Fagartikkel

Elektromagnetiske bølgjer

At synleg lys består av lys med ulike fargar og bølgjelengder, er vi godt kjende med. Men at radiobølgjer og gammastråling i botn og grunn tilhøyrer same bølgjefamilie, er ikkje like opplagt. Dette føresa James Maxwell ut frå likningane sine i 1865. Ettertida viste at han hadde rett.

Kvitt lys blir brote i alle regnbogens fargar gjennom eit glasprisme. Raudt lys blir minst brote og fiolett mest. Animasjon. — Kvitt lys består av lys i alle regnbogens fargar som blir ulikt brote gjennom eit glasprisme. Fiolett lys, som har kortast bølgjelengde og høgast frekvens, blir mest brote. Bilete: Lucas V. Barbosa / CC0

Kva er elektromagnetiske bølgjer, og korleis oppstår dei?

Viss du gnir ein ballong mot håret ditt, veit du at han blir elektrisk. Viss du held ballongen mot underarmen din, kjenner du at det er noko der, sjølv om du ikkje er borti ballongen. Då merkar du det fysikarar kallar det elektriske feltet rundt ballongen. Dersom du rører på ballongen, rører du òg dette feltet, og desse forstyrringane breier seg ut i rommet som elektromagnetiske bølgjer.

I denne simuleringa kan du sjå korleis ballongen får det elektriske feltet til å endre seg:

Eigenskapar til elektromagnetiske bølgjer

Når så ulike fenomen som gammastråling, synleg lys og radiobølgjer blir plasserte i same «familie», er det fordi dei har viktige felles eigenskapar.

Elektromagnetiske bølgjer kan gå gjennom tomt rom (vakuum). Dette skil elektromagnetiske bølgjer frå andre bølgjer, som lyd og bølgjer på vatn. Dei må ha noko å forplante seg i.
Alle elektromagnetiske bølgjer har same fare, lysfarten, i tomt rom. Lysfarten har symbol c og er 300 000 km/s i tomt rom og luft. Men dersom elektromagnetiske bølgjer går i eit anna stoff, er ikkje farten den same for alle bølgjelengder.
Energien i elektromagnetiske bølgjer aukar med proporsjonalt med frekvensen. Dvs. at energien = konstant $\cdot$ frekvensen, og dermed veit vi at strålinga som har høgast frekvens (eller kortast bølgjelengde), er mest energirik.

Her ser du kva det elektromagnetiske spekteret består av og kva bølgjelengder dei ulike delane har.

Plansje som viser bølgelengder til et spekter av elektromagnetisk stråling fra radiobølgjer til gammastråling. Illustrasjon. — Bilete: Bjørn Norheim / CC BY-NC-ND 4.0

Samanheng mellom frekvens og bølgjelengde for EM-bølgjer

Som du kanskje hugsar, er samanhengen mellom frekvens, bølgjelengde og fare slik $v = λ \cdot f$ , der v er fare, λ er bølgjelengda og f er frekvensen.

Sidan farten til dei elektromagnetiske bølgjene er c, får vi at $c = λ \cdot f$

Sidan c er konstant, kan vi no enkelt veksle mellom frekvens og bølgjelengde $λ = \frac{c}{f}$ og $f = \frac{c}{λ}$

Rekneeksempel

Oransje lys kan ha ei bølgjelengde på 600 NM i luft. Kva frekvens vil det ha? Først må du sørgje for at alle tal er skrivne som 10-potensar.

Her har vi at

bølgjelengda er λ = 600 · 10⁻⁹ m = 6,00 · 10⁻⁷ m
bølgjefarten er lysfarten c = 3,00 · 10⁸ m/s

Vi skal finne frekvensen, og dermed får vi

$f = \frac{c}{λ} = \frac{3, 00 \cdot 10^{8} m / s}{6, 00 \cdot 10^{- 7} m}$

Dette kan du sjølvsagt trykkje rett inn i ein kalkulator for å få svaret. Men erfaring viser at det veldig lett oppstår feil med denne typen reknestykke på kalkulatoren. Derfor er det veldig lurt å bruke det du har lært om potensrekning, og rekne ut 10-potensen for seg, som vi viser her:

$f = \frac{3, 00 \cdot 10^{8} m / s}{6, 00 \cdot 10^{- 7} m} = \frac{3, 00}{6, 00} \cdot 10^{8 - (- 7)} s^{- 1}$

$f = 0, 500 \cdot 10^{15} H z = 5, 00 \cdot 10^{14} H z$

Merk deg

Potensregel: Eksponenten i nemnaren må trekkjast frå eksponenten i teljaren.
Rekning med einingar: $\frac{m / s}{m} = \frac{m}{s \cdot m} = \frac{1}{s} = s^{- 1} = 1 H z$
Samanhengen mellom eksponenten og talet framfor 10-potensen $0, 500 \cdot 10^{15} = 5, 00 \cdot 10^{14}$

Kva er elektromagnetiske bølgjer, og korleis oppstår dei?

Eigenskapar til elektromagnetiske bølgjer

Samanheng mellom frekvens og bølgjelengde for EM-bølgjer

Reglar for bruk av teksten "Elektromagnetiske bølgjer"