Elektromagneettinen säteily

Sähkömagneettisen säteilyn viittaa muotoon lineaarinen energian siirto . Valo näkyvä säteily on sähkömagneettista säteilyä, mutta on vain pieni osa laaja sähkömagneettisen spektrin . Tämän yhden tai useamman hiukkasen säteilyn leviäminen aiheuttaa monia ilmiöitä, kuten vaimennus , absorptio , diffraktio ja taittuminen , punasiirtymä , häiriöt , kaiut, sähkömagneettiset häiriöt ja biologiset vaikutukset .

Sähkömagneettinen säteily voidaan kuvattu solususpension tavalla kuin eteneminen fotonien ( bosoni vektori sähkömagneettinen vuorovaikutus ), tai aaltoileva tavalla kuin sähkömagneettinen aalto . Se ilmenee magneettikenttään kytketyn sähkökentän muodossa .

Sähkömagneettinen aalto ja fotoni

Valo tarkoitetaan näkyvää sähkömagneettista säteilyä, jonka silmä ihmisen. Radioaallot , X-ray ja γ ovat myös sähkömagneettista säteilyä.

Aaltopartikkelien kaksinaisuuden vuoksi sähkömagneettista säteilyä voidaan mallintaa kahdella toisiaan täydentävällä tavalla:

• sähkömagneettinen aalto  : säteily on sähkö- ja magneettikenttien vaihtelun leviäminen; spektrografi avulla tämä aalto voidaan jakaa alas monokromaattista aallot eri aallonpituuksilla ja taajuuksia , jotka voidaan sitten analysoida;λ{\ displaystyle \ lambda}v{\ displaystyle \ nu}
• fotoni  : kvanttimekaniikan assosioituu Normaalimoodeista monokromaattista sähkömagneettisen säteilyn partikkelin massaa nolla ja spin 1 kutsutaan fotonin , jonka energia on jossa on Planckin vakio .E=hv{\ displaystyle E = h \ nu \,}h{\ displaystyle h}

Fotonin impulssi on yhtä suuri kuin . s{\ displaystyle p}s=Evs.=hvvs.{\ displaystyle p = {\ frac {E} {c}} = {\ frac {h \ nu} {c}}}

Sähkömagneettisen aallon fotonien energia säilyy ylittäessään erilaisia ​​läpinäkyviä väliaineita (toisaalta tietty osa fotoneista voidaan absorboida).

Alipaineessa sähkömagneettinen säteily ja erityisesti valo liikkuu nopeudella 299 792 458  m / s . Tämä nopeus, jota kutsutaan valon nopeudeksi ja joka on merkitty c: ksi , on yksi fyysisistä vakioista .

Aallonpituus on yhtä suuri kuin:

λ=vs.vv{\ displaystyle \ lambda = {\ frac {c _ {\ nu}} {\ nu}}}

vs.v{\ displaystyle c _ {\ nu}}on valon nopeus taajuudelle huomioon otetussa väliaineessa , jossa (joka on tarkasteltavan väliaineen yksivärisen taajuusvalon taitekerroin ). v{\ displaystyle \ nu}vs.v=vs./eiv{\ displaystyle c _ {\ nu} = c / n _ {\ nu}}eiv{\ displaystyle n _ {\ nu}}v{\ displaystyle \ nu}

Toteamus, lopussa on XIX : nnen  vuosisadan valon nopeus tyhjiössä on riippumaton loppusijoituslaitoksen on johtanut kehitystä teorian suhteellisuusteoria .

Ominaisuudet

• Mikä tahansa keho, jonka lämpötila on absoluuttisen nollan yläpuolella , joko -273,15 ° C tai 0 K tai -459,67 ° F, lähettää sähkömagneettista säteilyä, jota kutsutaan lämpösäteilyksi tai mustan ruumiin säteilyksi .
• Sähkömagneettista säteilyä vastaanottava kappale voi heijastaa osan siitä ja absorboida loput. Imeytynyt energia muuttuu lämpöenergiaksi ja myötävaikuttaa kehon lämpötilan nousuun.
• Varattu hiukkanen, jolla on paljon energiaa, lähettää sähkömagneettista säteilyä:
  • kun se taipuu magneettikentällä: se on synkrotronisäteily  ; tätä synkronisäteilyä käytetään röntgenlähteenä monissa fysiikan ja biologian kokeissa (valojonot synkrotronin ympärillä);
  • kun se tulee eri ympäristöön: se on "  jatkuva jarrutussäteily  ";
• Fotonin absorptio voi aiheuttaa atomissiirtymiä, ts. Innostaa atomia, jonka energia kasvaa yhden elektroninsa kiertoradan modifikaatiosta.
• Kun viritetty atomi palaa perusenergiatilaansa, se lähettää fotonin, jonka energia (ja siten taajuus) vastaa atomin kahden energiatilan välistä eroa.
• Jotkut sähkömagneettiset säteilyt kuljettavat tarpeeksi energiaa, jotta ne voivat erottaa elektroneja aineesta, joka sitten on ionisoivaa säteilyä .
• Samalla sähkömagneettisen spektrin alueella fotonit pystyvät muodostamaan elektroni-reikäparit puolijohteissa (CCD-periaate). Yhdistämällä elektroni ja reikä lähettävät valoa (diodien periaate).
• Ydinreaktioihin, kuten fissio , fuusio ja hajoaminen , liittyy usein korkeaenergisten fotonien emissio, jota kutsutaan y- säteiksi ( gammasäteiksi ).

Sähkömagneettinen spektri

Sähkömagneettisen spektrin on hajoaminen sähkömagneettisen säteilyn mukaan sen aallonpituuden , tai vastaavasti, sen taajuus ( kautta etenemisen yhtälö) tai energia sen fotonit .

Historiallisista syistä sähkömagneettisiin aaltoihin viitataan eri termeillä taajuus- (tai aallonpituusalueiden) mukaan. Pienentämällä aallonpituutta ne ovat:

• radioaallot ja tutka-aaltoihin tuotetaan alhaisen taajuuden sähkövirtoja;
• infrapuna- aallot , näkyvä valo ja ultraviolettisäteily syntyvät atomien elektronisilla siirtymillä, joihin liittyy perifeeriset elektronit, sekä lämpösäteilyllä; ultraviolettiaalloilla on vaikutuksia ihoon (parkitus, auringonpolttama, ihosyöpä);
• röntgenkuvat voidaan myös valmistaa aikana elektronien siirtymistä paljon energiaa. Ne syntyvät esimerkiksi radioaktiivisuuden ( atomin elektronisen prosessoinnin uudelleenjärjestäytyessä syntyvien fluoresenssifotonien ) avulla. Niiden hallittu sukupolvi suoritetaan useimmiten elektronijarrutuksella (röntgenputki) tai synkrotronisäteilyllä (relativistisen elektronisuihkun taipuma). Alananometrisen aallonpituudensa ansiosta ne mahdollistavat kiteiden ja molekyylien tutkimuksen diffraktiolla  ; kovat röntgensäteet vastaavat korkeamman energian fotoneja ja pehmeät röntgensäteet pienemmän energian fotoneja;
• γ säteily tuotetaan radioaktiivisuus, kun de-energisointi on ydin. Siksi niitä päästävät erityisesti radioaktiiviset materiaalit ja ydinreaktorit. Niiden energia on siis keskimäärin suurempi kuin X fotonia.

Huomautuksia ja viitteitä

1. Rayons Santé, “  Sähkömagneettinen säteily (määritelmä)  ” , www.rayons-sante.com (käytetty 30. lokakuuta 2014 ) .
2. Puolustustiedustelupalvelu, "  Sähkömagneettisen säteilyn biologiset vaikutukset  " (käyty 24. lokakuuta 2019 )
3. Sähkömagneettiset aallot , sivustolla univ-paris1.fr, haettu 8. joulukuuta 2013

Katso myös

Aiheeseen liittyvät artikkelit

• Kaistanleveys
• Radiometria , säteilyn mittayksiköt
• Atomituuma
• Fotoni
• Siirrä lämpösäteilyä
• Sähkömagneettisten kenttien biologiset ja ympäristövaikutukset

Fyysiset ilmiöt

• Elektroniset siirtymät
• Ydinsiirtymät
• Antennit

Sovellukset

• Faradayn häkki
• Kaiuton kammio
• Säteily-aineen vuorovaikutus
• Laserit