Zaloguj się
Wszystkie
23 lutego 2024
543
Przez fale do wolnych elektronów
Fale elektromagnetyczne
Ten artykuł zaczyna się od czegoś, co wydaje się być tematem pobocznym: fal elektromagnetycznych. Jednak omówienie tego zjawiska jest niezbędne do zrozumienia szczególnych właściwości elektronów.
Promieniujące elektrony
Następnie omówimy fakt, że w pewnych warunkach elektrony mogą emitować światło. Właściwość ta jest bardzo ważna w elektronice, ponieważ bez niej nie istniałyby na przykład diody LED.
Wolne elektrony
Na zakończenie skupimy się na zjawisku odłączania się elektronów od swoich atomów, co jest niezbędnym warunkiem dla przepływu prądu elektrycznego. Takie elektrony nazywane są elektronami swobodnymi, a to, jak działają procesy fizyczne, które mogą uwolnić elektrony z ich atomów, jest ostatnim tematem tego artykułu.
Fale elektromagnetyczne
Pola elektryczne i magnetyczne
Przez cały XIX wiek uzyskano dobry wgląd w strukturę światła. Wiadomo było, że światło jest częścią spektrum promieniowania elektromagnetycznego. Promieniowanie, które powstaje w wyniku wzajemnego oddziaływania pola magnetycznego i elektrycznego. Zmienne pole elektryczne powoduje powstanie zmiennego pola magnetycznego. To pole z kolei powoduje powstanie zmiennego pola elektrycznego. Te połączone pola tworzą zjawisko falowe w przestrzeni, falę elektromagnetyczną. Fala ta charakteryzuje się długością fali, oznaczaną literą λ (lambda), która jest wyrażona w metrach.
Drgania fal elektrycznych (E) i magnetycznych (H) powodują powstawanie linii pola w przestrzeni. Na rysunku poniżej pola te są reprezentowane za pomocą linii kolistych. Linie pola elektrycznego E1 indukują prostopadłe do nich linie pola magnetycznego H1, te zaś indukują prostopadłe do nich linie pola E2, i tak dalej. W ten sposób powstaje fala elektromagnetyczna złożona z prostopadłych względem siebie linii pól elektrycznego i magnetycznego.
Prędkość fal elektromagnetycznych
Prędkość, z jaką to zjawisko rozchodzi się w przestrzeni jest równa 299 792,5 km/s! Oznacza to, że fala elektromagnetyczna może okrążyć Ziemię około 7,5 razy w ciągu jednej sekundy!
Widmo elektromagnetyczne
Światło widzialne stanowi tylko niewielką część widma elektromagnetycznego. Zakresy fal, od pasma radiowego, przez pasma telewizyjne, GSM, Wi-Fi, aż do sygnałów radarowych obejmują długości od 1000 m do około 1 mm. Następnie znajduje się obszar podczerwieni, czyli elektromagnetycznego promieniowania cieplnego, które emitują słońce, grzejniki i ogień. Następna część spektrum to niezwykle wąski obszar światła widzialnego. Światło czerwone ma falę najdłuższą, a fioletowe najkrótszą. Za obszarem światła widzialnego znajduje się obszar promieniowania ultrafioletowego, niebezpiecznego dla ludzkiej skóry. Obszar jeszcze krótszych fal (10–8 m) to już promieniowanie rentgenowskie, znane ze szpitali, i promieniowanie gamma, które jest bardzo niebezpieczne dla zdrowia. Chociaż wszystkie te rodzaje promieniowania wydają się zupełnie inne, podstawa jest zawsze taka sama: interakcja linii pola elektrycznego i magnetycznego, które rozchodzą się w przestrzeni ze stałą prędkością.
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
