属性和行为

散射,反射,折射

如果一个带电粒子与一种电磁波,它经历一个力的强度成正比电场因此被迫改变其依法运动频率电场的波。在这一过程中,它变成了一个电磁的来源辐射相同的频率,如前一节所述。的能源的工作完成在加速带电粒子和排放二次辐射来自于主波和丢失。这个过程称为散射。

自能源密度电磁辐射是成正比的电场强度和磁场强度所致加速度的负责,这种辐射的能量振荡器增加广场的加速度。另一方面,一个振荡器的加速度取决于反复振荡的频率。加速度随频率的平方。这导致电磁能量辐射的重要的结果由一个振荡器增加rapidly-namely,广场的广场,或者作为一个说,第四权力的频率。两倍的频率从而产生辐射能量的增加16倍。

这种快速增加散射的频率电磁辐射可以看到任何晴天:它的原因天空是蓝色的和夕阳红色的。高频的蓝色光从太阳分散更多的原子和分子的地球大气比低频的红光。因此,夕阳的光,穿过一层厚厚的大气层,红色的多黄色的或蓝色光,而光散射从天空包含更多的蓝色比黄色或红色的光。

散射的过程中,或再辐射电磁波的一部分电荷振荡器,是了解电磁辐射的相互作用的基础固体,液体,或任何物质,其中包含大量的费用,因此一个巨大数量的振荡器。这也解释了为什么一个物质有收取某些频率的振子吸收和发射辐射的频率。

当电磁辐射落在大量的个人小振子,像一块玻璃或金属或砖墙,所有这些振子进行振动一致,击败后的电波。因此,所有的二次辐射振荡器发出一致(或前后一致地),二次辐射和总来自固体由这些次要的总和连贯的电磁波。总和收益率辐射从固体表面的反射和辐射进入固体在一定角度(也就是正常的。,一条线垂直于表面。后者是折射辐射可能会减毒(吸收)通过固体。

叠加和干扰

当两个相同频率的电磁波在空间重叠,产生的电力磁场强度空间和时间的任意点的总和两波的各自的领域。当一个形式之和,字段的大小和方向都需要考虑,这意味着他们总和向量。在特殊情况下当两个同样强烈电波的字段在时间和空间上(即方向相同。,当他们在阶段),合成场各个波的两倍。合成强度、电场强度的平方成比例,因此不是两个但四倍强度的两个基础。

相比之下,一波又一波的电场的叠加在一个方向上(正)在时间和空间上一波又一波的频率相同的有电场相反的方向(负)在时间和空间上导致取消,没有合成波(零强度)。两波的这种所谓的阶段。第一个例子,同相叠加产生个人的四倍强度,构成所谓相长干涉。第二个例子,不同相的叠加产生零强度相消干涉。总场以来任何时候和时间的总和个人领域和时间,这些论点很容易扩展到任意数量的基础。发现一个建设性的、破坏性的或部分干扰波拥有相同的频率和相位关系。

传播和一致性

一旦生成,自动传输的电磁波是因为一个时变电场产生时变磁场,反之亦然。当一个振荡当前的在一个天线打开,说,8分钟,然后开始电磁火车到达太阳就在天线是关闭,因为它需要几秒钟电磁辐射超过8分钟到达吗太阳。这八分钟波列,只要来观察太阳-地球距离,然后继续与光速旅行过去太阳以外的空间。

除了无线电波通过开启了许多小时的天线,电磁波大多在许多小块。波列的长度和持续时间相干长度和分别相干时间。光从太阳或来自一个灯泡在许多微小的脉冲持续1000000秒的1000000和拥有一个一致性长度约为1厘米。离散辐射能发出一个原子因为它改变内部能量可以有一个相干长度数百倍的时间(1到10米)除非辐射原子被碰撞。

的时间和空间电场和磁场之间有一个最大值或为零的逆转方向是不同的对于不同的波浪。因此清楚的现象干扰只能产生叠加的波列与本身的一部分。这可以实现,例如,half-transparent镜子反映强度和的一半传输另一半每个数以亿计的波列的一个给定的光源,一个黄色的钠放电灯。可以允许其中一个一半光束方向旅行,另一方向B所示图4。每一半光束反射回来,一个可以添加两个半束并观察结果。如果半束路径旅行¹/₂波长或³/₂或⁵/₂波长比另一个长,然后叠加收益率没有光的电场和磁场,因为每半波列的两半束点相反的方向,因此他们的总和是零。最重要的一点是,每个半波之间发生取消列车及其配偶。这是一个例子的相消干涉。通过调整路径长度A和B,这样他们相等或相差λ,2λλ3…,每个半波的电场和磁场列车及其配偶叠加时添加。这是相长干涉,结果,看到强烈的光线。

上面讨论的干涉仪和代表图4是由美国物理学家设计的吗阿尔伯特。迈克尔逊1880年当他与学习赫尔曼·冯·亥姆霍兹在柏林)的目的测量的影响在光的速度的运动醚通过光被认为旅行见下文电磁波和字段的概念)。

电磁辐射和速度多普勒效应

电磁辐射或在现代术语中,光子hν-always在自由空间传播普及速度c即:,的光的速度。这实际上是一个非常令人困惑的情况第一个实验验证由迈克尔逊和爱德华·威廉姆斯莫理在1887年,另一位美国科学家。这是基本的公理爱因斯坦的理论相对论。尽管毫无疑问,这是真的,这种情况是令人费解的,因为它是如此的不同于正常的行为粒子,也就是说,很少或没有那么小的事。当一个人追逐背后一个正常的粒子(例如,一架飞机)或从相反的方向移动,一个肯定会测量飞机相对于自己的速度不同。人会发现一个非常低的相对速度在第一种情况下,一个非常高的一个第二。此外,子弹从飞机,另一个向后面似乎是相对于自己以不同速度运动。这并不是在所有的情况下当一个措施电磁辐射的速度:无论一个人的运动或电磁辐射的来源,任何测量通过一个移动的观察者会导致普遍的光速。这必须被接受作为一个自然的事实。

音高或频率发生了什么当源正朝着观察者或远离他们吗?它已经建立声音波,频率更高当声源向观察员和低时远离他们。这是多普勒效应,奥地利的物理学家的名字命名的基督教多普勒在1842年,他第一次描述了这一现象。多普勒与电磁辐射预测效果也会发生并建议它被用于测量的相对速度星星。这就解释了为什么一个特征发出蓝色的光,例如,通过一个兴奋氦原子从高到低变化内部能量状态不再出现蓝色,当一个人看着这光来自氦原子移动非常迅速离开地球说,一个星系。当这样一个星系远离地球的速度高,光线会出现黄色;如果速度更高,它甚至可能出现红色红外。因此,恒星的星系的速度以及相对于地球测量多普勒频移的特征原子辐射能量hν。