Radiatie electromagnetica

Radiația electromagnetică se referă la o formă de transfer de energie liniară . Lumina radiația vizibilă este radiația electromagnetică, dar este doar o mică parte din larg spectrul electromagnetic . Propagarea acestei radiații, a uneia sau mai multor particule, dă naștere la numeroase fenomene, cum ar fi atenuarea , absorbția , difracția și refracția , redshift , interferență , ecouri, interferență electromagnetică și efecte biologice .

Radiația electromagnetică poate fi descrisă într-un mod corpuscular ca propagare a fotonilor ( vector boson al interacțiunii electromagnetice ) sau într-un mod de undă ca undă electromagnetică . Se manifestă sub forma unui câmp electric cuplat cu un câmp magnetic .

Unda electromagnetică și fotonul

Lumina înseamnă o radiație electromagnetică vizibilă de către ochiul uman. De undele radio , The X-ray și y sunt , de asemenea , radiații electromagnetice.

Datorită dualității undă-particulă , radiația electromagnetică poate fi modelată în două moduri complementare:

• undă electromagnetică  : radiația este propagarea unei variații a câmpurilor electrice și magnetice; un spectrograf permite ca această undă să fie descompusă în unde monocromatice de diferite lungimi de undă și frecvențe, care pot fi apoi analizate;λ{\ displaystyle \ lambda}ν{\ displaystyle \ nu}
• foton  : mecanica cuantică asociază cu modurile normale de radiație electromagnetică monocromatică o particulă de masă zero și spin 1 numită foton a cărei energie este unde este constanta lui Planck .E=hν{\ displaystyle E = h \ nu \,}h{\ displaystyle h}

Impulsul fotonului este egal cu . p{\ displaystyle p}p=Evs.=hνvs.{\ displaystyle p = {\ frac {E} {c}} = {\ frac {h \ nu} {c}}}

Energia fotonilor unei unde electromagnetice este conservată atunci când traversează diferite medii transparente (pe de altă parte, o anumită proporție de fotoni poate fi absorbită).

În vid, radiația electromagnetică și, în special, lumina, se deplasează cu o viteză de 299.792.458  m / s . Această viteză, numită viteza luminii și notată c , este una dintre constantele fizice fundamentale.

Lungimea de undă este egală cu:

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

vs.ν{\ displaystyle c _ {\ nu}}fiind viteza luminii în mediul considerat pentru frecvență , cu ( fiind indicele de refracție al luminii monocromatice de frecvență în mediul considerat). ν{\ displaystyle \ nu}vs.ν=vs./nuν{\ displaystyle c _ {\ nu} = c / n _ {\ nu}}nuν{\ displaystyle n _ {\ nu}}ν{\ displaystyle \ nu}

Constatarea, la sfârșitul XIX - lea  secol, viteza luminii în vid este independentă de magaziei a condus la dezvoltarea teoriei relativității .

Proprietăți

• Orice corp la o temperatură peste zero absolut , fie -273,15 ° C sau 0 K sau -459,67 ° F emite radiații electromagnetice numite radiații termice sau radiații ale corpului negru .
• Un corp care primește radiații electromagnetice poate reflecta o parte din aceasta și poate absorbi restul. Energia absorbită este convertită în energie termică și contribuie la creșterea temperaturii acestui corp.
• O particulă încărcată cu energie ridicată emite radiații electromagnetice:
  • când este deviat de un câmp magnetic: este radiație sincrotronă  ; această radiație sincrotronă este utilizată ca sursă de raze X pentru multe experimente de fizică și biologie (linii de lumină în jurul unui sincrotron);
  • când intră într-un mediu diferit: este „  radiația de frânare continuă  ”;
• Absorbția unui foton poate provoca tranziții atomice, adică excită un atom a cărui energie crește prin modificarea orbitei unuia dintre electronii săi.
• Când un atom excitat revine la starea sa de energie fundamentală, acesta emite un foton a cărui energie (și, prin urmare, frecvență) corespunde unei diferențe între două stări de energie ale atomului.
• Unele radiații electromagnetice transportă suficientă energie pentru a putea extrage electroni din materie, care este apoi radiație ionizantă .
• În aceeași zonă a spectrului electromagnetic, fotonii sunt capabili să formeze perechi electron-gaură în semiconductori (principiul CCD). Prin recombinare, electronul și orificiul emit lumină (principiul diodelor).
• Reacțiile nucleare, cum ar fi fisiunea , fuziunea și degradarea , sunt adesea însoțite de emisia de fotoni cu energie ridicată numite raze γ ( raze gamma ).

Spectru electromagnetic

Un spectru electromagnetic este descompunerea radiației electromagnetice în funcție de lungimea de undă sau, în mod echivalent, de frecvența sa ( prin ecuația de propagare) sau de energia fotonilor săi .

Din motive istorice, undele electromagnetice sunt menționate prin termeni diferiți, în funcție de intervalele de frecvență (sau lungime de undă). Prin scăderea lungimii de undă, acestea sunt:

• a undelor radio si undele radar sunt produse de curenți electrici de joasă frecvență;
• undele infraroșii , lumina vizibilă și radiațiile ultraviolete sunt produse prin tranziții electronice în atomi, care implică electroni periferici, precum și prin radiații termice; undele ultraviolete au efecte asupra pielii (bronzare, arsuri solare, cancer de piele);
• la razele X pot fi produse în timpul tranzițiilor electronice de energie ridicată. Acestea sunt de exemplu generate de radioactivitate (fotoni de fluorescență emiși în timpul reorganizării procesiunii electronice a unui atom). Generarea lor controlată se realizează cel mai adesea prin frânarea electronilor (tub cu raze X) sau prin radiația sincrotronă (devierea fasciculului relativist de electroni). Datorită lungimii lor de undă sub-nanometrice, acestea permit studiul cristalelor și moleculelor prin difracție  ; razele X dure corespund fotonilor cu energie mai mare, iar razele X moi cu fotonii cu energie mai mică;
• radiația γ este produs de radioactivitate pe de-energizare a unui miez. Prin urmare, acestea sunt emise în special de materiale radioactive și reactoare nucleare. Prin urmare, energia lor este în medie mai mare decât X fotoni.

Note și referințe

1. Rayons Santé, „  Radiație electromagnetică (definiție)  ” , pe www.rayons-sante.com (accesat la 30 octombrie 2014 ) .
2. Agenția de informații pentru apărare, „  Efectele biologice ale radiațiilor electromagnetice  ” (accesat la 24 octombrie 2019 )
3. Undele electromagnetice , pe site-ul univ-paris1.fr, consultat la 8 decembrie 2013

Vezi și tu

Articole similare

• Lățime de bandă
• Radiometrie , unități de măsură a radiației
• Nucleul atomic
• Foton
• Transferați radiația termică
• Efectele biologice și de mediu ale câmpurilor electromagnetice

Fenomene fizice

• Tranziții electronice
• Tranzițiile nucleare
• Antene

Aplicații

• Cusca Faraday
• Cameră anecoică
• Interacțiunea radiație-materie
• Lasere