Ποια είναι η εξίσωση για την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία;

Δεν υπάρχει μια ενιαία εξίσωση που να περιγράφει όλη την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Αντ 'αυτού, η συμπεριφορά της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας διέπεται από ένα σύνολο εξισώσεων και αρχών, κυρίως εκείνων των εξισώσεων του Maxwell .

Ακολουθεί μια ανάλυση των βασικών εννοιών και εξισώσεων:

1. Οι εξισώσεις του Maxwell:

* Πρόκειται για ένα σύνολο τεσσάρων θεμελιωδών εξισώσεων που περιγράφουν τη συμπεριφορά των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων.

* Σχετίζονται με τα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία στις πηγές τους, δηλαδή ηλεκτρικά φορτία και ρεύματα.

* Μια από τις βασικές συνέπειες των εξισώσεων του Maxwell είναι η πρόβλεψη των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων.

2. Εξίσωση κύματος:

* Οι εξισώσεις του Maxwell μπορούν να συνδυαστούν για να αντλήσουν μια εξίσωση κύματος που περιγράφει τη διάδοση των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων.

* Αυτή η εξίσωση δείχνει ότι τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός (c) και έχουν τόσο ηλεκτρικά όσο και μαγνητικά συστατικά που ταλαντεύονται κάθετα μεταξύ τους και την κατεύθυνση της διάδοσης των κυμάτων.

* Η γενική μορφή της εξίσωσης κύματος για ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα είναι:

∂²e/∂t² =c² ∇²e

Οπου:

* E αντιπροσωπεύει το ηλεκτρικό πεδίο

* t είναι ώρα

* C είναι η ταχύτητα του φωτός

* ∇2 είναι ο χειριστής Laplacian (που αντιπροσωπεύει χωρικά παράγωγα)

3. Ηλεκτρομαγνητικό φάσμα:

* Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία περιλαμβάνει ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων και μήκους κύματος, από ραδιοκύματα πολύ χαμηλής συχνότητας έως ακτίνες γάμμα υψηλής ενέργειας.

* Κάθε τύπος ακτινοβολίας χαρακτηρίζεται από τη συγκεκριμένη συχνότητα ή το μήκος κύματος.

* Η ενέργεια της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας είναι άμεσα ανάλογη με τη συχνότητα της (και αντιστρόφως ανάλογη με το μήκος κύματος).

4. Μοντέλο φωτονίων:

* Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία μπορεί επίσης να περιγραφεί ως που αποτελείται από σωματίδια που ονομάζονται φωτόνια.

* Κάθε φωτόνιο φέρει μια συγκεκριμένη ενέργεια, η οποία σχετίζεται με τη συχνότητα της ακτινοβολίας από την εξίσωση:

e =hν

Οπου:

* Ε είναι η ενέργεια του φωτονίου

* H είναι η σταθερά του Planck

* ν είναι η συχνότητα της ακτινοβολίας

Συνοπτικά:

* Δεν υπάρχει μία μόνο εξίσωση για ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία.

* Διοικείται από τις εξισώσεις του Maxwell, οι οποίες προβλέπουν ηλεκτρομαγνητικά κύματα.

* Αυτά τα κύματα μπορούν να περιγραφούν από την εξίσωση κύματος.

* Η ενέργεια της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας μπορεί επίσης να περιγραφεί χρησιμοποιώντας το μοντέλο φωτονίων.

Οι συγκεκριμένες εξισώσεις και μοντέλα που χρησιμοποιούνται εξαρτώνται από το πλαίσιο και την πτυχή της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που σας ενδιαφέρει.