Электромагнитные волны (электромагнитное излучение)
Электромагнитное излучение имеет двойственную природу — это и волна, и поток частиц одновременно. Происхождение его также двояко: оно рождается либо при ускоренном движении электрических зарядов, либо в различных переходах квантовых систем.
И в нашей жизни электромагнитное излучение выполняет две основные функции — оно переносит информацию и энергию.
Электромагнитная волна — это распространяющиеся в пространстве переменные электрические и магнитные поля.
Как известно из электродинамики, переменное электрическое поле вызывает появление в окружающем пространстве магнитного, причем линии индукции магнитного поля охватывают линии напряженности электрического поля. В свою очередь, изменение индукции магнитного поля вызывает появление в окружающем пространстве вихревого электрического поля («вихревое поле» означает, что линии напряженности такого поля замкнуты) — «колечко цепляется за колечко и выстраивается волна».
Электромагнитные волны окружают нас повсюду. Мы непрерывно купаемся в них от рождения и до смерти. Они приходят к нам от Солнца и от далеких звезд. Все тела вокруг нас их излучают. Мы сами также являемся источниками электромагнитного излучения.
С помощью электромагнитных волн мы получаем и передаем информацию. Они являются носителями радио- и телесигналов.
Реликтовое электромагнитное излучение рассказывает нам о первых мгновениях жизни Вселенной. Свет фонарей на улице освещает нам дорогу.
Электромагнитное излучение разной частоты по-разному взаимодействует с веществом. Оно может проявлять не только волновые, но и корпускулярные свойства.
Волновые свойства проявляются в таких процессах, как дифракция и интерференция, а корпускулярные — в фотоэффекте и эффекте Комптона. Если волновые компоненты излучения характеризуются частотой w и волновым числом k, то фотоны — энергией E = ћw и импульсом p = ћk.
Длинные волны (с низкой частотой) хорошо описываются уравнениями классической электродинамики Максвелла и ведут себя как «настоящие» волны. При переходе в более высокочастотные диапазоны все чаще проявляется корпускулярно-волновой дуализм — в каких-то явлениях доминируют волновые свойства излучения, а в каких-то — корпускулярные (корпускула — латинское название частицы).
А вот процессы излучения, поглощения и взаимодействия рентгеновского и гамма-излучения можно описать только на основе квантовых представлений. Классическая электродинамика в этих случаях не работает.
