Elektromagnetisk strålning
Wikipedia
Frekvensområde (EMS) Typer av strålning efter sammansättning |
Elektromagnetisk strålning (ems) är en våg som fortplantas i tid och rum och som består av en elektrisk och en magnetisk komponent. De två delarna oscillerar i rät vinkel mot varandra och mot rörelseriktningen.
Elektromagnetisk strålning upträder i många vetenskapliga och tekniska områden, och har flera olika egenskaper, se till exempel våg-partikeldualitet. Där strålningens våg-natur är mer framträdande kan man synonymt använda elektromagnetisk våg. Det kan till exempel vara ljus som fortplantas i en optisk fiber eller elektrisk energi som fortplantas i en koaxialkabel.
Innehåll |
[redigera] Frekvensområden
- Huvudartikel: Elektromagnetiskt spektrum
Elektromagnetiska strålningens viktigaste egenskap är dess frekvens, eller våglängd. I olika våglängdsområden kallar vi den elekrtromagnetiska strålningen för olika saker:
- Radiovågor (vågorna kan vara kilometerlånga)
- Mikrovågor
- Infrarött ljus
- Synligt ljus
- Ultraviolett ljus
- Röntgenstrålning
- Gammastrålning (pikometerlånga vågor)
[redigera] Synligt ljus
| Färg | Våglängdsområde | Frekvensområde |
|---|---|---|
| röd | ~ 625-740 nm | ~ 480-405 THz |
| orange | ~ 590-625 nm | ~ 510-480 THz |
| gul | ~ 565-590 nm | ~ 530-510 THz |
| grön | ~ 520-565 nm | ~ 580-530 THz |
| cyan | ~ 500-520 nm | ~ 600-580 THz |
| blå | ~ 450-500 nm | ~ 670-600 THz |
| indigo | ~ 430-450 nm | ~ 700-670 THz |
| violett | ~ 380-430 nm | ~ 790-700 THz |
En särställning bland de elektromagnetiska vågorna har de med våglängder kring 400 - 700 nanometer, då de är de enda vi kan se med blotta ögat. Vågor med något längre våglängder uppfattas av huden som värmestrålning.
[redigera] Växelverkan
Ems har energi och rörelsemängd som den kan få när den interagerar med materia. Den kan stråla från exempelvis strömledande kablar, antenner eller skärmar och är en effektförlust i de flesta fall förutom i fallet med antenner. Laddningar som accelereras utsöndrar ems. (jmf. ström).
Ems påverkar endast laddade partiklar och andra elektromagnetiska fält, genom superposition och icke-linjäritet. Det sista fallet är ovanligt och approximeras ofta bort i fysikaliska-tekniska beräkningar, eftersom det har ringa inverkan, medan superpositionsprincipen kan antingen förstärka eller ta bort strålningen (positiv respektive negativ interferens).
Materia som placeras i ems absorberar energi från fältet och fältet får mindre energi. På mikronivå leder absorptionen ofta till att temperaturen höjs.
Utbredningshastigheten i vakuum är konstant och alltid lika med ljushastigheten. I material utrbreds strålningen långsammare, olika för olika material och våglängd, se brytningsindex.
Som en grov tumregel växelverkar dessa vågor med föremål av ungefär samma storleksordning som vågens våglängd. Exemeplvis kan radiovågor passera genom människokroppen utan att man ens märker dom och mikrovågor (med en våglängd på omkrin 1 cm) tränger in några centimeter utan att stoppas av huden. Våra mikrovågsugnar inkapslade för att inte skada personer i närheten av dem genom denna uppvärmning. De kortare våglängderna, ultraviolett, röntgen- och gammastrålning, har den otrevliga egenskapen att bestå av fotoner som var och en har mycket energi och kan jonisera atomer. Dessa kallas joniserande strålning och orsakar bl a cancer.
[redigera] Tekniska och biologiska aspekter
Kablar som leder känsliga signaler, till exempel Ethernetkablar som transporterar Internettrafik, är ofta tvinnade på ett symmetriskt sätt så att strålningen ska ta ut varandra genom negativ interferens. De ska också vara skyddade från andra ledningar. Genom att placera en kabel i en riktning och en annan i samma riktning men med motsatt strömriktning, tar fälten i princip ut varandra genom negativ interferens. Se figur 1.
|
kabel 1: <- I1,vanster - ============ |
kabel 1: - I1 -> ============ |
|
a) Negativ interferens. E-fältet är i strömmarnas riktning och B-fältet är cirklar runt kablarna (ej utritade). Fälten tar approximativt ut varandra , Etot = Btot = 0. |
b) Positiv interferens. E-fältet är i strömmarnas riktning och B-fältet är cirklar runt kablarna (ej utritade). Fälten förstärker approximativt varandra, Etot = E1 + E2,Btot = B1 + B2. |
Figur 1. Ems. runt kablar. Om kablarna tvinnas omlott runt varandra blir approximationen bättre.
Med den kännedom vi har i dag om elektromagnetism finns inga belägg att ems. från hushållsmaskiner, kablar, mobiltelfoner, television, etc. direkt skulle påverka biologisk vävnad på ett negativt sätt. (Förutom värmepåverkan vid väldigt höga fältstyrkor.)
Levande organismer är anpassade för speciellt två ems:ar: bakgrundsstrålningen från universum och ljus från solen.
En radioantenn för television sänder ut ems. med en effekt på ca. 1000 W. Denna strålningen avtar som 1/r2, eller någon potens av detta, där r är avståndet i meter från ett geometriskt centrum som det strålande objektet har. Det finns dock regler om hur starka emf. får vara, då väldigt starka fält leder till att material värms upp.
Atombomber detonerade i atmosfären på viss höjd genererar, genom att luftmolekylerna joniseras, ems. som slår ut elektronisk utrustning på jordytan inom ett begränsat område (s.k. elektromagnetisk puls).
Elektromagnetisk strålning marknadsförs även som skadedjursbekämpning, men dess verkliga effekt är hittils okänd.
Denna artikel behöver bilder. Är du upphovsinnehavare till en passande illustration får du gärna ladda upp den.
