האוזון, ומונע את הנזק שהוא יכול לגרום ליצורים חיים. רק 3% מאור ה- UV הסולארי מגיע לכדור הארץ.

למרות שאור UV אינו נראה לבני האדם, אנו יכולים לחוש את השפעותיו על העור כאשר אנו משתזפים או נשרפים עקב חשיפה ממושכת לקרני השמש. השפעות מזיקות אחרות של אור UV הן סרטן, במיוחד סרטן העור. עם זאת, בני אדם וכל היצורים החיים המייצרים ויטמין D זקוקים לאור UV בטווח של 295-297 ננומטר.

צילומי רנטגן

צילומי רנטגן הם גלים אלקטרומגנטיים המאופיינים ב:

• אנרגיה בטווח של 100 eV עד 100,000 eV;
• תדרים בטווח של 30 פטרץ עד 30 אקסרץ;
• אורכי גל בין 0.01 ל -10 ננומטר.

לפוטונים של רנטגן מספיק אנרגיה כדי ליינן אטומים ולשבור קשרים מולקולריים, מה שהופך את סוג הקרינה הזה לפגוע ביצורים חיים.

קרני גמא

הגלים האלקטרומגנטיים של קרני הגמא מאופיינים ב:

• אנרגיות מעל 100 קילוואט;
• תדרים גדולים מ -10¹⁹ הרץ;
• אורכי גל פחות מ -10 פיקומטרים.

אלה הגלים בעלי האנרגיה הגבוהה ביותר, שהתגלה על ידי פול וילארד בשנת 1900 בעת חקר השפעות הקרינה הנפלטת על ידי הרדיו. הם מיוצרים על ידי חומרים רדיואקטיביים.