O que são ondas eletromagnéticas?
A onda eletromagnética é um tipo de energia que pertence a um tipo de onda, assim como a onda mecânica, a onda gravitacional e a onda de matéria (onda de probabilidade). Quanto maior a frequência, maior a frequência da onda eletromagnética emitida e menor o comprimento de onda. Essa onda eletromagnética é chamada de radiação do corpo negro. Assim como as pessoas vivem no ar, mas os olhos não podem ver o ar, além das ondas de luz, as pessoas não podem ver outras ondas eletromagnéticas que são onipresentes.
Como ocorrem as ondas eletromagnéticas?
O campo eletromagnético inclui dois aspectos: o campo elétrico e o campo magnético, e suas características são representadas pela intensidade do campo elétrico E (ou deslocamento elétrico D) e pela densidade do fluxo magnético B (ou intensidade do campo magnético H), respectivamente.
De acordo com a teoria do campo eletromagnético de Maxwell, essas duas partes estão intimamente relacionadas. Um campo elétrico variável no tempo causa um campo magnético, e um campo magnético variável no tempo causa um campo elétrico.
Quando a fonte do campo eletromagnético muda com o tempo, o campo elétrico e o campo magnético se excitam mutuamente para causar o movimento do campo eletromagnético, formando ondas eletromagnéticas. A velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas é igual à velocidade da luz. No espaço livre, é c=299792458m/s≈3×108m/s. A viagem das ondas eletromagnéticas também é acompanhada pela entrega de energia.
Propriedades das Ondas Eletromagnéticas
As ondas eletromagnéticas têm três propriedades, nomeadamente amplitude (intensidade, intensidade luminosa), frequência (comprimento de onda) e forma de onda (distribuição espectral). Para a luz visível, estas três propriedades correspondem, respetivamente, à luminosidade, tonalidade e cromaticidade da cor da luz. No que diz respeito à onda eletromagnética, existe também o conceito de fase inicial. Sua forma de onda é uma curva senoidal (curva cosseno), chamada onda senoidal (onda cosseno). Quanto mais próxima a forma de onda de uma onda eletromagnética estiver de uma onda senoidal, mais puro será seu espectro e melhor será sua monocromaticidade. Um exemplo típico disso são os lasers.
1. Amplitude eletromagnética
O valor absoluto máximo que a intensidade do campo elétrico (E) e a intensidade do campo magnético (H) da onda eletromagnética podem atingir é chamado de valor máximo ou amplitude da onda eletromagnética. A amplitude das ondas eletromagnéticas é dividida em amplitude do campo elétrico e amplitude do campo magnético, e as unidades são V/m e A/m, respectivamente. Todas elas podem representar a intensidade das ondas eletromagnéticas, mas em aplicações práticas, a intensidade do campo elétrico é mais frequentemente usada como método de representação da amplitude da onda eletromagnética.
1.1 Intensidade do campo elétrico
A intensidade do campo elétrico é uma grandeza física usada para expressar a intensidade e a direção do campo elétrico, e é frequentemente expressa por "E".
1.11 Fórmula de cálculo
Em diferentes casos, o método de cálculo da intensidade do campo elétrico é diferente. A fórmula a seguir é aplicável apenas a cargas pontuais:
E=KQ/r2
O "E" é a intensidade do campo elétrico, "K" é a constante de força eletrostática, "Q" é a magnitude da carga fonte e "r" é a distância entre a carga fonte e a carga de teste.
1.2 intensidade do campo magnético
A intensidade do campo magnético foi inicialmente derivada do ponto de vista da carga magnética na história. Analogamente à lei de Coulomb sobre a carga, acredita-se que existem dois tipos de cargas magnéticas na natureza, positivas e negativas, e propõe-se a lei de Coulomb sobre a carga magnética. A força exercida sobre uma unidade de carga eletromagnética positiva num campo magnético é denominada intensidade do campo magnético (símbolo H).
1.21 Fórmula de cálculo
Em um meio, a fórmula para calcular a intensidade do campo magnético é:
H=B/μ0-M
"B" é a indução magnética, "M" é a magnetização, "μ0" é a permeabilidade magnética no vácuo, μ0=4π×10-7 Tesla m/A. A unidade de "H" é An/metro.
2 Frequência eletromagnética
O número de flutuações eletromagnéticas por segundo é chamado de frequência eletromagnética.
Fórmula de cálculo
A fórmula para calcular a frequência das ondas eletromagnéticas é:
f(Hz)=c(m/s)/λ(m)
"c": velocidade da onda (a velocidade da luz é uma constante, igual a 299792458 m/s no vácuo, aproximadamente igual a 3×108 m/s) unidade: m/s;
"f": frequência (unidade: Hz, 1 MHz = 1000 kHz = 1×106 Hz);
"λ": comprimento de onda (unidade: m);
3 Espectro eletromagnético
Organizar essas ondas eletromagnéticas na ordem do comprimento de onda ou frequência é o espectro eletromagnético. Se as frequências de cada banda forem organizadas em ordem crescente, elas são ondas eletromagnéticas de frequência de energia, ondas de rádio (divididas em ondas longas, ondas médias, ondas curtas, microondas), raios infravermelhos, luz visível, raios ultravioleta, raios X e raios gama. O rádio tem o comprimento de onda mais longo, e os raios cósmicos (raios X, raios gama e raios com comprimentos de onda mais curtos) têm os comprimentos de onda mais curtos.
Gráfico do espectro eletromagnético
Aplicações das ondas eletromagnéticas
- Ondas de rádio: para comunicação, etc;
- Micro-ondas: utilizadas em fornos micro-ondas, comunicações por satélite, etc.;
- Raios infravermelhos: usados em controles remotos, câmeras térmicas, mísseis guiados por infravermelho, etc;
- Luz visível: é a base para todos os seres vivos verem as coisas;
- Luz ultravioleta: usada para desinfecção médica, verificação de notas falsas, medição de distâncias, detecção de falhas em engenharia, etc;
- Raios X: para fotografia CT;
Raios gama: usados para tratamento, fazendo átomos saltarem para produzir novos raios, etc.
