Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
wcaleniebyłoonouważanezafalęelektromagnetyczną,aleza„promieniowaniecieplne”.Herschel
zauważył,żepozaczerwonągranicąwidmaświetlnego,wobszarze,gdzieokojużniepostrzegaświatła,
termometrwskazywałstosunkowowysokątemperaturę,comogłodowodzić,żeiwtymprzypadku
występowałopromieniowaniepodobnecharakteremdoświatła.Dodzisiajfalęelektromagnetyczną
podczerwonąnazywasiękolokwialniepromieniowaniemcieplnym,chociażwiemy,żeenergiacieplnanie
jestfaląelektromagnetyczną,aleenergiąkinetycznącząsteczek.Podobniepromieniowaniepodczerwone,
któreemitujeZiemia,nazywasiężargonowopromieniowaniemziemskimalbopromieniowaniem
cieplnym.Nazwapodczerwieńzostaławprowadzonaniezewzględunabarwęświatła,aleumiejscowienie
falwwidmiefalelektromagnetycznych(złac.
infra
–poniżej).
Fakt,żewświetlesłonecznymzawartesąfalespozakrańcafioletowegoodługościach,którenie
sąrejestrowaneprzezludzkieokoodkrylijednocześnieJohannWilhelmRitteriWilliamHydeWollaston
w1802roku.Zaobserwowalioni,żepromieniowanietopowodujezaczernieniechlorkusrebra.Jednak
dopieroAlexandreEdmondBecquerel,któryprzeprowadziłsystematycznebadaniapromieniowania
elektromagnetycznegoztegozakresu,nadałmunazwępromieniowaniaultrafioletowego
(nadfioletowego)(złac.
ultra
–poza,ponad).
Promieniowanieelektromagnetycznezwanepromieniowaniemhamowania,
X
alborentgenowskim
zostałoodkryteprzezWilhelmaConradaRöntgenaw1895roku,kiedyuczonytenstwierdził,żeściana
ruryszklanej,naktórąpadały„promieniekatodowe”(dzisiajwiemy,żebyłytoelektronywydobywające
sięzkatodyiprzyspieszanewpoluelektrycznym)stawałasięźródłemnowegopromieniowania
–przenikającegoprzezmateriałybiologiczne,anawetprzezcienkiefoliecynkowelubsrebrne–zdolnego
donaświetleniakliszfotograficznych.
Odkrycienajbardziejkrótkofalowegozakresufalelektromagnetycznych–promieniowaniagamma
zawdzięczamyHenriemuAntoine’owiBecquerelowi,któryw1896roku,badającfluorescencjęruduranu,
stwierdził,żepierwiastekuranwysyłaniewidzialnepromieniowanie,któredziałanaświatłoszczelnie
opakowanąkliszęfotograficznątaksamojakpromieniowanierentgenowskieipodobniejakonoczyni
powietrzedobrymprzewodnikiemelektryczności.Nowepromieniowanienazywanopoczątkowo
becquerelowskim,adopieropóźniejpromieniowaniemradioaktywnym,natomiastzdolnośćemitowania
takiegopromieniowania–radioaktywnością.Badaniaprzeprowadzonewnastępnychlatachwykazały,
żeradioaktywnośćjestwłasnościąjądrauranuorazżeistniejecałyszeregradioaktywnychpierwiastków.
Jednocześniestwierdzono,żepromieniowanieradioaktywnejestzłożoneiobejmujetrzyrodzajepromieni,
którenazwanowedługpierwszychliteralfabetugreckiegopromieniamialfa(
α
),beta(
β
)igamma
(
γ
).ErnestRutherfordw1899rokuzidentyfikowałdwaztrzechskładnikównazwane(
α
)i(
β
)jakojądra
heluielektrony,natomiastPaulVillardwrokpóźniejstwierdził,żepromieniowaniegamma(
γ
)jestfalą
elektromagnetyczną.Obecnieznanepromieniowaniejądrowepierwiastkówradioaktywnych
otrzymywanychsztucznie(np.wreakcjachjądrowych)możezawieraćrównieżinnecząstkielementarne,
takiejakneutronyczyprotony.
Abyzrozumieć,wjakisposóbfalaelektromagnetycznaoddziałujeześrodowiskiem,musimyprzede
wszystkimzrozumieć,czymonajesticzymjestkwantenergiifalielektromagnetycznej,czylifoton.Każda
falaelektromagnetycznajestrozchodzącymsięwprzestrzenizaburzeniempólelektrycznego
imagnetycznego.Poleelektrycznecharakteryzujenatężeniepolaelektrycznegotradycyjnieoznaczane
literąE,natomiastpolemagnetycznecharakteryzujeindukcjapolamagnetycznegozwyczajowo
oznaczanaliterąB,przyczymobydwietewielkościsąwektorami.Jeżeliwpewnymmiejscuprzestrzeni
wywołanezostanązmianyrozkładuprzestrzennegoładunkówelektrycznych(np.drganiaelektronów),
topowstanązarównozmianypolaelektrycznegoE,jakimagnetycznegoBrozchodzącesięodmiejsca
swegopowstaniawprzestrzeniwewszystkichkierunkachzprędkością,którawpróżnirównałabysię
prędkościświatła
c
=2,99783·108m/s.Wtrakcietrwaniazaburzeniamożemywdowolnejchwiliiw
dowolnymmiejscuwykazaćistnieniewektorówEiBwzajemnieprostopadłychdosiebie,którychwartość
ulegaregularnymzmianomwczasie,odzeradopewnegomaksimum.Tezmianywartościwektorów
EiBwczasie(jeślimierzymyjewstałympunkcieprzestrzeni)lubwzależnościododległości(jeśli
mierzymyjewtymsamymczasie)mającharaktersinusoidalny,dlategofalęelektromagnetycznąmożna
przedstawićobrazowojakodwiewzajemnieprostopadłesinusoidy.Jednaznichprzedstawiarozchodzenie
sięzmianwektoraB,adrugawektoraE(rys.1.1).Jesttojednaktylkoczęściowoprawda,ponieważtakich
sprzężonychparwektorówEiBjestbardzowielewpłaszczyźnieprostopadłejdokierunkurozchodzenia
sięfali(chybażefalaulegnietzw.zjawiskupolaryzacjiirzeczywiściektóreśdwiesinusoidyodpowiadające
EiBzostanąwyróżnione).PonieważwektoryEiBsązawszeprostopadłedokierunkurozchodzeniasię,
falęelektromagnetycznąnazywamyfaląpoprzeczną.Znamiennyjestfakt,żesamozaburzeniemożebyć
niewielkie,alemożesięprzemieszczaćnaogromneodległości.Przemieszczaniesięfali
elektromagnetycznejmożnaporównaćdoprzemieszczaniasięzaburzeniawukładzieklockówdomina.
Kiedypukniemywjednąkostkędominawrzędzieustawionychoboksiebiekostek(rys.1.1b),tochociaż
każdaznichprzemieszczasięnieznacznie,kolejnekostkibędąsięprzewracały,awywołanezaburzenie
będzieprzenosićsięnadużeodległości.
