Elektromagnetisk strålning

Från Wikipedia
Hoppa till: navigering, sök
Strålning
Spectre.svg



Frekvensområde (EMS)



Typer av strålning efter sammansättning


Elektromagnetisk strålning (ems) är en vågrörelse som fortplantas i tid och rum. Strålningens utbredning beskrivs av Maxwells ekvationer och den består av ett elektriskt och ett magnetisk fält som oscillerar i rät vinkel mot varandra och mot rörelseriktningen.

Elektromagnetisk strålning uppträder i många vetenskapliga och tekniska områden, och har flera olika egenskaper, till exempel våg-partikeldualiteten med fotonen som energibärande kvantum. Där strålningens våg-natur är mer framträdande kan man synonymt använda elektromagnetisk våg. Det kan till exempel vara ljus som fortplantas i en optisk fiber eller mikrovågor som värmer mat i en mikrovågsugn.

Frekvensområden[redigera | redigera wikitext]

Elektromagnetiska strålningens viktigaste egenskap är dess frekvens, eller våglängd. I olika våglängdsområden kallar vi den elektromagnetiska strålningen för olika saker:

Synligt ljus[redigera | redigera wikitext]

Spektralfärger
Färg Våglängd Frekvens Energi per foton
Röd 620–740 nm 483,5–405,1 THz 1,9997–1,6755 eV
Orange  590–620 nm 508,1–483,5 THz 2,1014–1,9997 eV
Gul 570–590 nm 525,9–508,1 THz 2,1752–2,1014 eV
Grön 520–570 nm 576,5–525,9 THz 2,3843–2,1752 eV
Cyan 490–520 nm 611,8–576,5 THz 2,5303–2,3843 eV
Blå 450–490 nm 666,2–611,8 THz 2,7552–2,5303 eV
Violett 380–450 nm  788,9–666,2 THz  3,2627–2,7552 eV 

Elektromagnetisk strålning i våglängdsintervallet 400 - 700 nanometer kan uppfattas av människans öga. De kallas därför för synligt ljus. Vågor med något längre våglängder uppfattas av huden som värmestrålning.

Växelverkan[redigera | redigera wikitext]

Ems har energi och rörelsemängd som den kan få när den interagerar med materia. Den kan stråla från exempelvis strömledande kablar, antenner eller skärmar och är en effektförlust i de flesta fall förutom i fallet med antenner. Laddningar som accelereras utsänder ems. (jmf. ström).

Ems påverkar endast laddade partiklar och andra elektromagnetiska fält, genom superposition och icke-linjäritet. Det sista fallet är ovanligt och approximeras ofta bort i fysikaliska-tekniska beräkningar, eftersom det har ringa inverkan, medan superpositionsprincipen kan antingen förstärka eller ta bort strålningen (konstruktiv respektive destruktiv interferens).

Materia som placeras i ems absorberar energi från fältet och fältet får mindre energi. På mikronivå leder absorptionen ofta till att temperaturen höjs.

Utbredningshastigheten i vakuum är konstant och alltid lika med ljushastigheten. I material utbreds strålningen långsammare, olika för olika material och våglängd, se brytningsindex.

Som en grov tumregel växelverkar dessa vågor med föremål av ungefär samma storleksordning som vågens våglängd. Exempelvis kan radiovågor passera genom människokroppen utan att man ens märker dem och mikrovågor (med en våglängd på omkring 1 cm) tränger in några centimeter utan att stoppas av huden. För de kortare våglängderna, ultraviolett, röntgen- och gammastrålning, kan den höga energin hos fotonerna jonisera atomer. Dessa kallas joniserande strålning och kan bl a orsaka cancer.

Tekniska aspekter[redigera | redigera wikitext]

Kablar som leder känsliga signaler, till exempel Ethernetkablar som transporterar Internettrafik, är ofta tvinnade på ett symmetriskt sätt så att strålningen ska ta ut varandra genom destruktiv interferens. De ska också vara skyddade från andra ledningar. Genom att placera en kabel i en riktning och en annan i samma riktning men med motsatt strömriktning, tar fälten i princip ut varandra genom destruktiv interferens. Se figur 1.

kabel 1: <- - ============
kabel 2: - -> ============

kabel 1: - -> ============
kabel 2: - -> ============

a) Destruktiv interferens. E-fältet är i strömmarnas riktning och B-fältet är cirklar runt kablarna (ej utritade). Fälten tar approximativt ut varandra , .

b) Konstruktiv interferens. E-fältet är i strömmarnas riktning och B-fältet är cirklar runt kablarna (ej utritade). Fälten förstärker approximativt varandra, .

Figur 1. Ems. runt kablar. Om kablarna tvinnas omlott runt varandra blir approximationen bättre.

Se även[redigera | redigera wikitext]