Електромагнетско зрачење — разлика између измена

[[Датотека:Onde electromagnetique.svg|thumb|400п|Електромагнетни таласи од којих се састоји електромагнетна радијација се могу приказати као самопропагирајући [[Трансверзални талас|трансверзално осцилирајући талас]] електричног и магнетног поља. Овај дијаграм приказује раван линеарности полиризованогполаризованог ЕМР таласа који се пропагира слева надесно. Електрично поље је у вертикалној равни а магнетно поље у хоризонталној равни. Електрично и магнетно поље у ЕМР таласима су увек у фази и стоје на 90 степени једно наспрам другог.]]

* Електромагнетно зрачење је комбинација осцилујућег електричног и магнетног поља таласа. Максвелова теорија је предвидела постојање електромагентскихелектромагнетних таласа, као и то да су светлосни таласи само један облик електромагнетних таласа. Свако наелектрисање промјеном брзине кретања генерише електромагнетно поље. Ова информација се простире кроз простор брзином светлости и особине одговарајућег електромагнетног таласа су директно везане за динамику промене кретања наелектрисања.

Средином [[19. век]]а велики изазов су представљали [[светлост]], [[магнетизам]] и [[електрицитет]]. Претходног века [[Томас Јанг]] је измерио [[таласна дужина|таласну дужину]] светлости, [[Вилијам Гилберт]] је открио поларност [[магнет]]а<ref name="Heathcote">{{cite journal|last=Heathcote|first=Niels H. de V. |doi=10.1080/00033796700203316 |volume=23 |issue=4 |title = The early meaning of ''electricity'': Some ''Pseudodoxia Epidemica'' – I |journal=[[Annals of Science]] |year=1967|pages=261}}</ref> и бројни истраживачи су експериментисали с новим открићем – електрицитетом. [[Џејмс Клерк Максвел|Максвел]] је [[1865]]. теоретски описао електромагнетнкеелектромагнетне таласе, али није било познато како настају, иако је према Максвелу до тога требало да долази треперењем [[електрична струја|електричне струје]].<ref>{{cite web|url=http://www-history.mcs.st-and.ac.uk/HistTopics/Knots_and_physics.html |title = Topology and Scottish mathematical physics |publisher=University of St Andrews |accessdate=9. 9. 2013}}</ref><ref>{{cite journal|doi=10.1109/6.123329 |last=Nahin|first=P. J.|journal=Spectrum, IEEE |volume =29 |issue =3 |year=1992|title = Maxwell's grand unification|pages=45}}</ref><ref name="ADTEF">{{cite journal|last=Maxwell|first=James Clerk |title = A dynamical theory of the electromagnetic field |url=http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/19/A_Dynamical_Theory_of_the_Electromagnetic_Field.pdf |format=PDF |journal=Philosophical Transactions of the Royal Society of London |volume=155 |year=1865|bibcode=1865RSPT..155..459C |doi=10.1098/rstl.1865.0008|pages=459-512}}</ref>

Ако се у некој тачки простора створи промјенљиво магнетно поље оно ће у суседној тачки индуковати вртложно електрично поље које је такође промјенљиво. Оно ће индуковати вртложно магнетно поље, а ово вртложно електрично поље, итд. На тај начин настаје електромагнетни талас. Процес ширења промјенљиво електромагентскогелектромагнетног поља кроз простор назива се електромагентскиелектромагнетни талас.

Као што осцилујућа електрична струја у проводнику може да произведе електромагнетни талас, такав талас такође може да у неком проводнику индукује електричну струју исте осцилације, на тај начин омогућавајући трансфер информације од емитора ка пријемнику, што је основ свих бежичних комуникација. У [[вакуум]]у се електромагнетни таласи простиру [[Брзина светлости|брзином светлости]], док се при проласку кроз [[гас]]ове или [[течност]]и делови спектра могу апсорбовати, односно расипати при хаотичном кретању честица услед ефекта ексцитације атома, при чему талас престаје да се креће праволинискиправолинијски па је перцепција да се креће спорије од брзине светлости.

Ако се таласни учинак шири брзином -{''v''}-, а поље се мења фреквенцијом ''ν'', одговарајућа дужина таласа ''λ'' износи: <math> \lambda = \frac{v}{\nu} </math> Средство које испуњава простор активно учествује у ширењу електромагнетних таласа. Оно се опире продирању таласа. Зато се талас у средству шири мањом брзином него у празном простору. Ако је брзина електромагнетног таласа у вакууму ''c₀'', а у простору испуњеном неким средством -{''c''}-, њихов однос: <math> n = \frac{c_0}{c} </math> одређује [[индекс преламања]]. Ако је средство у простору [[Специфична електрична проводљивост|електрично проводно]], у њему под утицајем електромагнетних таласа настају електричне струје. Талас губи на енергији и пригушује се. Настале електричне струје произведу са своје стране таласе те настаје збирни таласни учинак, који се шири мањом брзином него у средству без губитака. У проводним средствима мора се разликовати брзина ширења процеса стварања таласа или брзина чела таласа (групна брзина) од брзине таласног учинка (фазна брзина). Чело таласа шири се увек брзином светлости, а фазна је брзина мања ако средство троши енергију таласа. Чим средство троши енергију таласа, он се при продирању кроз проводно средство [[Пригушење|пригушује]] и његове [[амплитуда|амплитуде]] опадају. Удаљеност на којој се оне смање на 37% свог првотног износа зове се дубина продирања таласа. Она зависи од електричних и магнетних својстава средства и од фреквенције. Дубина продирања телевизијског таласа у морској води износи тек неколико центиметара. Када талас дође на границу између два средстава, друго средство се опире његовом продирању. Талас се једним делом [[Рефлексија|рефлектује]] назад у прво средство, а други део наставља ширење у другом средству. Талас остварује [[притисак]] на друго средство. Тај притисак је врло мали јер је [[густина енергије]] коју талас преноси врло мала. На електрично проводним плочама долази до тоталне [[рефлексија|рефлексије]] таласа. Својство рефлексије таласа искориштава се у изради таласних рефлектора, а на њему се заснива и рад [[радар]]а. Електрични проводници троше енергију електромагнетнога таласа. Талас губи на енергији ширећи се низ проводну површину, он се пригушује као у средству с губицима. Струје произведене у проводној површини присиљавају талас да се шири низ површину. Такав је случај код водова за пренос [[електрична енергија|електричне енергије]]. Таласи се на водовима шире по њиховој дужини такође брзином светлости. Хармоничким се таласима приписује дужина таласа одређена као пре код просторних таласа. Размак међу проводницима вода мора бити много пута мањи од дужине таласа. Тада вод емитује у простор тек занемарив износ своје енергије коју преноси. Високофреквентна електрична енергија преноси се водовима све док може бити задовољен споменути захтев. У подручју врло високих фреквенција, односно врло малих дужина таласа, примењују се за пренос такве електричне енергије цеви зидова проводника, [[таласовод]]и. Уз хармонијске таласе појављују се код сваке промене електричног набоја или електричне струје таласни импулси. [[Електрични избој|Атмосферска избијања]] изазивају јаке електромагнетне таласе. Слично делују и [[koronalne eksplozije|експлозије на Сунцу]]. Искрења у електричним инсталацијама производе такође таласне импулсе, који сметају на пример у [[радио]] пријаму. Електромагнетни таласи искориштавају се за пренос различитих сигнала на даљину. У емисијским уређајима производе се променљиве електричне струје које пролазе кроз проводнике те тако стварају електромагнетне таласе. Први је [[Никола Тесла]] применио [[антена|антену]] у емисијском уређају.

Максвел је својом теоријом формулисао да се електромагнетни таласи шире у [[вакуум]]у истом [[Брзина светлости|брзином]] (300 000 km/с) као и таласи [[светлост]]и и да имају иста својства. Ваљаност Максвелове теорије потврдио је својим експериментима немачки физичар [[Хајнрих Рудолф Херц|Х. Р. Херц]] 1888. При том се Херц служио апаратом за производњу осцилација који се зове [[осцилаторно коло|осцилатор]]. Тај се осцилатор састоји од две металне шипке које на својим унутарњимунутрашњим крајевима имају металне куглице. Те су куглице спојене с [[пригушница|пригушницом]] који их наелектрише. Када између куглица прескочи електрична искра, настају електричне осцилације. У [[искриште|искришту]] је [[електрична струја]] најјача, а на крајевима шипки једнака је нули. Другим речима, у искришту настају трбуси, а на крајевима шипки чворови електромагнетног таласа.

За доказ електромагнетних таласа служи апарат који се зове [[Rezonancija (fizika)|резонатор]]. Тај се резонатор састоји такође од две равне шипке на чијим се унутарњимунутрашњим крајевима налазе куглице. Да би резонатор прилагодио на резонанцију, Херц је мењао његов [[електрични капацитет]] тако да је продуживао или скраћивао дужину шипки. Када је резонатор у резонанцији с осцилатором и ако је с њиме паралелан, између куглица резонатора прескачу електричне искре. Будући да се електрична искра слабо види, резонатор се веже за други апарат који се зове [[кохерер]], а с њиме је заједно у споју [[електрично звонце]] и [[галвански елемент|галванска батерија]].<ref>Velimir Kruz: "Tehnička fizika za tehničke škole", "Školska knjiga" Zagreb, 1969.</ref>

[[Датотека:Dipole receiving antenna animation 6 800x394x150ms.gif|мини|десно|250п|Начин рада полуталасне диполне [[антена|антене]] која добија [[енергија|енергију]] од [[радио-таласи|радио-таласа]]. [[Електрично поље]] таласа ''(<span style="color:green;">E, зелене стрелице</span>)'' потискује [[електрон]]е у антени назад и напред ''(црне стрелице)'', стварајући на крајевима антене позитивни или негативни [[наелектрисање|електрични набој]]. Будући да је дужина антене половина [[таласна дужина|таласне дужине]] [[радио-таласи|радио таласа]], она ствара [[Стајаћи талас|стајаће таласе]] [[електрични напон|електричног напона]] ''(<span style="color:red;">V, црвене траке</span>)'' i [[електрична струја|електричне струје]] у антени. Та осцилујућа струја која тече напред и назад путује доље до преносне линије кроз радио пријамникпријемник (приказан електричним [[отпорник]]ом -{''R''}-). Треба напоменути да је деловање антене приказано знатно успорено због бољег приказа. Полуталасни [[Хајнрих Рудолф Херц|Херцов]] [[дипол]] је основна компонента многих [[антена]].]]

Поставља се питање носиоца електромагнетних таласа. Раније се сматрало да је носилац тих таласа нека хипотетична материја, [[Етар (физика)|етер]] који испуњава читав [[свемир]]. Даљи развој [[наука|науке]] је потпуно одбацио ту [[хипотеза|хипотезу]]. Та би, наиме, материја морала да има чудна својства, то јест она би морала да буде савршено крута, а ипак би се кроз њу кретала сва [[небеско тело|небеска тела]] без икаквог отпора. Осим тога морала би бити и савршено [[еластичност|еластична]]. Данас се сматра да за електромагнетне таласе није неопходан било какав материјални носилац, и да су то само [[Период осциловања|периодичне]] промене одређеног физичког стања у простору. Њихов је носилац сам [[простор]], у коме се те промене збивају.

{{refbeginЛитература|2}}

* {{Cite book|ref=harv|last=Bodanis|first=David|title=Electric Universe: How Electricity Switched on the Modern World.|url=https://archive.org/details/electricuniverse0000boda_a1q6|publisher=Three Rivers Press|location=New York|year=2006|isbn=978-0-307-33598-2|pages=}}

* {{Cite book|ref=harv|last=Tipler|first = Paul| title = Physics for Scientists and Engineers: Electricity, Magnetism, Light, and Elementary Modern Physics |url=https://archive.org/details/physicsforscient0002tipl| edition = 5th| publisher = W. H. Freeman|year=2004|isbn=978-0-7167-0810-0|pages=}}

* {{Cite book|ref=harv| last =Jackson | first =John David| last2 =Jackson|first first2 =J. D.| title = Classical Electrodynamics |url=https://archive.org/details/classicalelectro0000jack_e8g9| edition = 3rd| publisher = John Wiley & Sons|year=1999|isbn=978-0-471-30932-1|pages=}}

* [http://www.lightandmatter.com/html_books/0sn/ch11/ch11.html Electromagnetism] {{Wayback|url=http://www.lightandmatter.com/html_books/0sn/ch11/ch11.html |date=20110603233123 }} – a chapter from an online textbook

* [http://www.hydrogenlab.de/elektronium/HTML/einleitung_hauptseite_uk.html Radiation of atoms? e-m wave, Polarisation, ...] {{Wayback|url=http://www.hydrogenlab.de/elektronium/HTML/einleitung_hauptseite_uk.html |date=20100417023635 }}

* [http://www.astronoo.com/articles/electromagneticSpectrum-en.html The windows of the electromagnetic spectrum, on Astronoo] {{Wayback|url=http://www.astronoo.com/articles/electromagneticSpectrum-en.html |date=20130619192800 }}

* [http://ocw.mit.edu/courses/physics/8-02sc-physics-ii-electricity-and-magnetism-fall-2010/electromagnetic-waves/ Lectures on electromagnetic waves] {{Wayback|url=http://ocw.mit.edu/courses/physics/8-02sc-physics-ii-electricity-and-magnetism-fall-2010/electromagnetic-waves/ |date=20160308075342 }} course video and notes from MIT Professor [[Walter Lewin]]