Fale · Fale elektromagnetyczne
Fale elektromagnetyczne
Natura fal elektromagnetycznych
Fala elektromagnetyczna to rozchodzące się zmiany pola elektrycznego i magnetycznego. W próżni pola są prostopadłe do siebie i do kierunku rozchodzenia się fali. Światło widzialne jest tylko częścią widma elektromagnetycznego.
Natura fal elektromagnetycznych
Fale elektromagnetyczne mogą rozchodzić się w próżni. Właśnie dlatego światło ze Słońca dociera do Ziemi przez przestrzeń kosmiczną.
Prędkość i zależności falowe
W próżni wszystkie fale elektromagnetyczne poruszają się z prędkością . Długość fali , częstotliwość i prędkość łączy zależność .
Prędkość i zależności falowe
Jeśli znasz częstotliwość fali, jej długość wyznaczysz z . W próżni podstaw ; w ośrodku użyj prędkości światła w tym ośrodku.
Przejście przez ośrodek
W ośrodku fala elektromagnetyczna rozchodzi się wolniej niż w próżni. Współczynnik załamania opisuje ten stosunek. Na granicy ośrodków częstotliwość pozostaje stała, zmieniają się prędkość i długość fali.
Przejście przez ośrodek
Podczas załamania częstotliwość nie zmienia się, bo jest ustalana przez źródło. Z zależności wynika więc, że długość fali zmienia się razem z prędkością.
Widmo elektromagnetyczne i zastosowania
Widmo obejmuje fale radiowe, mikrofale, podczerwień, światło widzialne, ultrafiolet, promieniowanie rentgenowskie i gamma. Wraz ze wzrostem częstotliwości długość fali maleje, a energia fotonu rośnie. Zakresy są umowne; mikrofale zalicza się często do fal radiowych.
Widmo elektromagnetyczne i zastosowania
Antena nadawcza może wytwarzać fale elektromagnetyczne, a odbiorcza wykrywa je. Rozmiar anteny dobiera się do długości fali; w prostym dipolu rezonans występuje, gdy jego długość jest rzędu połowy długości fali.
Widmo elektromagnetyczne i zastosowania
Atmosfera nie przepuszcza jednakowo wszystkich długości fal. Warstwa ozonowa pochłania znaczną część szkodliwego ultrafioletu, a światło widzialne i część fal radiowych docierają do powierzchni.
Pomiar prędkości światła
Pomiary Rømera i Fizeau pokazały, że prędkość światła jest skończona. Rømer wykorzystał opóźnienia zaćmień księżyca Jowisza, a Fizeau — drogę światła między aparaturą na Ziemi.
Pomiar prędkości światła
W pomiarze Fizeau czas przelotu światła porównywano z ruchem obracającego się koła zębatego. Zmiana położenia koła pozwalała oszacować czas podróży i prędkość światła; szczegóły obliczeń zależą od geometrii układu.
Najważniejsze zależności
Nie utożsamiaj prędkości fali w ośrodku z , które oznacza prędkość w próżni. Przy przejściu przez granicę ośrodków częstotliwość jest stała, a długość fali dostosowuje się do nowej prędkości.