Sinaran elektromagnet

Sinaran elektromagnet (electromagnetic radiation atau EM radiation) merupakan gelombang propagasi sendiri di angkasa dengan komponen elektrik dan magnet. Komponen ini berayun pada sudut tepat sesama sendiri dan arah arah propagasi, dan dengan berfasa sesama sendiri. Radiasi elektromagnetik dikelaskan menurut jenis menurut frekuensi gelombang: jenis ini termasuk, kadar peningkatan frekuensi, gelombang radio, mikrogelombang, sinaranan terahertz, sinaran inframerah, cahaya nampak, sinaran ultraungu, sinar-X dan sinar gamma. Dalam sesetengah konteks keseluruhan julat dirujuk hanya sebagai 'cahaya'. ^[1].

Gelombang elektromagnetik boleh dibayangkan sebagai gelombang berayun melintang menerus sendiri (*self-propagating*) yang terdiri dari medan magnet dan elektrik. Gambarajah ini menunjukkan laras melintang gelombang mengutub bergerak dari kiri ke kanan.

Radiasi EM membawa tenaga dan momentum, yang boleh dipindahkan apabila ia berinteraksi dengan jisim.

Ciri-ciri

Gelombang sinaran elektromagnet dihasilkan oleh pergerakan zarah bercas (elektrik).
Gelombang ini digelar “sinaran elektromagnet" kerana mereka memancar dari zarah bercas. Mereka bergerak melalui ruang kosong dan juga menerusi udara & bahan-bahan lain.
Ahli sains mendapati bahawa sinaran elektromagnet mempunyai dwi-“sifat” (sifat penduaan). Selain dari bertindak sebagai gelombang, ia juga bertindak selaku aliran zarah (digelar "foton") yang tidak berjisim.
Foton dengan tenaga paling tinggi adalah berkaitan dengan panjang gelombang paling pendek.
Julat sepenuhnya panjang gelombang (& tenaga foton) digelar “spektrum elektromagnet”.
Pancaran sinaran elektromagnet ialah satu gelombang merambat di dalam ruang dengan juzuk elektrik & magnet. Juzuk ini berayun pada sudut tepat di antara satu dengan yang lain & dengan arah perambatan (propagation).
Istilah pancaran sinaran elektromagnet juga digunakan sebagai satu sinonim untuk gelombang sinaran elektromagnet secara am, walaupun mereka tidak memancar atau bergerak bebas di dalam ruang. Contoh: cahaya bergerak menerusi serat optik, atau tenaga elektrik bergerak di dalam kabel sepaksi.
Pancaran sinaran elektromagnet membawa tenaga & momentum yang boleh dilepaskan apabila bertindak-balas dengan jirim.

Fizik

Teori

Gelombang elektromagnetik pada awalnya diramal oleh James Clerk Maxwell dan kemudiannya disahkan oleh Heinrich Hertz. Maxwell menghasilkan persamaan bentuk gelombang magnetik dan elektrik, mendedahkan sifat semula jadi seperti gelombang medan elektrik dan magnetik, dan bentuk simetrinya. Disebabkan kepantasan gelombang EM diramal oleh persamaan gelombang menyamai dengan kelajuan cahaya yang diukur, Maxwell merumuskan bahawa cahaya itu sendiri adalah gelombang EM.

Menurut persamaan Maxwell, medan elektrik berbeza masa menghasilkan medan magnetik dan sebaliknya. Dengan itu, sebagai medan elektrik berayun menghasilkan medan elektrik berayun, medan magnetik sebaliknya menghasilkan medan elektrik berayun dan seterusnya. Ayunan medan ini bersama-sama menghasilkan gelombang elektromagnet.

Teori kuantum, berkenaan interaksi antara radiasi elektromagnetik dan jisim seperti elektron digambarkan oleh teori elektrodinamik kuantum.

Spektrum elektromagnet

Spektrum elektromagnetik dengan cahaya ditonjolkan.

Legend:
γ = Sinar gamas
HX = Sinar-X kuat (Hard X-ray)
SX = Sinar-X lemah (Soft X-ray)
EUV = Ultra ungu lampau (Extreme ultraviolet)
NUV = Ultra ungu dekat (Near ultraviolet)
Cahaya nampak
NIR = Inframerah dekat (Near infrared)
MIR = Inframerah sederhana (Moderate infrared)
FIR = Inframerah jauh (Far infrared)

Gelombang radio:
EHF = Gelombang mikro - frekuensi teramat tinggi (Extremely high frequency)
SHF = Gelombang mikro - frekuensi super tinggi (Super high frequency)
UHF = Gelombang mikro - frekuensi ultra tinggi (Ultrahigh frequency)
VHF = Frekuensi amat tinggi (Very high frequency)
HF = Frekuensi tinggi (High frequency)
MF = Frekuensi sederhana (Medium frequency)
LF = Frekuensi rendah (Low frequency)
VLF = Frekuensi amat rendah (Very low frequency)
VF = Frekuensi suara (Voice frequency)
ELF = Frekuensi amat rendah (Extremely low frequency)

Biasanya, radiasi EM dikelaskan menurut panjang gelombang kepada tenaga elektrik, radio, gelombang mikro, infra, kawasan yang boleh dideriakan sebagai cahaya nampak, ultraungu, sinar-X dan sinar gama.

Kelakuan radiasi EM bergantung kepada jarak gelombangnya. Frekuensi tinggi mempunyai jarak gelombang lebih pendek, dan frekuensi lebih redah mempunyai jarak gelombang lebih panjang. Apabila radiasi EM bertindak balas dengan satu atom dan molekul, kelakuannya bergantung kepada jumlah tenaga setiap quantum yang di bawa nya. Radiasi elektromagnetik boleh dibahagikan kepada oktaf — sama seperti gelombang bunyi — berakhir dengan lapan puluh satu oktaf.^[2]

Rujukan

^ National Synchrotron Light Source, U.S.A., yang merujuk keseluruhan spektrum EM sebagai 'cahaya'
^ Isaac Asimov, Isaac Asimov's Book of Facts. Hastingshouse/Daytrips Publ., 1992. Page 389.

Hecht, Eugene (2001). Optics (ed. 4th ed.). Pearson Education. ISBN 0-8053-8566-5. |edition= has extra text (bantuan)
Serway, Raymond A. (2004). Physics for Scientists and Engineers (ed. 6th ed.). Brooks/Cole. ISBN 0-534-40842-7. Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (bantuan); |edition= has extra text (bantuan)
Tipler, Paul (2004). Physics for Scientists and Engineers: Electricity, Magnetism, Light, and Elementary Modern Physics (ed. 5th ed.). W. H. Freeman. ISBN 0-7167-0810-8. |edition= has extra text (bantuan)
Reitz, John (1992). Foundations of Electromagnetic Theory (ed. 4th ed.). Addison Wesley. ISBN 0-201-52624-7. Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (bantuan); |edition= has extra text (bantuan)
Jackson, John David (1975). Classical Electrodynamics (ed. 2nd ed). John Wiley & Sons. ISBN 0-471-43132-X. |edition= has extra text (bantuan)
Allen Taflove and Susan C. Hagness (2005). Computational Electrodynamics: The Finite-Difference Time-Domain Method, 3rd ed. Artech House Publishers. ISBN 1-58053-832-0.

Pautan luar

(Inggeris) Electromagnetism - satu bab dari buku teks di talian
(Inggeris) Gelombang Elektromagnetik dari persamaan Maxwell Diarkibkan 2007-07-10 di Wayback Machine di Projek PHYSNET.
(Inggeris) Ecolibria:Lebih maklumat dan ujian bagi EMR di Australia
(Inggeris) Penukaran frekuensi kepada jarak gelombang dan sebaliknya - elektromagnetik, radio dan gelombang bunyi
(Inggeris) BukuE berkenaan Radiasi Elektromagnetik dan RF
(Inggeris) The Science of Spectroscopy - disokong oleh NASA. Pendidikan Spektroskopi wiki dan filem - pengenalan kepada cahaya, kegunaannya di NASA, sains angkasa, astronomi, perubatan dan kesihatan, penyelidikan persekitaran, dan barangan pengguna.

[1] National Synchrotron Light Source, U.S.A., yang merujuk keseluruhan spektrum EM sebagai 'cahaya'

[2] Isaac Asimov, Isaac Asimov's Book of Facts. Hastingshouse/Daytrips Publ., 1992. Page 389.

[1]

[2]