تابش الکترومغناطیسی
تابش الکترومغناطیسی
امواج الکترومغناطیسی نوعی موج عرضی پیش‌رونده هستند که از میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی ساخته شده‌اند. این شکل موجی را نشان می‌دهد که از چپ به راست می‌رود. میدان الکتریکی در صفحهٔ عمودی و میدان مغناطیسی در صفحهٔ افقی هستند.
تابش الکترومغناطیسی یا انرژی الکترومغناطیسی بر اساس تئوری موجی، نوعی موج است که در فضا انتشار می‌یابد و از میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی ساخته شده‌است. این میدان‌ها در حال انتشار بر یکدیگر و بر جهت پیشروی موج عمود هستند.
گاهی به تابش الکترومغناطیسی نور می‌گویند، ولی باید توجه داشت که نور مرئی فقط بخشی از گسترهٔ امواج الکترومغناطیسی است. امواج الکترومغناطیسی بر حسب بسامدشان به نام‌های گوناگونی خوانده می‌شوند: امواج رادیویی، ریزموج، فروسرخ (مادون قرمز)، نور مرئی، فرابنفش، پرتو ایکس و پرتو گاما. این نام‌ها به ترتیب افزایش بسامد مرتب شده‌اند.
|
محتویات
|
ماهیت فیزیکی
امواج الکترومغناطیسی را نخستین بار ماکسول پیش‌بینی کرد و سپس هاینریش هرتز آن را با آزمایش به اثبات رساند. ماکسول پس از تکمیل نظریهٔ الکترومغناطیس، از معادلات این نظریه شکلی از معادلهٔ موج را به دست آورد و بنابراین نشان داد که میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی هم می‌توانند رفتاری موج‌گونه داشته باشند. سرعت انتشار امواج الکترومغناطیسی از معادلات ماکسول درست برابر با سرعت نور به دست می‌آمد، و ماکسول نتیجه گرفت که نور هم باید نوعی موج الکترومغناطیسی باشد
طیف الکترومغناطیسی
طبق معادلات ماکسول، میدان الکتریکی متغیر با زمان باعث ایجاد میدان مغناطیسی می‌شود و برعکس. بنابراین اگر یک میدان الکتریکی متغیر میدان مغناطیسی بسازد، میدان مغناطیسی نیز میدان الکتریکی متغیر می‌سازد و این گونه موج الکترومغناطیسی ساخته می‌شود و پیش می‌رود.
نظریهٔ کوانتومی برهم‌کنش بین تابش الکترومغناطیسی و ماده را نظریهٔ الکترودینامیک کوانتومی توصیف می‌کند.
خواص تابش الکترومغناطیسی
برای اینکه بتوانیم بسیاری از خواص تابشی الکترومغناطیسی را مشخص کنیم، مناسب است که یک طبیعت موجی برای انتشار آن در نظر بگیریم و این امواج را توسط پارامترهایی نظیر سرعت ، فرکانس ، طول موج و دامنه ترسیم کنیم. با وجود این ، برخلاف سایر پدیده‌های موجی نظیر صوت ، تابش الکترومغناطیسی احتیاجی به هیچ محیط مادی برای عبور ندارد و به آسانی از درون خلا می‌گذرد.
البته در توجیه پدیده‌های مربوط به جذب یا نشر انرژی تابشی ، الگوی موجی تابش با شکست کامل روبرو می‌شود. برای توجیه این فرایندها لازم است که به تابش الکترومغناطیسی به صورت ذرات مجزای انرژی به نام فوتون بنگریم. انرژی فوتون متناسب با فرکانس تابش است. این نگرش دو جنبه‌ای تابش ، به صورت ذره و به صورت موج ، انحصاری نیست. در واقع ظهور این دوگانگی توسط مکانیک موجی به اثبات رسیده است و می‌بینیم که در مورد پدیده‌های دیگری نظیر رفتار جریانهایی از الکترونها و یا ذرات بنیادی دیگر نیز صدق می‌کند.
خواص موجی تابش الکترومغناطیسی
با تابش الکترومغناطیسی براحتی مانند یک میدان الکتریکی متناوب در فضا رفتار می‌شود. همراه با میدان نیروی الکتریکی ، اما عمود بر آن ، یک میدان نیروی مغناطیسی وجود دارد. خواص موجی تابش می‌تواند توسط بردارهای الکتریکی و مغناطیسی نشان داده شود که هر دو بردار ، سینوسی‌اند و عمود بر جهت انتشار می‌باشند. این میدان الکتریکی تابش الکترومغناطیسی است که با الکترونهای ماده ، تأثیر متقابل دارد. در نتیجه ، نمایش تابش تنها با بردار الکتریکی ، برای بیشتر مقاصد کافی است.
تداخل امواج
همانطور که در مورد سایر پدیده‌های موجی مشاهده می‌شود، امواج الکترومغناطیسی نیز هنگام افتادن روی هم ، می‌توانند تحت برخی شرایط یر یکدیگر تأثیر متقابل بگذارند. این تأثیر متقابل ، تولید یک موج برآیند می‌کند که شدت آن بسته به فازهای امواج سازنده آن ، یا تقویت می‌شود و یا کاهش می‌یابد. حداکثر تداخل ویرانگر وقتی اتفاق می‌افتد که دو موج 180 درجه خارج از فاز باشند و حداکثر تداخل سازنده ، زمانی رخ می‌دهد که موجها دقیقا هم فاز باشند.
پراش
تابش الکترومغناطیسی معمولا در مسیرهای مستقیم حرکت می‌کند. با وجود این ، وقتی که یک دسته شعاع از یک لبه تیز رد شود و یا از درون یک دهانه باریک عبور کند، قسمتی از آن در ناحیه‌ای ظاهر می‌شود که قاعدتا می‌بایستی در سایه جسم در مسیر عبور خود قرار می‌گرفت. این خمش تابش ، نوعی پراش است و نتیجه مستقیم تداخل می‌باشد.
تابش همدوس
برای اینکه دو دسته شعاع ، همدوس باشند، باید دارای دو شرط باشند: اول اینکه دو دسته شعاع باید دارای فرکانس و طول موج برابر باشند و دوم اینکه رابطه فازی بین موجها یا مجموعه‌های موجها در تمام فواصل از منبع ، باید ثابت باشد. در صورتی‌که دو تابش غیر همدوس باشند ، هیچ تداخلی بین آنها صورت نمی‌گیرد.
خواص ذره‌ای تابش
انرژی تابش الکترومغناطیسی
در بعضی از تاثیرات متقابل تابش با ماده ، احتیاج است که تابش را به صورت بسته‌هایی از انرژِی به نام فوتونها با کوانتومها تلقی کرد. انرژی فوتون به فرکانس تابش بستگی دارد و بر طبق رابطه زیر بیان می‌شود:
E = hf
که در آن h ثابت پلانک و f فرکانس تابش است. انرژی مربوط به یک فوتون اشعه ایکس در حدود ده هزار برابر بزرگتر از انرژی فوتون نشر شده توسط یک سیم داغ تنگستن است. بخاطر اینکه فوتون اشعه ایکس دارای طول موجی تقریبا نصف طول موج فوتون سیم داغ تنگستن است.
اثر فتوالکتریک
با ملاحظه‌اثر فتوالکتریک می‌توان احتیاج به داشتن یک مدل ذره‌ای را برای توصیف رفتار تابش الکترومغناطیسی مشاهده کرد. وقتی که تابش با انرژی کافی به یک سطح فلزی برخورد می‌کند، الکترونهایی نشر می‌شوند. انرژی الکترون نشر شده بر طبق رابطه زیر با فرکانس تابش تابنده مرتبط است:
E = hf - w
که در آن w ، تابع کار ، مقدار کاری است که برای خارج کردن الکترون از فلز به خلا مورد نیاز است. در حالی که E مستقیما به فرکانس بستگی دارد، ولی بطور کامل مستقل از شدت دسته اشعه است و افزایش در شدت ، فقط باعث افزایش در تعداد الکترونهای نشر شده با انرژی E می‌شود.
مقدار کار ، w ، لازم برای نشر الکترونها از هر فلز ، مشخصه آن فلز است. فلزات قلیایی ، توابع کار پایینی دارند و وقتی که در معرض تابش اشعه‌ای در ناحیه مرئی قرار گیرند، الکترون نشر می‌کنند. فلزات سنگینتر نظیر کادمیوم دارای توابع کار بزرگتر هستند و برای نشان دادن اثر فتوالکتریک از خود ، احتیاج به تابش پرانرژی‌تر ماورای بنفش دارند. اثر فتوالکتریک اهمیت عملی زیادی در آشکارسازی تابش با فوتونها دارد.
واحدهای انرژی
انرژی یک فوتون که توسط یک نمونه از ماده ، جذب یا نشر می‌شود، می‌تواند به جدایی انرژی بین دو حالت اتمی یا مولکولی یا به فرکانس حرکت مولکولی یک جز سازنده ماده ، مرتبط شود. به این دلیل اغلب مناسب است که تابش را با واحدهای انرژِی یا برحسب فرکانس (Hz) یا عدد موجی (Cm-1) که مستقیما متناسب با انرژی‌اند، شرح دهیم.
از طرف دیگر ، اندازه گیری تجربی تابش غالبا بر حسب واحدهای عکس طول موج مربوطه بیان می‌شود. یک شیمی‌دان باید در تبدیل واحدهای متفاوتی که در طیف سنجی مورد استفاده قرار می‌گیرند، ماهر شود. الکترون ولت (ev) واحد انرژی است که معمولا برای توصیف انواع پرانرژی‌تر تابش نظیر اشعه ایکس یا ماورای بنفش بکار می‌رود. الکترون ولت مقدار انرژی است که یک الکترون برای افت از پتانسیلی معادل یک ولت لازم دارد.
طیف الکترومغناطیسی
نوشتار اصلی: طیف الکترومغناطیسی
امواج الکترومغناطیسی بر حسب بسامدشان به نام‌های گوناگونی خوانده می‌شوند: امواج رادیویی، ریزموج، فروسرخ (مادون قرمز)، نور مرئی، فرابنفش، پرتو ایکس و پرتو گاما. این نام‌ها به ترتیب افزایش بسامد مرتب شده اند.
مطالب مشابه :
دروس اختصاصی(شیمی)
بهترین کتاب های کنکور - دروس اختصاصی(شیمی) - معرفی بهترین کتاب های تست و روش های درس خواندن
تست های بخش چهارم شیمی پیش -الكترو شيمي
پایگاه علمی شیمی - تست های بخش چهارم شیمی پیش -الكترو شيمي ترین ها برای بهترین ها !
بهترین کتابهای کنکور
ریاضیات دبیرستان - بهترین کتابهای کنکور - جزوات و سوالات ریاضی - ریاضیات شیمی پیش 1و2:
الکترولیز
بهترین وبلاگ شیمی اول و دوم وسوم متوسطه . هفته سوم بهمن دسته بندی : شیمی پیش دانشگاهی 1
بهترین کتاب تست شیمی
بهترین مرجع کنکور - بهترین کتاب تست شیمی شیمی مبتکران سال های دوم سوم و پیش تالیف بهمن
بهترین کتاب های کنکور تجربی
دانش آموز ایرانی - بهترین کتاب های کنکور تجربی از شیمی 3 و پیش 1و2 خیلی سبز هم نگذرید
سلام و درس شیمی 3
بهترین وبلاگ شیمی اول و دوم وسوم متوسطه - سلام و درس شیمی 3 - شیمی پیش دانشگاهی 2;
تابش الکترومغناطیسی
بهترین وبلاگ شیمی اول و دوم وسوم متوسطه - تابش الکترومغناطیسی - شیمی پیش دانشگاهی 2;
برچسب :
شیمی پیش بهترین