Elektromagnetische Radiation (EM Radiation oder EMR) ist eine Form der Energie, die ausgestrahlt und von beladenen Partikeln gefesselt ist, der Welle ähnliches Verhalten ausstellt, als es durch den Raum reist. EMR hat sowohl elektrische als auch magnetische Feldbestandteile, die in einem festen Verhältnis der Intensität zu einander stehen, und die in der Phase-Senkrechte zu einander und Senkrechte zur Richtung der Energie und Welle-Fortpflanzung schwingen. Im Vakuum pflanzt sich elektromagnetische Radiation mit einer charakteristischen Geschwindigkeit, der Geschwindigkeit des Lichtes fort.

Elektromagnetische Radiation ist eine besondere Form des allgemeineren elektromagnetischen Feldes (EM Feld), der als das erzeugte Feld durch das Bewegen von Anklagen definiert wird. Elektromagnetische Radiation wird mit nur dem Typ des EM Feldes vereinigt, das weg von den bewegenden Anklagen weit genug ist, die es erzeugt haben, betrifft diese Absorption der EM Radiation nicht mehr das Verhalten dieser bewegenden Anklagen. Diese zwei Typen oder Handlungsweisen des EM Feldes werden manchmal das nahe und weite Feld genannt. Auf dieser Sprache ist EMR bloß ein anderer Name für den Fernbereich. Anklagen und Ströme erzeugen direkt das nahe Feld. Jedoch erzeugen Anklagen und Ströme EMR nur indirekt — eher in EMR, sowohl die magnetischen als auch elektrischen Felder werden durch Änderungen im anderen Typ des Feldes erzeugt, nicht direkt durch Anklagen und Ströme. Diese nahe Beziehung veranlasst die elektrischen und magnetischen Felder in EMR, in einem festen Verhältnis von Kräften zu einander zu stehen, und in der Phase, mit Maxima und Knoten in jedem gefunden zu werden, der an denselben Plätzen im Raum gefunden ist.

EMR trägt Energie — manchmal genannt Strahlungsenergie — durch den Raum unaufhörlich weg von der Quelle (das trifft auf den Nah-Feldteil des EM Feldes nicht zu). EMR trägt auch sowohl Schwung als auch winkeligen Schwung. Diese Eigenschaften können alle gegeben werden, um von Bedeutung zu sein, mit dem es aufeinander wirkt. EMR wird von anderen Typen der Energie, wenn geschaffen, erzeugt, und es wird zu anderen Typen der Energie umgewandelt, wenn es zerstört wird. Das Foton ist das Quant der elektromagnetischen Wechselwirkung, und ist die grundlegende "Einheit" oder der Bestandteil aller Formen von EMR. Die Quant-Natur des Lichtes wird mehr offenbar an hohen Frequenzen (oder hoher Foton-Energie). Solche Fotonen benehmen sich mehr wie Partikeln als Fotonen der niedrigeren Frequenz.

In der klassischen Physik, wie man betrachtet, wird EMR erzeugt, wenn beladene Partikeln durch Kräfte beschleunigt werden, die ihnen folgen. Elektronen sind für die Emission vom grössten Teil von EMR verantwortlich, weil sie niedrige Masse haben, und deshalb durch eine Vielfalt von Mechanismen leicht beschleunigt werden. Schnell bewegende Elektronen werden am schärfsten beschleunigt, wenn sie auf ein Gebiet der Kraft stoßen, so sind sie dafür verantwortlich, viel von der höchsten Frequenz elektromagnetische in der Natur beobachtete Radiation zu erzeugen. Quant-Prozesse können auch EMR, solcher als erzeugen, wenn Atomkerne Gammazerfall und Prozesse wie neutraler Pion-Zerfall erleben.

EMR wird gemäß der Frequenz seiner Welle klassifiziert. Das elektromagnetische Spektrum, in der Größenordnung von der zunehmenden Frequenz und abnehmenden Wellenlänge, besteht aus Funkwellen, Mikrowellen, Infrarotradiation, sichtbarem Licht, Ultraviolettstrahlung, Röntgenstrahlen und Gammastrahlung. Die Augen von verschiedenen Organismen fühlen, dass ein kleines und etwas variables Fenster von Frequenzen von EMR das sichtbare Spektrum genannt hat.

Die Effekten von EMR auf biologische Systeme (und auch zu vielen anderen chemischen Systemen, unter Standardbedingungen) hängt sowohl auf die Macht als auch auf Frequenz der Radiation ab. Für niedrigere Frequenzen von EMR bis zu denjenigen des sichtbaren Lichtes (d. h., Radio, Mikrowelle, infrarot), wird der Schaden, der durch Zellen und auch durch viele gewöhnliche Materialien unter solchen Bedingungen angerichtet ist, hauptsächlich durch die Heizung von Effekten, und so durch die Strahlenmacht bestimmt. Im Vergleich, für höhere Frequenzradiationen an ultravioletten Frequenzen und oben (d. h., Röntgenstrahlen und Gammastrahlung) ist der Schaden an chemischen Materialien und lebenden Zellen durch EMR viel größer als das, das durch die einfache Heizung, wegen der Fähigkeit von einzelnen Fotonen in solcher hoher Frequenz EMR getan ist, um individuelle Moleküle chemisch zu beschädigen.

Physik

Theorie

Die Gleichungen von Maxwell für EM von Quellen weite Felder

James Clerk Maxwell hat zuerst formell elektromagnetische Wellen verlangt. Diese wurden nachher von Heinrich Hertz bestätigt. Maxwell hat eine Welle-Form der elektrischen und magnetischen Gleichungen abgeleitet, so die Welle ähnliche Natur von elektrischen und magnetischen Feldern und ihre Symmetrie aufdeckend. Weil die Geschwindigkeit von EM durch die Wellengleichung vorausgesagten Wellen mit der gemessenen Geschwindigkeit des Lichtes zusammengefallen ist, hat Maxwell beschlossen, dass Licht selbst eine EM Welle ist.

Gemäß den Gleichungen von Maxwell veranlasst ein räumlich unterschiedliches elektrisches Feld das magnetische Feld, sich mit der Zeit zu ändern. Ebenfalls verursacht ein räumlich unterschiedliches magnetisches Feld Änderungen mit der Zeit im elektrischen Feld. In einer elektromagnetischen Welle wechseln die durch das elektrische Feld veranlassten Änderungen die Welle im magnetischen Feld in einer Richtung aus; die Handlung des magnetischen Feldes wechselt das elektrische Feld in derselben Richtung aus. Zusammen bilden diese Felder eine sich fortpflanzende elektromagnetische Welle, die in den Raum auszieht und nie wieder die Quelle betrifft. Das EM durch diesen Mechanismus gebildete Feld, "strahlt" folglich der Begriff dafür "aus".

Nahe und weite Felder

Das Schauen an den ursprünglichen Anklagen und Strömen, die die Ursache der Welle sind, bringt in Spiel-Begriffe, die Anklagen und Ströme ("Quellen") in den Gleichungen von Maxwell einschließen, die einen lokalen Typ des elektromagnetischen Feldes in der Nähe von Quellen erzeugen, das das Verhalten von EMR nicht hat. Insbesondere gemäß Maxwell erzeugen Ströme direkt ein magnetisches Feld, aber es ist eines magnetischen Dipoltyps, der schnell mit der Entfernung vom Strom ausstirbt. Auf eine ähnliche Weise, Anklagen bewegend, die von einander in einem Leiter durch ein Ändern electical Potenzial (solcher als in einer Antenne) trennen werden, erzeugen einen elektrischen Dipoltyp elektrisches Feld, aber das lässt auch sehr schnell mit der Entfernung nach. Beide dieser Felder setzen das nahe Feld in der Nähe von der EMR Quelle zusammen. Keiner dieser Handlungsweisen ist für die EM Radiation verantwortlich. Statt dessen verursachen sie elektromagnetisches Feldverhalten, das nur effizient Macht zu einem Empfänger sehr in der Nähe von der Quelle, wie die magnetische Induktion innerhalb eines elektrischen Transformators oder das Feed-Back-Verhalten überträgt, das in der Nähe von der Rolle eines Metallentdeckers geschieht. Gewöhnlich haben nahe Felder eine starke Wirkung auf ihre eigenen Quellen, eine vergrößerte "Last" verursachend (hat elektrische Reaktanz vermindert) in der Quelle oder dem Sender, wann auch immer Energie vom EM Feld durch einen Empfänger zurückgezogen wird. Sonst "pflanzen" "sich" diese Felder frei in den Raum nicht "fort", ihre Energie ohne Entfernungsgrenze wegtragend, aber schwingen eher hin und her, ihre Energie in den Sender zurückgebend, wenn es durch einen Empfänger nicht erhalten wird.

Im Vergleich wird der EM Fernbereich aus der Radiation zusammengesetzt, die frei vom Sender im Sinn ist, dass (verschieden vom Fall in einem elektrischen Transformator) der Sender dieselbe Macht verlangt, diese Änderungen in den Feldern zu senden, ob das Signal sofort aufgenommen wird, oder nicht. Dieser entfernte Teil des elektromagnetischen Feldes ist "elektromagnetische Radiation" (auch hat den Fernbereich genannt). Die Fernbereiche pflanzen sich ohne Fähigkeit zum Sender fort, um sie zu betreffen, und das veranlasst sie, im Sinn unabhängig zu sein, dass ihre Existenz und ihre Energie sowohl des Senders als auch Empfängers völlig unabhängig sind.

Der Fernbereich (EMR) hängt von einem verschiedenen Mechanismus für seine Produktion ab als das nahe Feld, und auf verschiedene Begriffe in den Gleichungen von Maxwell. Wohingegen der magnetische Teil des nahen Feldes wegen Ströme in der Quelle ist, ist das magnetische Feld in EMR nur zur lokalen Änderung im elektrischen Feld erwartet. Auf eine ähnliche Weise, während das elektrische Feld im nahen Feld direkt zu den Anklagen und der Anklage-Trennung in der Quelle erwartet ist, ist das elektrische Feld in EMR wegen einer Änderung im lokalen magnetischen Feld. Beide dieser Prozesse, um elektrische und magnetische EMR Felder zu erzeugen, haben eine verschiedene Abhängigkeit von der Entfernung, als Nah-Felddipol elektrische und magnetische Felder tun, und deshalb der Typ EMR des EM Feldes dominierend in der von Quellen "weiten" Macht wird. Der Begriff, der "von Quellen weit ist", bezieht sich darauf, wie weit von der Quelle (sich mit der Geschwindigkeit des Lichtes bewegend), jeder Teil des EM äußer bewegenden Feldes gelegen wird, wenn Quellströme durch das unterschiedliche Quellpotenzial geändert werden, und die Quelle deshalb begonnen hat, ein äußerlich bewegendes EM Feld einer verschiedenen Phase zu erzeugen.

Eine kompaktere Ansicht von EMR besteht darin, dass der Fernbereich, der EMR zusammensetzt, allgemein ist, dass ein Teil des EM Feldes, das genügend Entfernung von der Quelle gereist ist, dass es völlig getrennt von jedem Feed-Back bis die Anklagen und Ströme geworden ist, die dafür ursprünglich verantwortlich waren. Unabhängig der Quellanklagen erzeugt das EM Feld, weil es jetzt abrückt, und regeneriert sich infolgedessen nur seiner eigenen sich ändernden Felder.

Eigenschaften der EM Radiation

Die Physik der elektromagnetischen Radiation ist Elektrodynamik. Elektromagnetismus ist das physische mit der Theorie der Elektrodynamik vereinigte Phänomen. Elektrische und magnetische Felder folgen den Eigenschaften der Überlagerung. So trägt ein Feld wegen jeder besonderen Partikel oder zeitändernden elektrischen oder magnetischen Feldes zur Feldgegenwart in demselben Raum wegen anderer Ursachen bei. Weiter, da sie Vektorfelder sind, tragen alle magnetischen und elektrischen Feldvektoren zusammen gemäß der Vektor-Hinzufügung bei. Zum Beispiel in der Optik können zwei oder mehr zusammenhängende lightwaves aufeinander wirken, und durch die konstruktive oder zerstörende Einmischung geben ein resultierendes Ausstrahlen nach, das von der Summe der Teilausstrahlen des individuellen lightwaves abgeht.

Da Licht eine Schwingung ist, wird es durch das Reisen durch statische elektrische oder magnetische Felder in einem geradlinigen Medium wie ein Vakuum nicht betroffen. Jedoch in nichtlinearen Medien, wie einige Kristalle, können Wechselwirkungen zwischen leichten und statischen elektrischen und magnetischen Feldern vorkommen — diese Wechselwirkungen schließen die Wirkung von Faraday und die Wirkung von Kerr ein.

In der Brechung verändert eine Welle, die sich von einem Medium bis eine andere der verschiedenen Dichte trifft, seine Geschwindigkeit und Richtung nach dem Eingehen ins neue Medium. Das Verhältnis der Refraktionsindizes der Medien bestimmt den Grad der Brechung, und wird durch das Gesetz von Snell zusammengefasst. Das Licht von zerlegbaren Wellenlängen (natürliches Sonnenlicht) zerstreut sich in ein sichtbares Spektrum, das ein Prisma, wegen des Wellenlänge-Abhängiger-Brechungsindexes des Prisma-Materials (Streuung) durchführt; d. h. jede Teilwelle innerhalb des zerlegbaren Lichtes wird ein verschiedener Betrag gebogen.

EM Radiation stellt sowohl Welle-Eigenschaften als auch Partikel-Eigenschaften zur gleichen Zeit aus (sieh Dualität der Welle-Partikel). Sowohl Welle als auch Partikel-Eigenschaften sind in einer Vielzahl von Experimenten bestätigt worden. Welle-Eigenschaften sind mehr offenbar, wenn EM Radiation über relativ große Zeitskalen und über große Entfernungen gemessen wird, während Partikel-Eigenschaften offensichtlicher sind, wenn sie kleine Zeitskalen und Entfernungen messen. Zum Beispiel, wenn elektromagnetische Radiation von der Sache gefesselt ist, werden einer Partikel ähnliche Eigenschaften offensichtlicher sein, wenn die durchschnittliche Zahl von Fotonen im Würfel der relevanten Wellenlänge viel kleiner ist als 1. Nach der Absorption des Lichtes ist es nicht zu schwierig, ungleichförmige Absetzung der Energie experimentell zu beobachten. Jedoch ist das allein nicht Beweise "des particulate" Verhaltens des Lichtes. Eher widerspiegelt es die Quant-Natur der Sache.

Es gibt Experimente, in denen die Welle und Partikel-Natur von elektromagnetischen Wellen in demselben Experiment wie die Selbsteinmischung eines einzelnen Fotons erscheinen. Wahre Versuche des einzelnen Fotons (in einem Quant optischer Sinn) können heute in Studentenniveau-Laboratorien angestellt werden. Wenn ein einzelnes Foton durch einen interferometer gesandt wird, führt es beide Pfade durch, sich störend, wie Wellen tun, noch wird durch einen Photovermehrer oder anderen empfindlichen Entdecker nur einmal entdeckt.

Eine Quant-Theorie der Wechselwirkung zwischen elektromagnetischer Radiation und Sache wie Elektronen wird durch die Theorie der Quant-Elektrodynamik beschrieben.

Welle-Modell

Elektromagnetische Radiation ist eine Querwelle, bedeutend, dass die Schwingungen der Wellen auf der Richtung der Energieübertragung und des Reisens rechtwinklig sind. Die elektrischen und magnetischen Teile des Feldstandplatzes in einem festen Verhältnis von Kräften, um die zwei Gleichungen von Maxwell zu befriedigen, die angeben, wie einer vom anderen erzeugt wird. Diese E und B Felder sind auch in der Phase, sowohl mit reichenden Maxima als auch mit Minima an denselben Punkten im Raum (sieh Illustrationen). Ein häufiger Irrtum ist, dass der E und die B Felder in der electromagnctic Radiation gegenphasig sind, weil eine Änderung in man den anderen erzeugt, und das einen Phase-Unterschied zwischen ihnen als sinusförmige Funktionen erzeugen würde (wie es tatsächlich in der elektromagnetischen Induktion, und im nahen Feld in der Nähe von Antennen geschieht). Jedoch im Fernbereich lockt EM Radiation, die vom zwei quellfreien Maxwell beschrieben wird, Maschinenbediener-Gleichungen, eine richtigere Beschreibung ist, dass eine Zeitänderung in einem Typ des Feldes zu einer Raumänderung im anderen proportional ist. Diese Ableitungen verlangen, dass der E und die B Felder in EMR inphasigem sind (sieh Matheabteilung unten).

Ein wichtiger Aspekt der Natur des Lichtes ist Frequenz. Die Frequenz einer Welle ist seine Rate der Schwingung und wird im Hertz, der SI-Einheit der Frequenz gemessen, wo ein Hertz einer Schwingung pro Sekunde gleich ist. Licht hat gewöhnlich ein Spektrum von Frequenzen, die resümieren, um die resultierende Welle zu bilden. Verschiedene Frequenzen erleben verschiedene Winkel der Brechung.

Eine Welle besteht aus aufeinander folgenden Trögen und Kämmen, und die Entfernung zwischen zwei angrenzenden Kämmen oder Trögen wird die Wellenlänge genannt. Wellen des elektromagnetischen Spektrums ändern sich in der Größe, von sehr langen Funkwellen die Größe von Gebäuden zur sehr kurzen Gammastrahlung, die kleiner ist als Atom-Kerne. Frequenz ist zur Wellenlänge gemäß der Gleichung umgekehrt proportional:

:

wo v die Geschwindigkeit der Welle (c in einem Vakuum, oder weniger in anderen Medien) ist, ist f die Frequenz, und λ ist die Wellenlänge. Da Wellen Grenzen zwischen verschiedenen Medien, ihrer Geschwindigkeitsänderung durchqueren, aber ihre Frequenzen bleiben unveränderlich.

Einmischung ist die Überlagerung von zwei oder mehr Wellen, die auf ein neues Welle-Muster hinauslaufen. Wenn die Felder Bestandteile in derselben Richtung haben, mischen sie sich konstruktiv ein, während entgegengesetzte Richtungen zerstörende Einmischung verursachen.

Die Energie in elektromagnetischen Wellen wird manchmal Strahlungsenergie genannt.

Partikel-Modell und Quant-Theorie

Eine Anomalie, die gegen Ende des 19. Jahrhunderts entstanden ist, hat einen Widerspruch zwischen der Wellentheorie des Lichtes und den Maßen des elektromagnetischen Spektrums eingeschlossen, das durch Thermalheizkörper oder so genannte schwarze Körper ausgestrahlt ist. Physiker haben mit diesem Problem gekämpft, das später bekannt als die ultraviolette Katastrophe erfolglos viele Jahre lang geworden ist. 1900 hat Max Planck eine neue Theorie der Radiation des schwarzen Körpers entwickelt, die das beobachtete Spektrum erklärt hat. Die Theorie von Planck hat auf der Idee basiert, dass schwarze Körper Licht (und andere elektromagnetische Radiation) nur als getrennte Bündel oder Pakete der Energie ausstrahlen. Diese Pakete wurden Quanten genannt. Später hat Albert Einstein vorgeschlagen, dass die Quanten des Lichtes als echte Partikeln betrachtet werden könnten, und (noch später), wurde die Partikel des Lichtes das Namenfoton gegeben, um anderen Partikeln zu entsprechen, die um diese Zeit, wie das Elektron und Proton beschreiben werden. Ein

Foton hat eine Energie, E, proportional zu seiner Frequenz, f durch

:

wo h die Konstante von Planck ist, ist die Wellenlänge, und c ist die Geschwindigkeit des Lichtes. Das ist manchmal als die Gleichung von Planck-Einstein bekannt:

In der Quant-Theorie (sieh den ersten quantization, die Energie der Fotonen ist so zur Frequenz der EMR Welle direkt proportional.

Ebenfalls ist der Schwung p eines Fotons auch zu seiner Frequenz proportional und zu seiner Wellenlänge umgekehrt proportional:

:

Die Quelle des Vorschlags von Einstein, dass Licht aus Partikeln zusammengesetzt wurde (oder konnte als Partikeln in einigen Verhältnissen handeln), war eine experimentelle durch die Wellentheorie nicht erklärte Anomalie war die fotoelektrische Wirkung, durch die Licht, das eine Metalloberfläche schlägt, Elektronen aus der Oberfläche vertrieben hat, einen elektrischen Strom veranlassend, über eine angewandte Stromspannung zu fließen. Experimentelle Maße haben demonstriert, dass die Energie der Person Schleudersitz betätigt hat, Elektronen war zur Frequenz, aber nicht der Intensität des Lichtes proportional. Außerdem, unter einer bestimmten minimalen Frequenz, die vom besonderen Metall abgehangen hat, würde kein Strom unabhängig von der Intensität fließen. Diese Beobachtungen sind geschienen, der Wellentheorie zu widersprechen, und seit Jahren haben Physiker vergebens versucht, eine Erklärung zu finden. 1905 hat Einstein dieses Rätsel erklärt, indem er die Partikel-Theorie des Lichtes wieder belebt hat, die beobachtete Wirkung zu erklären. Wegen des Überwiegens von Beweisen für die Wellentheorie, jedoch, wurden die Ideen von Einstein am Anfang mit der großen Skepsis unter feststehenden Physikern entsprochen. Schließlich wurde die Erklärung von Einstein als neues einer Partikel ähnliches Verhalten des Lichtes akzeptiert wurde wie die Wirkung von Compton beobachtet.

Da ein Foton von einem Atom gefesselt ist, erregt es das Atom, ein Elektron zu einem höheren Energieniveau erhebend (durchschnittlich, derjenige, der vom Kern weiter ist). Ein Elektron in einem aufgeregten Molekül oder Atom, das zu einem niedrigeren Energieniveau hinuntersteigt, strahlt ein Foton des dem Energieunterschied gleichen Lichtes aus. Da die Energieniveaus von Elektronen in Atomen getrennt sind, strahlen jedes Element und jedes Molekül aus und absorbieren seine eigenen charakteristischen Frequenzen. Wenn solche Frequenzen in der sichtbaren Reihe, das sind, werden Phänomene sichtbare Fluoreszenz genannt. Ein Beispiel ist sichtbares Licht, das von Leuchtstofffarben, als Antwort auf den ultravioletten (blacklight) ausgestrahlt ist. Viele andere Leuchtstoffemissionen in anderen geisterhaften Bändern als sichtbar, sind bekannt.

Dualität der Welle-Partikel

Die moderne Theorie, die die Natur des Lichtes erklärt, schließt den Begriff der Dualität der Welle-Partikel ein. Mehr allgemein stellt die Theorie fest, dass alles sowohl eine Partikel-Natur als auch eine Welle-Natur hat, und verschiedene Versuche angestellt werden können, um ein oder der andere herauszubringen. Die Partikel-Natur wird leichter wahrgenommen, wenn ein Gegenstand eine große Masse, und erst als ein kühner Vorschlag durch Louis de Broglie 1924 hat, dass die wissenschaftliche Gemeinschaft begriffen hat, dass Elektronen auch Dualität der Welle-Partikel ausgestellt haben.

Welle und Partikel-Effekten der elektromagnetischen Radiation

Zusammen erklären Welle und Partikel-Effekten die Emission und Absorptionsspektren der EM Radiation, wo auch immer es gesehen wird. Die Sache-Zusammensetzung des Mediums, durch das das leichte Reisen die Natur der Absorption und des Emissionsspektrums bestimmt. Diese Bänder entsprechen den erlaubten Energieniveaus in den Atomen. Dunkle Bänder im Absorptionsspektrum sind wegen der Atome in einem vorläufigen Medium zwischen Quelle und Beobachter, bestimmte Frequenzen des Lichtes zwischen Emitter und Entdecker/Auge absorbierend, dann sie in allen Richtungen ausstrahlend, so dass ein dunkles Band zum Entdecker wegen der aus dem Balken gestreuten Radiation erscheint. Zum Beispiel sind dunkle Bänder im durch einen entfernten Stern ausgestrahlten Licht wegen der Atome in der Atmosphäre des Sterns. Ein ähnliches Phänomen kommt für die Emission vor, die gesehen wird, wenn das Ausstrahlen-Benzin wegen der Erregung der Atome von jedem Mechanismus einschließlich der Hitze glüht. Da Elektronen hinuntersteigen, um Energieniveaus zu senken, wird ein Spektrum ausgestrahlt, der die Sprünge zwischen den Energieniveaus der Elektronen vertritt, aber Linien werden gesehen, weil wieder Emission nur an besonderen Energien nach der Erregung geschieht. Ein Beispiel ist das Emissionsspektrum von Nebelflecken.

Heute verwenden Wissenschaftler diese Phänomene, um verschiedene chemische Entschlüsse für die Zusammensetzung von Benzin durchzuführen, das von hinten (Absorptionsspektren) angezündet ist und um Benzin (Emissionsspektren) zu glühen. Spektroskopie bestimmt (zum Beispiel), aus welchen chemischen Elementen ein Stern zusammengesetzt wird. Spektroskopie wird auch im Entschluss von der Entfernung eines Sterns mit der roten Verschiebung verwendet.

Geschwindigkeit der Fortpflanzung

Jede elektrische Anklage, die sich oder jedes sich ändernde magnetische Feld beschleunigt, erzeugt elektromagnetische Radiation. Die elektromagnetische Information über die Anklage reist mit der Geschwindigkeit des Lichtes. Genaue Behandlung vereinigt so ein als zurückgebliebene Zeit bekanntes Konzept (im Vergleich mit der fortgeschrittenen Zeit, die im Licht der Kausalität nicht physisch möglich ist), der zu den Ausdrücken für das electrodynamic elektrische magnetische und Feldfeld beiträgt. Diese Extrabegriffe sind für die elektromagnetische Radiation verantwortlich.

Wenn jede Leitung (oder anderer Leiten-Gegenstand wie eine Antenne) Wechselstrom führt, wird elektromagnetische Radiation an derselben Frequenz wie der elektrische Strom fortgepflanzt. In vielen solchen Situationen ist es möglich, einen electical Dipolmoment zu identifizieren, den arrises von der Trennung von Anklagen wegen des aufregenden elektrischen Potenzials, und dieser Dipolmoment rechtzeitig in Schwingungen versetzt, weil die Anklagen hin und her gehen. Diese Schwingung an einer gegebenen Frequenz verursacht das Ändern elektrischer und magnetischer Felder, die dann die elektromagnetische Radiation in Bewegung bringen.

Am Quant-Niveau wird elektromagnetische Radiation erzeugt, wenn der wavepacket einer beladenen Partikel schwingt oder sich sonst beschleunigt. Beladene Partikeln in einem stationären Staat bewegen sich nicht, aber eine Überlagerung solcher Staaten kann auf Übergang-Staat hinauslaufen, der einen elektrischen Dipolmoment hat, der rechtzeitig schwingt. Dieser schwingende Dipolmoment ist für das Phänomen des Strahlungsübergangs zwischen Quant-Staaten einer beladenen Partikel verantwortlich. Solche Staaten kommen (zum Beispiel) in Atomen vor, wenn Fotonen ausgestrahlt werden, als sich das Atom von einem stationärem Staat bis einen anderen bewegt.

Abhängig von den Verhältnissen kann sich elektromagnetische Radiation als eine Welle oder als Partikeln benehmen. Als eine Welle wird es durch eine Geschwindigkeit (die Geschwindigkeit des Lichtes), Wellenlänge und Frequenz charakterisiert. Wenn betrachtet, als Partikeln sind sie als Fotonen bekannt, und jeder ließ eine Energie mit der Frequenz der Welle verbinden, die durch die Beziehung von Planck E = hν gegeben ist, wo E die Energie des Fotons, h = 6.626 × 10 J ist · s ist die Konstante von Planck, und ν ist die Frequenz der Welle.

Einer Regel wird immer unabhängig von den Verhältnissen gefolgt: Die EM Radiation in einem Vakuum reist immer mit der Geschwindigkeit des Lichtes hinsichtlich des Beobachters unabhängig von der Geschwindigkeit des Beobachters. (Diese Beobachtung hat zur Entwicklung von Albert Einstein der Theorie der speziellen Relativität geführt.)

In einem Medium (anders als Vakuum) werden Geschwindigkeitsfaktor oder Brechungsindex, abhängig von der Frequenz und Anwendung betrachtet. Beide von diesen sind Verhältnisse der Geschwindigkeit bei einem Medium, um in einem Vakuum zu eilen.

Spezielle Relativitätstheorie

Bis zum Ende des neunzehnten Jahrhunderts, jedoch, ist eine Hand voll experimentelle Anomalien darin geblieben, dass durch die einfache Wellentheorie nicht erklärt werden konnte. Eine dieser Anomalien hat eine Meinungsverschiedenheit über die Geschwindigkeit des Lichtes eingeschlossen. Die Geschwindigkeit des Lichtes und anderen durch die Gleichungen von Maxwell vorausgesagten EMR ist nicht erschienen, wenn die Gleichungen in einem Weg nicht modifiziert wurden, der zuerst von FitzGerald und Lorentz angedeutet ist (sieh Geschichte der speziellen Relativität), oder sonst es von der Geschwindigkeit des Beobachters hinsichtlich des "Mediums" abhängen würde (hat luminiferous Narkoseäther genannt), der vermutlich die elektromagnetische Welle "getragen" hat (gewissermaßen analog der Weise, wie Luft Schallwellen trägt). Experimente haben gescheitert, jede Beobachter-Wirkung jedoch zu finden. 1905 hat Albert Einstein vorgeschlagen, dass Zeit und Raum geschienen ist, geschwindigkeitsveränderliche Entitäten zu sein, nicht nur für die leichte Fortpflanzung, aber alle anderen Prozesse und Gesetze ebenso. Diese Änderungen sind dann automatisch für die Beständigkeit der Geschwindigkeit des Lichtes und der ganzen elektromagnetischen Radiation, aus den Gesichtspunkten aller Beobachter — sogar diejenigen in der Verhältnisbewegung verantwortlich gewesen.

Elektromagnetisches Spektrum

γ = Gammastrahlung

HX = harte Röntgenstrahlen

SX = weiche Röntgenstrahlen

EUV = äußerst-ultravioletter

NUV = nah-ultravioletter

Sichtbares Licht

NIR = nah-infraroter

MIR = gemäßigt-infraroter

TANNE = weit-infraroter

Funkwellen:

EHF = Äußerst hohe Frequenz (Mikrowellen)

SHF = Superhohe Frequenz (Mikrowellen)

UHF = Ultrahohe Frequenz

VHF = Sehr hohe Frequenz

HF = Hohe Frequenz

MF = Mittlere Frequenz

LF = Niedrige Frequenz

VLF = Sehr niedrige Frequenz

VF = Sprechfrequenz

ULF = Ultraniedrige Frequenz

SLF = Superniedrige Frequenz

ELF = Äußerst niedrige Frequenz]]

Im Allgemeinen wird EM Radiation (schließt die Benennung 'Radiation' statische elektrische und magnetische und nahe Felder aus), durch die Wellenlänge ins Radio, die Mikrowelle, infrarot, das sichtbare Spektrum klassifiziert, das wir als sichtbarer leicht, ultraviolett, Röntgenstrahlen und Gammastrahlung wahrnehmen. Willkürliche elektromagnetische Wellen können immer durch die Analyse von Fourier in Bezug auf sinusförmige monochromatische Wellen ausgedrückt werden, die jeder der Reihe nach in diese Gebiete des EMR Spektrums eingeteilt werden können.

Das Verhalten der EM Radiation hängt von seiner Frequenz ab. Niedrigere Frequenzen haben längere Wellenlängen, und höhere Frequenzen haben kürzere Wellenlängen, und werden mit Fotonen der höheren Energie vereinigt. Es gibt keine grundsätzliche Grenze, die diesen Wellenlängen oder Energien entweder am Ende des Spektrums bekannt ist, obwohl Fotonen mit Energien in der Nähe von der Energie von Planck oder dem Übersteigen davon (weit zu hoch, um jemals beobachtet worden zu sein), erforderliche neue physische Theorien werden zu beschreiben.

Schallwellen sind nicht elektromagnetische Radiation. Am niedrigeren Ende des elektromagnetischen Spektrums, ungefähr 20 Hz zu ungefähr 20 Kilohertz, sind Frequenzen, die in der Audioreihe betrachtet werden könnten. Jedoch können elektromagnetische Wellen nicht durch menschliche Ohren direkt wahrgenommen werden. Schallwellen sind die schwingende Kompression von Molekülen. Um gehört zu werden, muss elektromagnetische Radiation zu Druck-Wellen der Flüssigkeit umgewandelt werden, in der das Ohr gelegen wird (ob die Flüssigkeit Luft, Wasser oder etwas anderes ist).

Radio- und Mikrowellenheizung und Ströme und Infrarotheizung

Wenn EM Radiation mit Sache aufeinander wirkt, ändert sich sein Verhalten qualitativ, wie sich seine Frequenz ändert. An Radio- und Mikrowellenfrequenzen wirkt EMR mit Sache größtenteils als eine Hauptteil-Sammlung von Anklagen aufeinander, die über die große Anzahl von betroffenen Atomen ausgedehnt werden. In elektrischen Leitern läuft solche veranlasste Hauptteil-Bewegung von Anklagen (elektrische Ströme) auf Absorption des EMR, oder Trennungen von Anklagen dass Ursache-Generation von neuem EMR (wirksames Nachdenken des EMR) hinaus. Ein Beispiel ist Absorption oder Emission von Funkwellen durch Antennen oder Absorption von Mikrowellen durch Wasser oder andere Moleküle mit einem elektrischen Dipolmoment bezüglich des Beispiels innerhalb eines Mikrowellengeräts. Diese Wechselwirkungen erzeugen entweder elektrische Ströme oder Hitze oder beide. Infraroter EMR wirkt mit Dipolgegenwart in einzelnen Molekülen aufeinander, die sich ändern, weil Atome an den Enden eines einzelnen chemischen Bandes vibrieren. Deshalb infrarot wird durch Metalle widerspiegelt (wie der grösste Teil von EMR ins ultraviolette ist), aber ist von einer breiten Reihe von Substanzen gefesselt, sie veranlassend, in der Temperatur zuzunehmen, weil sich die Vibrationen als Hitze zerstreuen. In demselben Prozess strahlen Hauptteil-Substanzen in infrarot spontan aus (sieh Thermalstrahlenabteilung unten).

Umkehrbare und nichtumkehrbare molekulare Änderungen vom sichtbaren Licht

Als Frequenz in die sichtbare Reihe zunimmt, haben Fotonen von EMR genug Energie, die Band-Struktur von einigen individuellen Molekülen zu ändern. Es ist nicht ein Zufall, dass das in der "sichtbaren Reihe geschieht," weil der Mechanismus der Vision die Änderung im Abbinden eines einzelnen Moleküls (Retinal) einschließt, das Licht im rhodopsin die Netzhaut des menschlichen Auges absorbiert. Fotosynthese wird möglich in dieser Reihe ebenso aus ähnlichen Gründen, weil ein einzelnes Molekül von Chlorophyll durch ein einzelnes Foton aufgeregt ist. Tiere, die infrarot entdecken, verwenden solche einzelnen Molekül-Prozesse nicht, aber werden gezwungen, von kleinen Paketen von Wasser Gebrauch zu machen, die Temperatur in einem im Wesentlichen thermischen Prozess ändern, der mit vielen Fotonen verbunden ist (sieh Infrarotabfragung in Schlangen). Deshalb infrarot, wie man denkt, beschädigen Mikrowellen und Funkwellen Moleküle, und biologisches Gewebe nur durch die Hauptteil-Heizung, nicht Erregung von einzelnen Fotonen der Radiation (jedoch, dort bleibt Meinungsverschiedenheit über den möglichen biologischen Nichtthermalschaden von der niedrigen Frequenz EM Radiation, sehen unten).

Sichtbares Licht ist im Stande, einige Moleküle mit einzelnen Fotonen, aber gewöhnlich nicht in auf eine dauerhafte oder zerstörende Weise ohne Macht hoch genug zu betreffen, um Temperatur zu zerstörenden Niveaus zu vergrößern. Jedoch, in Pflanzengeweben, die Fotosynthese, carotenoids Tat fortsetzen, um elektronisch aufgeregtes Chlorophyll zu löschen, das durch das sichtbare Licht in einem Prozess erzeugt ist, hat das nichtfotochemische Löschen genannt, um Reaktionen zu verhindern, die sonst infere mit der Fotosynthese an hohen leichten Niveaus würden. Es gibt auch einige beschränkte Beweise, dass einige reaktive Sauerstoff-Arten durch das sichtbare Licht in der Haut geschaffen werden, und dass diese eine Rolle im Photoaltern auf dieselbe Weise haben können, wie ultravioletter A tut.

Molekularer Schaden vom ultravioletten

Da ein Foton mit einzelnen Atomen und Molekülen aufeinander wirkt, hängt die Wirkung vom Betrag der Energie ab, die das Foton trägt. Als Frequenz außer dem sichtbaren ins ultraviolette zunimmt, tragen Fotonen jetzt genug Energie (ungefähr drei Elektronvolt oder mehr), um bestimmte doppelt verpfändete Moleküle in die dauerhafte chemische Neuordnung zu erregen. Wenn diese Moleküle biologische Moleküle in der DNA sind, verursacht das anhaltenden Schaden. DNA wird auch durch reaktive Sauerstoff-Arten indirekt beschädigt, die durch ultravioletten A erzeugt sind, der Energie zu niedrig hat, um DNA direkt zu beschädigen. Das ist, warum ultraviolett an allen Wellenlängen DNA beschädigen kann, und dazu fähig ist, Krebs zu verursachen, und (für UVB) Hautbrandwunden (Sonnenbrand), die viel schlechter sind als, durch die einfache Heizung (Temperaturzunahme) Effekten erzeugt würden. Dieses Eigentum, molekularen Schaden zu verursachen, der aus dem Verhältnis zum ganzen Temperaturändern weit ist (d. h., heizend) Effekten, ist für den ganzen EMR mit Frequenzen an der sichtbaren leichten Reihe und oben charakteristisch. Diese Eigenschaften von Hochfrequenz-EMR sind wegen Quant-Effekten, die zu Materialien und Geweben am einzelnen molekularen Niveau Dauerschaden verursachen.

Ionisation und äußerste Typen des molekularen Schadens von Röntgenstrahlen und Gammastrahlung

Am höheren Ende der ultravioletten Reihe wird die Energie von Fotonen groß genug, um genug Energie Elektronen zu geben, um sie zu veranlassen, vom Atom, in einem Prozess genannt Photoionisierung befreit zu werden. Die dafür erforderliche Energie ist immer größer als ungefähr 10 Elektronvolt (eV) entsprechend mit Wellenlängen, die kleiner sind als 124 nm (einige Quellen schlagen eine realistischere Abkürzung von 33 eV vor, die die Energie ist, die erforderlich ist, Wasser zu ionisieren). Dieses hohe Ende des ultravioletten Spektrums mit Energien in der ungefähren Ionisationsreihe, wird manchmal "äußersten UV genannt." (Wird der grösste Teil davon durch die Atmosphäre der Erde gefiltert).

Elektromagnetische Radiation hat von Fotonen gedichtet, die Energie der minimalen Ionisation, oder mehr, tragen (der das komplette Spektrum mit kürzeren Wellenlängen einschließt), ist deshalb genannte ionisierende Strahlung. (Es gibt auch viele andere Arten der ionisierenden Strahlung, die aus non-EM Partikeln gemacht ist). Ionisierende Strahlung des elektromagnetischen Typs streckt sich vom Extrem aus, das zu allen höheren Frequenzen und kürzeren Wellenlängen ultraviolett ist, was bedeutet, dass alle Röntgenstrahlen und Gammastrahlung ionisierende Strahlung sind. Diese sind zu den strengsten Typen des molekularen Schadens fähig, der in der Biologie mit jedem Typ von biomolecule, einschließlich der Veränderung und des Krebses, und häufig an großen Tiefen von der Haut geschehen kann, da das höhere Ende des Röntgenstrahl-Spektrums und das ganze Gammastrahl-Spektrum, zur Sache eindringen. Es ist dieser Typ des Schadens, der diese Typen der Radiation veranlasst, besonders wegen ihrer Gefahr sogar an verhältnismäßig niedrigen Energien zu allen lebenden Organismen sorgfältig kontrolliert zu werden.

Fortpflanzung und Absorption von EMR in der Atmosphäre der Erde

Die meisten electromagetic Wellen der höheren Frequenz als sichtbares Licht (UV und Röntgenstrahlen) werden durch die Absorption von der elektronischen Erregung im Ozon und dioxygen (für UV), und durch die Ionisation von Luft für Energien im äußersten UV und oben blockiert. Sichtbares Licht wird in Luft gut übersandt, weil es nicht energisch genug ist, um Sauerstoff, aber zu energisch zu erregen, um molekulare Schwingfrequenzen von Molekülen in Luft zu erregen.

Unter dem sichtbaren Licht sind mehrere Absorptionsbänder in infrarot wegen Weisen der Schwingerregung im Wasserdampf. Jedoch an Energien zu niedrig, um Wasserdampf zu erregen, wird die Atmosphäre durchsichtig wieder, freie Übertragung vom grössten Teil der Mikrowelle und Funkwellen erlaubend.

Schließlich, an Radiowellenlängen, die länger sind als ungefähr 10 Meter (ungefähr 30 MHz), bleibt die Luft in der niedrigeren Atmosphäre durchsichtig zum Radio, aber das Plasma in bestimmten Schichten der Ionosphäre der oberen Erdatmosphäre beginnt, mit Funkwellen aufeinander zu wirken (sieh Raumwelle). Dieses Eigentum erlaubt einigen längeren Wellenlängen (100 Meter oder 3 MHz), widerspiegelt zu werden, und laufen Sie auf weiteres Kurzwellenradio hinaus, als es durch die Gesichtslinie erhalten werden kann. Jedoch beginnen bestimmte ionosphärische Effekten, eingehenden radiowaves vom Raum zu blockieren, wenn ihre Frequenz weniger als ungefähr 10 MHz (Wellenlänge ist, die länger ist als ungefähr 30 Meter).

Typen und Quellen von elektromagnetischen Wellen, die vom geisterhaften Band (Frequenz) klassifiziert sind

Sieh elektromagnetisches Spektrum für das Detail

Funkwellen

Wenn die EM Radiation an den Häufigkeiten, für die es "Funkwellen" genannt wird, auf einen Leiter stößt, paart es sich dem Leiter, reist entlang ihm, und veranlasst einen elektrischen Strom auf der Oberfläche des Leiters durch das Bewegen der Elektronen des Leiten-Materials in aufeinander bezogenen Bündeln der Anklage. Solche Effekten können makroskopische Entfernungen in Leitern (einschließlich als Radioantennen) bedecken, da die Wellenlänge von radiowaves durch menschliche Skalen lang ist. Funkwellen haben so die am meisten offen "Welle ähnlichen" Eigenschaften aller Typen von EMR, da ihre Wellen so lang sind.

Mikrowellen

Infrarot

Sichtbares Licht

Natürliche Quellen erzeugen EM Radiation über das Spektrum. Die EM Radiation mit einer Wellenlänge zwischen etwa 400 nm und 700 nm wird durch das menschliche Auge direkt entdeckt und als sichtbares Licht wahrgenommen. Andere Wellenlängen, besonders in der Nähe infrarot (länger als 700 nm) und ultraviolett (kürzer als 400 nm) werden auch manchmal Licht besonders genannt, wenn die Sichtbarkeit Menschen nicht wichtig ist.

Ultraviolett

Röntgenstrahlen

Gammastrahlung

Thermalradiation und elektromagnetische Radiation als eine Form der Hitze

Die grundlegende Struktur der Sache schließt beladene Partikeln gebunden zusammen auf viele verschiedene Weisen ein. Wenn elektromagnetische Radiation Ereignis auf der Sache ist, veranlasst es die beladenen Partikeln, Energie in Schwingungen zu versetzen und zu gewinnen. Das äußerste Schicksal dieser Energie hängt von der Situation ab. Es konnte sofort wiederausgestrahlt werden und wie gestreut, widerspiegelte oder übersandte Radiation erscheinen. Es kann auch in andere mikroskopische Bewegungen innerhalb der Sache zerstreut werden, zum Thermalgleichgewicht kommend und sich als Thermalenergie im Material äußernd. Mit einigen Ausnahmen, die mit energiereichen Fotonen (wie Fluoreszenz, harmonische Generation, fotochemische Reaktionen, die photovoltaic Wirkung für ionisierende Strahlungen am weiten verbunden sind, ultraviolett, Röntgenstrahl und Gammastrahlung), legt absorbierte elektromagnetische Radiation einfach seine Energie durch die Heizung des Materials ab. Das geschieht sowohl für infrarot, Mikrowellen-, als auch für Funkwelle-Radiation. Intensive Funkwellen können lebendes Gewebe thermisch verbrennen und können Essen kochen. Zusätzlich zu Infrarotlasern können genug intensive sichtbare und ultraviolette Laser auch Papier in Flammen leicht setzen.

Das Ionisieren elektromagnetischer Radiation schafft Hochleistungselektronen in einem Material und bricht chemische Obligationen, aber nachdem diese Elektronen oft mit anderen Atomen im Material schließlich kollidieren, wird der grösste Teil der Energie zur Thermalenergie degradiert; dieser ganze Prozess geschieht in einem winzigen Bruchteil einer Sekunde. Dieser Prozess macht ionisierende Strahlung viel gefährlicher pro Einheit der Energie als nichtionisierende Strahlung. Diese Verwahrung gilt auch für das ultraviolette (UV) Spektrum, wenn auch fast alles davon nicht in Ionen zerfällt, weil UV Moleküle wegen der elektronischen Erregung beschädigen kann, die pro Einheitsenergie viel größer ist, als Heizung von Effekten erzeugt.

Die Infrarotradiation im geisterhaften Vertrieb eines schwarzen Körpers wird gewöhnlich als eine Form der Hitze betrachtet, da es eine gleichwertige Temperatur hat, und mit einer Wärmegewicht-Änderung pro Einheit der Thermalenergie vereinigt wird. Jedoch ist das Wort "Hitze" ein hoch Fachbegriff in der Physik und Thermodynamik, und ist häufig mit der Thermalenergie verwirrt. Jeder Typ der elektromagnetischen Energie kann in die Thermalenergie in der Wechselwirkung mit der Sache umgestaltet werden. So kann jede elektromagnetische Radiation (im Sinne der Zunahme die Thermalenergie termperature) ein Material "heizen", wenn es absorbiert wird.

Der umgekehrte oder zeitumgekehrte Prozess der Absorption ist für die Thermalradiation verantwortlich. Viel von der Thermalenergie in der Sache besteht aus der zufälligen Bewegung von beladenen Partikeln, und diese Energie kann weg von der Sache ausgestrahlt werden. Die resultierende Radiation kann nachher von einem anderen Stück der Sache mit der abgelegten Energie gefesselt sein, die das Material heizt. Thermalradiation ist ein wichtiger Mechanismus der Wärmeübertragung.

Die elektromagnetische Radiation in einer undurchsichtigen Höhle am Thermalgleichgewicht ist effektiv eine Form der Thermalenergie, maximales Strahlenwärmegewicht habend.

Biologische Effekten

Die Effekten der elektromagnetischen Radiation auf lebende Zellen, einschließlich derjenigen in Menschen, hängen von der Macht und der Frequenz der Radiation ab. Für die niederfrequente Radiation (Funkwellen zum sichtbaren Licht) sind die am besten verstandenen Effekten diejenigen wegen der Strahlenmacht allein, durch die Wirkung der einfachen Heizung handelnd, wenn die Radiation von der Zelle gefesselt ist. Für diese Thermaleffekten ist die Frequenz der Radiation nur wichtig, weil es Strahlendurchdringen in den Organismus betrifft (zum Beispiel, dringen Mikrowellen besser ein als infrarot).

Am Anfang wurde es geglaubt, dass niedrige Frequenzfelder, die zu schwach waren, um bedeutende Heizung zu verursachen, keine biologische Wirkung vielleicht haben konnten.

Trotz dieser Meinung unter Forschern haben Beweise angewachsen, der die Existenz von komplizierten biologischen Effekten von schwächeren elektromagnetischen Nichtthermalfeldern unterstützt, (einschließlich des schwachen ELFEN magnetische Felder, obwohl sich der Letztere als EM Radiation nicht ausschließlich qualifiziert), und abgestimmter RF und Mikrowellenfelder. Grundsätzliche Mechanismen der Wechselwirkung zwischen biologischen materiellen und elektromagnetischen Feldern an Nichtthermalniveaus werden nicht völlig verstanden. Bioelectromagnetics ist die Studie dieser Wechselwirkungen und Effekten.

Die Weltgesundheitsorganisation hat radiofrequency elektromagnetische Radiation als eine mögliche Gruppe 2b Karzinogen klassifiziert. Diese Gruppe enthält mögliche Karzinogene mit schwächeren Beweisen, an demselben Niveau wie Kaffee und Kraftfahrzeugauslassventil. Zum Beispiel hat es mehrere epidemiologische Studien gegeben, nach einer Beziehung zwischen Mobiltelefon-Gebrauch und Gehirnkrebs-Entwicklung zu suchen, die größtenteils nicht überzeugend gewesen sind, sparen Sie, um zu demonstrieren, dass die Wirkung, wenn es besteht, keine große sein kann. Sieh den Hauptartikel, der oben Verweise angebracht ist.

An höheren Frequenzen (sichtbar und darüber hinaus) beginnen die Effekten von individuellen Fotonen der Radiation, wichtig zu werden, weil diese jetzt genug Energie individuell direkt oder indirekt haben, um biologische Moleküle zu beschädigen. Alle Häufigkeiten der UV Radiation sind als Gruppe 1 Karzinogene von der Weltgesundheitsorganisation klassifiziert worden. Die Ultraviolettstrahlung von der Sonne-Aussetzung ist die primäre Ursache des Hautkrebses.

So, an UV Frequenzen und höher (und wahrscheinlich etwas auch in der sichtbaren Reihe), beschädigt elektromagnetische Radiation wirklich zu biologischen Systemen viel mehr, als einfache Heizung voraussagt. Das ist im "weiten" (oder "äußerst") ultraviolett, und auch Röntgenstrahl und Gammastrahlung am offensichtlichsten, werden ionisierende Strahlung wegen der Fähigkeit von Fotonen dieser Radiation genannt, um Ionen und freie Radikale in Materialien (einschließlich des lebenden Gewebes) zu erzeugen. Da solche Radiation strengen Schaden am Leben an Mächten erzeugen kann, die sehr wenig Heizung erzeugen, wird es viel gefährlicher (in Bezug auf den Schaden-erzeugten pro Einheit der Energie oder Macht) betrachtet als der Rest des elektromagnetischen Spektrums.

Abstammung aus der elektromagnetischen Theorie

Elektromagnetische Wellen als ein allgemeines Phänomen wurden durch die klassischen Gesetze der Elektrizität und des Magnetismus vorausgesagt, der als die Gleichungen von Maxwell bekannt ist. Die Inspektion der Gleichungen von Maxwell ohne Quellen (Anklagen oder Ströme), läuft zusammen mit der Möglichkeit von nichts Ereignis, nichttriviale Lösungen hinaus, elektrische und magnetische Felder zu ändern. Der Anfang mit den Gleichungen von Maxwell im freien Raum:

::::::::

:where

:: ist ein Vektor-Differenzialoperator (sieh Del).

Eine Lösung,

::ist

trivial.

Für eine nützlichere Lösung verwerten wir Vektor-Identität, die für jeden Vektoren wie folgt arbeitet:

::

Um zu sehen, wie wir das verwenden können, nehmen Sie die Locke der Gleichung (2):

::

Das Auswerten der linken Seite:

::

:where haben wir den obengenannten vereinfacht, indem wir Gleichung (1) verwendet haben.

Bewerten Sie die rechte Seite:

::

Gleichungen (6) und (7) sind gleich, so läuft das auf eine Vektor-geschätzte Differenzialgleichung für das elektrische Feld, nämlich hinaus

::

Die Verwendung eines ähnlichen Musters läuft auf ähnliche Differenzialgleichung für das magnetische Feld hinaus:

::

Diese Differenzialgleichungen sind zur Wellengleichung gleichwertig:

::