Att förstå elektromagnetisk strålning (ljus) är partikelvåg-dualiteten för att förstå kvantteorin och andra fenomen såväl som ljusets natur. En av de största vetenskapliga utvecklingen under förra århundradet var upptäckten att mycket små föremål inte följde samma regler som vardagsföremål. Vad är elektromagnetiska vågor?

Elektromagnetiska vågor är helt enkelt kända som ljus, även om termen ljus ibland används för att specificera synligt ljus (det som kan upptäckas av ögat), och andra tider används mer generellt för att hänvisa till alla former av elektromagnetisk strålning.

För att helt förstå elektromagnetiska vågor är det viktigt att förstå uppfattningen om ett fält och förhållandet mellan elektricitet och magnetism. Detta förklaras mer detaljerat i nästa avsnitt, men i huvudsak består elektromagnetiska vågor (ljusvågor) av en elektrisk fältvåg som svänger i ett plan vinkelrätt (i rät vinkel) till en magnetfältvåg.

Om elektromagnetisk strålning fungerar som en våg, kommer varje speciell elektromagnetisk våg att ha en frekvens och våglängd associerad med den. Frekvensen är antalet svängningar per sekund, mätt i hertz (Hz) där 1 Hz \u003d 1 /s. Våglängden är avståndet mellan vågkammar. Produkten med frekvens och våglängd ger våghastigheten, som för ljus i ett vakuum är ungefär 3 × 10 ^{8 m /s.}

Till skillnad från de flesta vågor (som till exempel ljudvågor), elektromagnetiska vågor kräver inte ett medium för att sprida sig, och därmed kan korsa tomrummet i tomt utrymme, vilket de gör med ljusets hastighet - universums snabbaste hastighet!
Fält och elektromagnetism

Ett fält kan betraktas som en osynlig uppsättning vektorer, en vid varje punkt i rymden som indikerar den relativa storleken och riktningen för en kraft som ett objekt skulle känna om det placeras vid den punkten. Till exempel skulle ett gravitationsfält nära jordens yta bestå av en vektor vid varje punkt i rymden som pekar direkt mot jordens centrum. På samma höjd skulle alla dessa vektorer ha samma storlek.

Om en massa skulle placeras vid en given punkt, skulle gravitationskraften den känner bero på dess massa och fältets värde där. Elektriska fält och magnetfält fungerar på samma sätt, förutom att de tillämpar krafter som är beroende av ett objekts laddning respektive magnetiskt ögonblick istället för dess massa. resultat direkt från massan. Källan till magnetism är emellertid från rörlig laddning (eller motsvarande, förändrade elektriska fält).

På 1860-talet utvecklade fysiker James Clerk Maxwell en uppsättning av fyra ekvationer som fullständigt beskrev förhållandet mellan elektricitet och magnetism. Dessa ekvationer visade i princip hur elektriska fält genereras av laddningar, hur inga grundläggande magnetiska monopol finns, hur förändrade magnetfält kan generera ett elektriskt fält och hur nuvarande eller förändrade elektriska fält kan generera magnetfält.

Kort efter härledningen av dessa ekvationer, hittades en lösning som beskrev en självförökande elektromagnetisk våg. Denna våg förutsågs röra sig med ljusets hastighet och visade sig verkligen vara lätt!
Det elektromagnetiska spektrumet

Elektromagnetiska vågor kan komma i många olika våglängder och frekvenser, så länge produkten av våglängden och frekvensen för en given våg är lika med c
, ljusets hastighet. Formerna av elektromagnetisk strålning inkluderar (från längre våglängder /låg energi till kortare våglängder /hög energi):