Hva er elektromagnetiske bølger, og hvordan oppstår de?
Hvis du gnir en ballong mot håret ditt, vet du at den blir elektrisk. Hvis du holder ballongen mot underarmen din, kjenner du at det er noe der, selv om du ikke er borti ballongen. Da merker du det fysikere kaller det elektriske feltet rundt ballongen. Dersom du beveger på ballongen, beveger du også dette feltet, og disse forstyrrelsene brer seg ut i rommet som elektromagnetiske bølger.
I denne simuleringen kan du se hvordan ballongen får det elektriske feltet til å endre seg:
Egenskaper til elektromagnetiske bølger
Når så ulike fenomener som gammastråling, synlig lys og radiobølger blir plassert i samme «familie», er det fordi de har viktige felles egenskaper.
- Elektromagnetiske bølger kan gå gjennom tomt rom (vakuum). Dette skiller elektromagnetiske bølger fra andre bølger, som lyd og bølger på vann. De må ha noe å forplante seg i.
- Alle elektromagnetiske bølger har samme fart, lysfarten, i tomt rom. Lysfarten har symbol c og er 300 000 km/s i tomt rom og luft. Men dersom elektromagnetiske bølger går i et annet stoff, er ikke farten den samme for alle bølgelengder.
- Energien i elektromagnetiske bølger øker med proporsjonalt med frekvensen. Dvs. at energien = konstant frekvensen, og dermed vet vi at strålingen som har høyest frekvens (eller kortest bølgelengde) er mest energirik.
Her ser du hva det elektromagnetiske spekteret består av, og hvilke bølgelengder de ulike delene har.
Sammenheng mellom frekvens og bølgelengde for EM-bølger
Som du kanskje husker, er sammenhengen mellom frekvens, bølgelengde og fart slik , der v er fart, λ er bølgelengden og f er frekvensen.
Siden farten til de elektromagnetiske bølgene er c, får vi at
Siden c er konstant, kan vi nå enkelt veksle mellom frekvens og bølgelengde og
Regneeksempel
Oransje lys kan ha en bølgelengde på 600 nm i luft. Hvilken frekvens vil det ha? Først må du sørge for at alle tall er skrevet som 10-potenser.
Her har vi at
- bølgelengden er λ = 600 · 10⁻⁹ m = 6,00 · 10⁻⁷ m
- bølgefarten er lysfarten c = 3,00 · 10⁸ m/s
Vi skal finne frekvensen, og dermed får vi
Dette kan du selvfølgelig trykke rett inn i en kalkulator for å få svaret. Men erfaring viser at det veldig lett oppstår feil med denne typen regnestykker på kalkulatoren. Derfor er det veldig lurt å bruke det du har lært om potensregning og regne ut 10-potensen for seg, som vi viser her:
Merk deg
- Potensregel: Eksponenten i nevneren må trekkes fra eksponenten i telleren.
- Regning med enheter:
- Sammenhengen mellom eksponenten og tallet foran 10-potensen