انرژی الکترومغناطیسی

اهداف یادگیری انرژی الکترومغناطیسی :

توضیح رفتار پایه امواج، از جمله حرکت امواج و امواج ایستاده

طبیعت موجی نور

از معادلات مناسب برای محاسبه خواص موجی نور مربوطه مانند دوره، فرکانس، طول موج و انرژی

طبیعت ذرات نور

ماهیت نور از زمان قدیم موضوع تحقیق بوده است. در اواخر قرن هجدهم، اسحاق نیوتون با لنزها و منشورها آزمایش کرد و توانست نشان دهد که نور سفید متشکل از رنگهای مختلف رنگین کمان است. 

نور قابل مشاهده و سایر شکلهای تابش الکترومغناطیسی نقش مهمی را در شیمی ایفا می کند، زیرا می توان آنها را برای به دست آوردن انرژی الکترون ها در اتم ها و مولکول ها استفاده کرد. بخش عمده تکنولوژی مدرن بر روی تابش الکترومغناطیسی استوار است. به عنوان مثال، امواج رادیویی از تلفن همراه، اشعه ایکس های مورد استفاده توسط دندانپزشکان، انرژی مورد استفاده برای آشپزی غذا در مایکروویو شما، گرمای تابشی از اجسام قرمز داغ و نور از صفحه تلویزیون شما، فرمهای تابش الکترومغناطیسی هستند .

کریستیان هویگنس نشان داده است که پدیده های نوری مثل انعکاس و انکسار می تواند به همان اندازه روشن از نظر نور به عنوان موج هایی که با سرعت بالا از طریق یک رسانه به نام "التراسونیک نورانی" که به نظر می رسد تمام فضا را نفوذ کند، توضیح داده شود.

توماس یانگ در اوایل قرن نوزدهم نشان داد که نور عبور از شکافهای باریک و نزدیک، باعث ایجاد الگوهای تداخلی می شود که نمی توان از نظر ذرات نیوتنی توضیح داد، اما می تواند به راحتی از نظر امواج توضیح داده شود.

بعدا در قرن نوزدهم، پس از جیمز کلرک ماکسول تئوری اشعه الکترومغناطیسی را توسعه داد و نشان داد که نور بخش قابل توجهی از طیف گسترده ای از امواج الکترومغناطیسی است، دید ذره ای از نور کاملا بی اعتبار شد.

امواج

موج یک حرکت نوسانی یا دوره ای است که می تواند انرژی را از یک نقطه در فضا به دیگری انتقال دهد.

تمام امواج، از جمله اشکال تابش الکترومغناطیسی، با طول موج (با λ نشان داده می شود، حروف کوچک یونانی لامبدا)، فرکانس (توسط ν، حروف کوچک یونانی nu) و دامنه مشخص می شود.

طیف الکترومغناطیسی، طیف وسیعی از انواع تابش الکترومغناطیسی. هر یک از رنگ های مختلف نور مرئی دارای فرکانس های خاصی است و طول موج های مربوط به آنها، و شما می توانید ببینید که نور مرئی تنها بخش کوچکی از طیف الکترومغناطیسی را تشکیل می دهد. از آنجا که فن آوری های توسعه یافته برای کار در بخش های مختلف طیف الکترومغناطیسی متفاوت است، به دلایل راحتی و میراث تاریخی، واحد های مختلف به طور معمول برای بخش های مختلف از طیف استفاده می شود. به عنوان مثال، امواج رادیویی معمولا به عنوان فرکانس ها (معمولا در واحد MHz) مشخص می شوند، در حالی که منطقه قابل مشاهده معمولا در طول موج ها مشخص می شود (معمولا در واحد های nm یا angstroms).