Electromagnetic Wave
จาก Thailand Science and Technology Wikipedia
Electromagnetic Wave
สิ่งต่อไปนี้ มีอะไรที่เหมือนกัน และเป็นอะไรเหมือนกัน?
แสงสว่าง รังสีอินฟราเรด รังสีอัลตราไวโอเลต รังสีเอกซ์ คลื่นไมโครเวฟ คลื่นวิทยุ รังสีแกมมา
คำตอบคือ ทุกสิ่งที่กล่าวมานี้มีคุณสมบัติดังเช่นการเคลื่อนที่ในสูญญากาศด้วยความเร็วที่เท่ากัน คือเท่ากับความเร็วแสง (ประมาณ3แสน กิโลเมตรต่อวินาที) และทุกสิ่งนั้นล้วนเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnetic wave) หรือรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnetic radiation)
แล้วความแตกต่างของการเรียกชื่อ เกิดขึ้นได้อย่างไร?
เกิดจากคุณสมบัติเฉพาะตัวบางประการที่แตกต่างกัน และบางสิ่งก็เกิดจากความไม่รู้หรือความเข้าใจผิด เช่น รังสีเอ็กซ์ เมื่อถูกค้นพบใหม่ๆ ผู้ค้นพบไม่ทราบว่ามันคืออะไร จึงเรียกเป็นรังสีเอ็กซ์ แปลว่า รังสีลึกลับ
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นคลื่นชนิดหนึ่งที่แตกต่างไปจากคลื่นดังเช่นคลื่นเสียงตรงที่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถเคลื่อนที่ได้โดยไม่ต้องอาศัยตัวกลางเป็นสื่อในขณะที่คลื่นเสียงต้องอาศัยตัวกลางเช่นอากาศ จึงเดินทางได้ และคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าก็เป็นคลื่นตามขวาง ในขณะที่คลื่นเสียงเป็นคลื่นตามยาว
คลื่นตามขวางของแม่เหล็กไฟฟ้าประกอบด้วยส่วนที่เป็นคลื่นหรือสนามแม่เหล็ก กับส่วนที่เป็นคลื่นหรือสนามไฟฟ้า ที่ตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น รวมเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
ตัวอย่างการเคลื่อนที่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าโดยไม่ต้องอาศัยตัวกลางคือแสงอาทิตย์ แสงอาทิตย์เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า สามารถเคลื่อนที่จากดวงอาทิตย์ข้ามอวกาศที่เป็นสูญญากาศมาถึงโลกได้โดยไม่ต้องอาศัยตัวกลางเช่นอากาศเลย เพราะถ้าแสงอาทิตย์ต้องอาศัยตัวกลางเป็นสื่อสำหรับการเดินทางดังเช่นคลื่นเสียงแล้ว โลกก็จะไม่สามารถรับพลังงานแสงอาทิตย์ในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้เลย
ในวงการวิทยาศาสตร์ ใช้หลักเกณฑ์อะไรในการจำแนกชื่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าต่างๆ
หลักเกณฑ์ที่ใช้คือ ช่วงความถี่หรือความยาวคลื่น ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่แตกต่างกัน โดยไล่จากความยาวคลื่นสูงลงมาสู่ความยาวคลื่นต่ำกว่า ดังต่อไปนี้
- รังสีอินฟราเรด มีความยาวคลื่นระหว่าง 10(-3)- 10(-6) เมตร
- แสงสว่าง มีความยาวคลื่นระหว่าง 4*10(-7)- 7*10(-7) เมตร
- รังสีอัลตราไวโอเลต มีความยาวคลื่นระหว่าง 10(-7)- 10(-9) เมตร
- รังสีเอ็กซ์ มีความยาวคลื่นระหว่าง 10(-9)- 10(-11) เมตร
- รังสีแกมมา มีความยาวคลื่นระหว่าง 10(-11)- 10(-14) เมตร
สำหรับคลื่นไมโครเวฟ มีความยาวคลื่นเป็นช่วงแคบๆ แทรกระหว่างคลื่นวิทยุกับรังสีอินฟราเรด คือคลื่นไมโครเวฟมีความยาวคลื่นระหว่าง 30 เซนติเมตรกับ 1 มิลลิเมตร
การเกิดของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า โดยทั่วๆ ไปเกิดจากการเคลื่อนที่อย่างมีความเร่งของอนุภาคมีประจุไฟฟ้า เช่นอิเล็กตรอน แต่อิเล็กตรอนที่อยู่ภายในอะตอม ถ้าถูกกระตุ้นโดยได้รับพลังงานจากภายนอกอะตอม จะทำให้อิเล็กตรอนกระโดดจากวงโคจรภายในที่อยู่ใกล้นิวเคลียส ไปอยู่วงโคจรภายนอกที่ไกลจากนิวเคลียสออกไป เมื่อกระโดดกลับคืนสู่วงโคจรภายใน จะต้องปล่อยพลังงานในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า หรือโฟตอน ออกมา ดังกรณีของระบบเครื่องเลเซอร์
