Πόσο ηλεκτρομαγνητικά κύματα μεταφέρουν την ενέργεια σε ύλη;
1. Απορρόφηση:
* Άτομα και μόρια: Όταν ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα αλληλεπιδρά με την ύλη, τα ταλαντευόμενα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία μπορούν να διεγείρουν ηλεκτρόνια μέσα σε άτομα και μόρια. Εάν η συχνότητα του κύματος ταιριάζει με τη διαφορά ενέργειας μεταξύ δύο επιπέδων ενέργειας στο άτομο ή το μόριο, το ηλεκτρόνιο απορροφά την ενέργεια και πηδά σε υψηλότερο επίπεδο ενέργειας. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται απορρόφηση συντονισμού .
* Δωρεάν ηλεκτρόνια: Σε αγώγιμα υλικά, τα ελεύθερα ηλεκτρόνια μπορούν να επιταχυνθούν από το ηλεκτρικό πεδίο του κύματος, οδηγώντας σε μεταφορά ενέργειας. Αυτή είναι η βάση της θέρμανσης ohmic .
2. Διασκέδαση:
* Rayleigh Scattering: Όταν το μέγεθος του σωματιδίου διασκορπισμού είναι πολύ μικρότερο από το μήκος κύματος του κύματος, το κύμα είναι διάσπαρτο προς όλες τις κατευθύνσεις. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ο ουρανός εμφανίζεται μπλε, καθώς το μπλε φως είναι διάσπαρτο πιο έντονα από τα μόρια αέρα από άλλα χρώματα.
* Mie Scattering: Όταν το μέγεθος του σωματιδίου σκέδασης είναι συγκρίσιμο με το μήκος κύματος του κύματος, η σκέδαση γίνεται πιο περίπλοκη και εξαρτάται από το σχήμα και τη σύνθεση του σωματιδίου. Αυτό είναι υπεύθυνο για τα χρώματα των ηλιοβασιλέματος και την εμφάνιση των σύννεφων.
* Αντανάκλαση: Όταν το μήκος κύματος του κύματος είναι πολύ μεγαλύτερο από το μέγεθος του σωματιδίου σκέδασης, το κύμα αντανακλάται. Έτσι λειτουργούν οι καθρέφτες.
3. Φωτοηλεκτρικό αποτέλεσμα:
* κύματα υψηλής συχνότητας (π.χ. υπεριώδη φως): Όταν τα φωτόνια υψηλής ενέργειας αλληλεπιδρούν με την ύλη, μπορούν να χτυπήσουν ηλεκτρόνια από τα άτομα, ένα φαινόμενο γνωστό ως φωτοηλεκτρικό αποτέλεσμα . Αυτή η επίδραση χρησιμοποιείται σε φωτοπολλαπιστές και ηλιακά κύτταρα.
4. Άλλοι μηχανισμοί:
* Πυρηνικές αντιδράσεις: Οι ακτίνες γάμμα, ένας τύπος ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, μπορούν να αλληλεπιδρούν με τους ατομικούς πυρήνες και να προκαλέσουν πυρηνικές αντιδράσεις.
* Βιολογικές διεργασίες: Ορισμένη ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, όπως το υπέρυθρο φως, μπορεί να απορροφηθεί από μόρια σε ζωντανούς οργανισμούς, επηρεάζοντας τη θερμοκρασία και τις χημικές διεργασίες τους.
Παραδείγματα:
* Φούρνος μικροκυμάτων: Τα μικροκύματα θερμικά τρόφιμα από συναρπαστικά μόρια νερού, προκαλώντας τους να περιστρέφουν και να παράγουν θερμότητα.
* ηλιακό φως: Το ηλιακό φως θερμαίνει τη γη μέσω απορρόφησης και σκέδασης.
* ακτινογραφίες: Οι ακτινογραφίες χρησιμοποιούνται στην ιατρική απεικόνιση επειδή μπορούν να διεισδύσουν σε μαλακούς ιστούς και να απορροφούνται από τα οστά, δημιουργώντας μια εικόνα σκιάς.
Συνοπτικά, η αλληλεπίδραση των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων με ύλη μπορεί να οδηγήσει σε ποικίλα αποτελέσματα, που κυμαίνονται από απλή θέρμανση έως πολύπλοκες φωτοχημικές αντιδράσεις, ανάλογα με τη συχνότητα του κύματος και τις ιδιότητες του θέματος.
