تابش الکترومغناطیسی شکلی از انرژی است که در فضا و ماده به شکل امواج حرکت می کند. این امواج با طول موج، فرکانس و انرژی مشخص می شوند و نقش مهمی در جنبه های مختلف فیزیک، فناوری و زندگی روزمره دارند.
امواج الکترومغناطیسی نوسانات میدان های الکتریکی و مغناطیسی هستند که در فضا حرکت می کنند. برخلاف امواج مکانیکی، آنها برای انتشار نیازی به محیط ندارند، به این معنی که می توانند در خلاء حرکت کنند. این امواج در اثر حرکت ذرات باردار مانند الکترون ها ایجاد می شوند.
سرعت امواج الکترومغناطیسی در خلاء تقریباً \(3.00 \times 10^8\) متر در ثانیه است که به عنوان سرعت نور شناخته می شود. معادله ای که سرعت \(c\) ، طول موج \(\lambda\) و فرکانس \(f\) امواج الکترومغناطیسی را به هم مرتبط می کند:
\(c = \lambda f\)جایی که \(c\) سرعت نور، \(\lambda\) طول موج و \(f\) فرکانس موج است.
طیف الکترومغناطیسی همه انواع تابش های الکترومغناطیسی را در بر می گیرد، از پرتوهای گاما با طول موج های بسیار کوتاه تا امواج رادیویی با طول موج های بسیار بلند. این طیف از کوتاه ترین تا طولانی ترین طول موج به شرح زیر طبقه بندی می شود: اشعه گاما، اشعه ایکس، فرابنفش، نور مرئی، مادون قرمز، مایکروویو و امواج رادیویی.
هر دسته از طیف الکترومغناطیسی خواص و کاربردهای منحصر به فردی دارند، از تصویربرداری پزشکی با اشعه ایکس گرفته تا ارتباط با امواج رادیویی.
خواص کلیدی امواج الکترومغناطیسی عبارتند از:
امواج الکترومغناطیسی توسط بارهای شتاب دهنده، معمولاً الکترون ها تولید می شوند. هنگامی که یک الکترون شتاب می گیرد، میدان های الکتریکی و مغناطیسی مجاور خود را مختل می کند و امواجی را ایجاد می کند که به بیرون منتشر می شوند. این می تواند در پدیده های طبیعی مانند رعد و برق یا در منابع مصنوعی مانند آنتن ها رخ دهد.
هنگامی که امواج الکترومغناطیسی با ماده برخورد می کنند، چندین نتیجه ممکن است:
این فعل و انفعالات به خواص مواد و طول موج موج الکترومغناطیسی بستگی دارد.
امواج الکترومغناطیسی کاربردهای وسیعی دارند، از جمله:
یک آزمایش ساده برای نشان دادن ماهیت موجی نور، آزمایش دو شکاف است. با تابش نور از طریق دو شکاف با فاصله نزدیک و روی صفحه، یک الگوی تداخلی از نوارهای روشن و تاریک ایجاد می شود. این الگو رفتار موج نور، به ویژه پدیده های تداخل و پراش را نشان می دهد.
مثال دیگر تولید امواج رادیویی است که می توان آن را با یک مدار فرستنده رادیویی پایه AM نشان داد. این نشان می دهد که چگونه جریان های الکتریکی نوسانی در یک آنتن امواج الکترومغناطیسی تولید می کنند که می توانند توسط گیرنده رادیویی شناسایی شوند.
تابش الکترومغناطیسی طیف گسترده ای از امواج را در بر می گیرد، از پرتوهای گاما گرفته تا امواج رادیویی، که هر کدام دارای خواص و کاربردهای منحصر به فردی هستند. درک این امواج و تعامل آنها با ماده برای بسیاری از حوزه های علم، فناوری و زندگی روزمره اساسی است. از طریق آزمایش ها و مشاهدات ساده می توان رفتار این امواج را کشف و درک کرد.
