รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า

แบบจำลองทางกายภาพของพลังงานที่แพร่กระจาย

ในฟิสิกส์คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า( EMR ) ประกอบด้วยคลื่นของ สนามแม่เหล็กไฟฟ้า ( EM)ซึ่งแพร่กระจายผ่านอวกาศและพกพาโมเมนตัมและพลังงานรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า[ 1 ^]^[2]

ตามหลักคลาสสิกคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าประกอบด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งเป็นการสั่นของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก ที่ซิงโครไนซ์กัน ในสุญญากาศคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสงซึ่งมักแสดงเป็นc ที่นั่น คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะมี ความยาวคลื่น ต่างกัน ขึ้นอยู่กับความถี่ของการสั่นในสื่อไอโซทรอปิกที่เป็นเนื้อเดียวกัน การสั่นของสนามทั้งสองจะตั้งฉากกันโดยเฉลี่ยและตั้งฉากกับทิศทางการแพร่กระจายของพลังงานและคลื่น ทำให้เกิดคลื่นตามขวาง

รังสีแม่เหล็กไฟฟ้ามักเรียกกันว่า "แสง" EM EMR หรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า [ ^2]

ตำแหน่งของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าภายในสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถจำแนกได้จากความถี่ของการแกว่งหรือความยาวคลื่น คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่ต่างกันจะถูกเรียกด้วยชื่อที่แตกต่างกันเนื่องจากมีแหล่งกำเนิดและผลกระทบต่อสสารต่างกัน สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าประกอบด้วยคลื่นวิทยุ ไมโครเวฟอินฟราเรดแสงที่มองเห็นได้อัลตราไวโอเลต รังสีเอกซ์และรังสีแกมมาตามลำดับ^[3]^[4]

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าถูกปล่อยออกมาจากอนุภาคที่มี ประจุไฟฟ้า ที่กำลังเร่งความเร็ว^[5]^[6]และคลื่นเหล่านี้สามารถโต้ตอบกับอนุภาคที่มีประจุอื่นได้ในภายหลัง โดยส่งแรงไปที่อนุภาคเหล่านั้น คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าส่งพลังงานโมเมนตัมและโมเมนตัมเชิงมุมออกจากอนุภาคต้นกำเนิด และสามารถถ่ายทอดปริมาณเหล่านั้นไปยังสสารที่พวกมันโต้ตอบด้วยได้ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีความเกี่ยวข้องกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่สามารถแพร่กระจายได้อย่างอิสระ ("แผ่รังสี") โดยไม่ต้องอาศัยอิทธิพลต่อเนื่องของประจุที่เคลื่อนที่ซึ่งก่อให้เกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เนื่องจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถเคลื่อนที่ได้ไกลจากประจุเหล่านั้นเพียงพอ ดังนั้น บางครั้งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจึงถูกเรียกว่าสนามไกลในขณะที่สนามใกล้หมายถึงสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่อยู่ใกล้ประจุและกระแสไฟฟ้าที่สร้างคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าโดยตรง โดยเฉพาะปรากฏการณ์ การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าและการเหนี่ยวนำไฟฟ้าสถิต

ในกลศาสตร์ควอนตัมวิธีอื่นในการดู EMR คือประกอบด้วยโฟตอน อนุภาคพื้นฐานที่ไม่มี ประจุ ซึ่งมีมวล นิ่งเป็นศูนย์ ซึ่งเป็นควอนตัมของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งรับผิดชอบต่อปฏิสัมพันธ์แม่เหล็กไฟฟ้าทั้งหมด^[7] อิเล็กโทรไดนามิกส์ควอนตัมเป็นทฤษฎีว่า EMR โต้ตอบกับสสารอย่างไรในระดับอะตอม^[8]ผลกระทบของควอนตัมให้แหล่งเพิ่มเติมของ EMR เช่นการเปลี่ยนผ่านของอิเล็กตรอนไปสู่ระดับพลังงาน ที่ต่ำกว่า ในอะตอมและการแผ่รังสีของวัตถุดำ^[9]พลังงานของโฟตอนแต่ละตัวจะถูกควอนตัมไทซ์และเป็นสัดส่วนกับความถี่ตามสมการของพลังค์ E = hfโดยที่Eคือพลังงานต่อโฟตอนfคือความถี่ของโฟตอน และhคือค่าคงที่ของพลังค์ดังนั้น โฟตอนที่มีความถี่สูงกว่าจะมีพลังงานมากกว่า ตัวอย่างเช่นโฟตอนรังสีแกมมา10 ²⁰ เฮิรตซ์ มี10 ¹⁹เท่าของพลังงานของ โฟตอนคลื่นวิทยุ ความถี่ต่ำมาก10 ¹ เฮิรตซ์

ผลกระทบของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าต่อสารประกอบเคมีและสิ่งมีชีวิตขึ้นอยู่กับทั้งกำลังและความถี่ของรังสี คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของอุลตราไวโอเลตที่มีพลังงานต่ำหรือคลื่นความถี่ต่ำ (เช่น คลื่นใกล้อุลตราไวโอเลต แสงที่มองเห็นได้ อินฟราเรด ไมโครเวฟ และคลื่นวิทยุ) ไม่ก่อให้เกิดไอออนเนื่องจากโฟตอนของคลื่นเหล่านี้ไม่มีพลังงานเพียงพอที่จะ ทำให้อะตอมหรือโมเลกุล แตก ตัว หรือทำลายพันธะเคมีผลกระทบของรังสีที่ไม่ก่อให้เกิดไอออนต่อระบบเคมีและเนื้อเยื่อที่มีชีวิตนั้นส่วนใหญ่เป็นเพียงการให้ความร้อนผ่านการถ่ายโอนพลังงานร่วมกันของโฟตอนจำนวนมาก ในทางตรงกันข้าม อุลตราไวโอเลตที่มีความถี่สูง รังสีเอกซ์ และรังสีแกมมาจะก่อให้เกิดไอออนโดยโฟตอนที่มีความถี่สูงแต่ละโฟตอนจะมีพลังงานเพียงพอที่จะ ทำให้ โมเลกุลแตกตัว หรือทำลาย พันธะเคมีรังสีที่สร้างไอออนสามารถทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีและทำลายเซลล์ที่มีชีวิตได้ ไม่เพียงแต่ให้ความร้อนเท่านั้น แต่ยังอาจเป็นอันตรายต่อสุขภาพอีกด้วย

ฟิสิกส์

ทฤษฎี

ความยาวคลื่นสัมพันธ์ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของแสง สามสีที่ต่างกัน (น้ำเงิน เขียว และแดง) โดยมีมาตราส่วนระยะทางเป็นไมโครเมตรตามแนวแกน x

สมการของแมกซ์เวลล์

เจมส์ คลาร์ก แมกซ์เวลล์ได้อนุมานรูปคลื่นของสมการไฟฟ้าและแม่เหล็กซึ่งทำให้ค้นพบลักษณะคล้ายคลื่นของ สนาม ไฟฟ้าและแม่เหล็กและความสมมาตร ของสนามไฟฟ้าและแม่เหล็ก เนื่องจากความเร็วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่สมการคลื่นทำนายได้สอดคล้องกับความเร็วแสง ที่วัดได้ แมกซ์เวลล์จึงสรุปได้ว่าแสงเองเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า^[10]^[11]สมการของแมกซ์เวลล์ได้รับการยืนยันโดยไฮน์ริช เฮิร์ตซ์ผ่านการทดลองกับคลื่นวิทยุ^[12]

ทุ่งใกล้และทุ่งไกล

ในการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า (เช่น ไมโครเวฟจากเสาอากาศ ดังแสดงในรูป) คำว่า*การแผ่รังสี*ใช้ได้เฉพาะกับส่วนของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่แผ่ออกไปในอวกาศอนันต์และลดความเข้มลงตามกฎกำลังสองผกผันของกำลังสอง ซึ่งพลังงานทั้งหมดที่ผ่านทรงกลมในจินตนาการที่ล้อมรอบแหล่งกำเนิดจะเท่ากันไม่ว่าทรงกลมจะมีขนาดเท่าใดก็ตาม การแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าจึงเข้าถึง ส่วน *ที่ไกลออก*ไปของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่อยู่รอบๆ เครื่องส่งสัญญาณ ส่วนหนึ่งของ สนาม *ใกล้* (ใกล้กับเครื่องส่งสัญญาณ) รวมถึง*สนามแม่เหล็กไฟฟ้า* ที่เปลี่ยนแปลง แต่ไม่ใช่*การแผ่รังสี* แม่เหล็ก ไฟฟ้า

สมการของแมกซ์เวลล์ระบุว่าประจุและกระแสไฟฟ้าบางส่วน ( แหล่งที่มา ) สร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าในพื้นที่ใกล้เคียงกันซึ่งไม่แผ่รังสี กระแสไฟฟ้าสร้างสนามแม่เหล็กโดยตรง แต่สนามแม่เหล็กแบบไดโพลจะสลายไปเมื่ออยู่ห่างจากกระแสไฟฟ้า ในลักษณะเดียวกัน ประจุที่เคลื่อนที่ซึ่งถูกผลักออกจากตัวนำโดยศักย์ไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลง (เช่น ในเสาอากาศ) จะผลิต สนามไฟฟ้าแบบ ไดโพลไฟฟ้าแต่สนามไฟฟ้าจะลดลงเมื่ออยู่ห่างจากกระแสไฟฟ้า สนามเหล่านี้ประกอบกันเป็น สนาม ใกล้พฤติกรรมทั้งสองอย่างนี้ไม่ใช่สาเหตุของการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ในทางกลับกัน พวกมันจะถ่ายโอนพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพไปยังตัวรับที่อยู่ใกล้กับแหล่งกำเนิดมากเท่านั้น เช่น ภายในหม้อแปลงสนามใกล้จะส่งผลกระทบต่อแหล่งกำเนิดอย่างรุนแรง โดยพลังงานใดๆ ที่ตัวรับดึงออกจะทำให้ แหล่งกำเนิด มีภาระ เพิ่มขึ้น ( รีแอคแตนซ์ไฟฟ้า ลดลง ) สนามใกล้จะไม่แพร่กระจายไปในอวกาศอย่างอิสระ โดยพาพลังงานออกไปโดยไม่มีขีดจำกัดระยะทาง แต่จะแกว่งกลับ โดยส่งพลังงานกลับไปยังตัวส่งหากตัวรับไม่ดูดซับพลังงานไว้^[13]

ในทางตรงกันข้าม สนามแม่เหล็กไฟฟ้า ระยะไกลประกอบด้วยรังสีที่ปราศจากเครื่องส่งสัญญาณ ในแง่ที่ว่าเครื่องส่งสัญญาณต้องการพลังงานเท่ากันในการส่งการเปลี่ยนแปลงในสนามออกไปโดยไม่คำนึงว่าจะมีสิ่งใดดูดซับสัญญาณหรือไม่ เช่น สถานีวิทยุไม่จำเป็นต้องเพิ่มพลังงานเมื่อมีเครื่องรับจำนวนมากขึ้นใช้สัญญาณ ส่วนที่อยู่ไกลของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าคือรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า สนามแม่เหล็กไฟฟ้าแพร่กระจาย (แผ่รังสี) โดยไม่อนุญาตให้เครื่องส่งส่งผลกระทบต่อสนาม ซึ่งทำให้สนามแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นอิสระในแง่ที่ว่าการมีอยู่และพลังงานของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าหลังจากที่ออกจากเครื่องส่งแล้วจะไม่ขึ้นอยู่กับทั้งเครื่องส่งและเครื่องรับอย่างสมบูรณ์ เนื่องจากการอนุรักษ์พลังงานปริมาณพลังงานที่ผ่านพื้นผิวทรงกลมที่วาดรอบแหล่งกำเนิดจึงเท่ากัน เนื่องจากพื้นผิวดังกล่าวมีพื้นที่เป็นสัดส่วนกับกำลังสองของระยะห่างจากแหล่งกำเนิด ความหนาแน่นของพลังงานของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าจาก แหล่งกำเนิด ไอโซทรอปิกจะลดลงเมื่อกำลังสองผกผันของระยะห่างจากแหล่งกำเนิด นี่เรียกว่ากฎกำลังสองผกผัน สิ่งนี้ตรงกันข้ามกับส่วนไดโพลของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งเป็นสนามใกล้ที่มีความเข้มข้นที่เปลี่ยนแปลงไปตามกฎกำลังสามผกผัน และด้วยเหตุนี้จึงไม่ถ่ายเทพลังงานในปริมาณคงที่ตลอดระยะทาง แต่จะลดลงตามระยะทาง โดยพลังงาน (ดังที่กล่าวไว้) จะถูกส่งกลับไปยังเครื่องส่งอย่างรวดเร็ว หรือถูกดูดซับโดยเครื่องรับที่อยู่ใกล้เคียง (เช่น ขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลง)

ใน สูตร ศักย์ของลีนาร์-วีเชิร์ตเกี่ยวกับสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กอันเนื่องมาจากการเคลื่อนที่ของอนุภาคเดี่ยว (ตามสมการของแมกซ์เวลล์) เงื่อนไขที่เกี่ยวข้องกับการเร่งความเร็วของอนุภาคเป็นเงื่อนไขที่รับผิดชอบต่อส่วนของสนามที่ถือว่าเป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ในทางตรงกันข้าม เงื่อนไขที่เกี่ยวข้องกับสนามไฟฟ้าสถิตย์ที่เปลี่ยนแปลงของอนุภาคและเงื่อนไขแม่เหล็กที่เกิดจากความเร็วสม่ำเสมอของอนุภาคล้วนเกี่ยวข้องกับสนามใกล้ และไม่ประกอบด้วยรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า^[14]

คุณสมบัติ

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถจินตนาการได้ว่าเป็นคลื่นไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่เคลื่อนที่ไปมาตามขวาง ภาพเคลื่อนไหว 3 มิติแสดงให้เห็นคลื่นโพลาไรซ์เชิงเส้นในระนาบที่เคลื่อนที่จากซ้ายไปขวา สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กในคลื่นดังกล่าวจะมีเฟสตรงกัน โดยไปถึงจุดต่ำสุดและจุดสูงสุดพร้อมกัน

สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กเป็นไปตามคุณสมบัติของการซ้อนทับดังนั้น สนามที่เกิดจากอนุภาคเฉพาะหรือสนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงตามเวลาจะส่งผลต่อสนามที่มีอยู่ในพื้นที่เดียวกันอันเนื่องมาจากสาเหตุอื่นๆ นอกจากนี้ เนื่องจากเป็น สนาม เวกเตอร์ เวกเตอร์สนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าทั้งหมดจึงรวมกันตามการบวกเวกเตอร์ [ ^{15] ตัวอย่างเช่น ในออปติก คลื่นแสงที่มีความสอดคล้องกันสองคลื่นขึ้นไปอาจโต้ตอบกัน และเกิด}การรบกวนแบบสร้างสรรค์หรือแบบทำลายล้างซึ่งให้ค่าการแผ่รังสีที่เบี่ยงเบนไปจากผลรวมของค่าการแผ่รังสีองค์ประกอบของคลื่นแสงแต่ละคลื่น^[16]

สนามแม่เหล็กไฟฟ้าของแสงจะไม่ได้รับผลกระทบจากการเคลื่อนที่ผ่านสนามไฟฟ้าสถิตหรือสนามแม่เหล็กในตัวกลางเชิงเส้น เช่น สุญญากาศ อย่างไรก็ตาม ในสื่อที่ไม่เชิงเส้น เช่นผลึก บางชนิด ปฏิสัมพันธ์สามารถเกิดขึ้นได้ระหว่างแสงกับสนามไฟฟ้าสถิตและสนามแม่เหล็ก ปฏิสัมพันธ์เหล่านี้รวมถึงปรากฏการณ์ฟาราเดย์และปรากฏการณ์เคอร์ [ ^17]^[18]

ในการหักเหของแสงคลื่นที่เคลื่อนที่จากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่งที่มีความหนาแน่น ต่างกัน จะทำให้ความเร็วและทิศทาง ของคลื่นเปลี่ยนไป เมื่อเข้าสู่ตัวกลางใหม่ อัตราส่วนของดัชนีหักเหของตัวกลางจะกำหนดระดับการหักเหของแสง ซึ่งสรุปได้จากกฎของสเนลล์แสงที่มีความยาวคลื่นผสม (แสงแดดธรรมชาติ) จะกระจายไปในสเปกตรัม ที่มองเห็นได้ โดยผ่านปริซึม เนื่องจากดัชนีหักเหของปริซึม ที่ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น ( การกระจาย ) นั่นคือ คลื่นส่วนประกอบแต่ละคลื่นภายในแสงผสมจะหักเหในปริมาณที่แตกต่างกัน^[19]

รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าแสดงทั้งคุณสมบัติของคลื่นและ คุณสมบัติ ของอนุภาคในเวลาเดียวกัน (ดูความเป็นคู่ของคลื่น-อนุภาค ) ลักษณะของทั้งคลื่นและอนุภาคได้รับการยืนยันในหลายๆ การทดลอง ลักษณะของคลื่นจะชัดเจนขึ้นเมื่อวัดรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงเวลาที่ค่อนข้างยาวและในระยะทางที่ไกล ในขณะที่ลักษณะของอนุภาคจะชัดเจนขึ้นเมื่อวัดในช่วงเวลาและระยะทางที่สั้น ตัวอย่างเช่น เมื่อสสารดูดซับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า คุณสมบัติที่คล้ายอนุภาคจะชัดเจนขึ้นเมื่อจำนวนโฟตอนเฉลี่ยในลูกบาศก์ของความยาวคลื่นที่เกี่ยวข้องน้อยกว่า 1 มาก การสังเกตการสะสมพลังงานที่ไม่สม่ำเสมอเมื่อแสงถูกดูดซับนั้นไม่ใช่เรื่องยาก อย่างไรก็ตาม นี่เพียงอย่างเดียวไม่ได้เป็นหลักฐานของพฤติกรรม "อนุภาค" แต่เป็นการสะท้อนธรรมชาติเชิงควอนตัมของสสาร [ ^20]การแสดงให้เห็นว่าแสงนั้นถูกควอนตัม ไม่ใช่เพียงการโต้ตอบกับสสารเท่านั้น เป็นเรื่องที่ละเอียดอ่อนกว่า

การทดลองบางอย่างแสดงให้เห็นทั้งธรรมชาติของคลื่นและอนุภาคของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น การรบกวนของโฟ ตอน เดี่ยว^[21]เมื่อโฟตอนเดี่ยวถูกส่งผ่านอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์โฟตอนนั้นจะผ่านทั้งสองเส้นทาง โดยรบกวนตัวเองเช่นเดียวกับคลื่น แต่จะถูกตรวจจับโดยโฟโตมัลติพลายเออร์หรือเครื่องตรวจจับที่ละเอียดอ่อนอื่น ๆ เพียงครั้งเดียวเท่านั้น

ทฤษฎีควอนตัมของปฏิสัมพันธ์ระหว่างรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าและสสารเช่นอิเล็กตรอนได้รับการอธิบายโดยทฤษฎีอิเล็กโทรไดนามิกส์ควอนตัม

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถเกิดการโพลาไรซ์สะท้อน หักเห หรือเลี้ยวเบนและสามารถรบกวนซึ่งกันและกันได้^[22]^[23]^[24]

แบบจำลองคลื่น

ในสื่อที่เป็นเนื้อเดียวกันและไอโซทรอปิก คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นคลื่นตามขวาง^[25]ซึ่งหมายความว่าการแกว่งของคลื่นจะตั้งฉากกับทิศทางการถ่ายเทและการเดินทางของพลังงาน คลื่นดังกล่าวมาจากสมการต่อไปนี้ : สมการเหล่านี้กำหนดว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าใดๆ จะต้องเป็นคลื่นตามขวางโดยที่สนามไฟฟ้า $E$ และสนามแม่เหล็ก $B$ ต่างก็ตั้งฉากกับทิศทางการแพร่กระจายของคลื่น ${\begin{aligned}\nabla \cdot \mathbf {E} &=0\\\nabla \cdot \mathbf {B} &=0\end{aligned}}$

ส่วนไฟฟ้าและแม่เหล็กของสนามในคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีอัตราส่วนของความเข้มคงที่เพื่อให้เป็นไปตามสมการแมกซ์เวลล์สองสมการที่ระบุวิธีการผลิตสนามแม่เหล็กไฟฟ้าจากอีกสมการหนึ่ง ในสื่อที่ไม่มีการสูญเสีย (ไม่มีการสูญเสีย) สนาม แม่เหล็กไฟฟ้า ทั้ง สอง นี้ ก็มีเฟสเดียวกัน โดยทั้งสองจะไปถึงจุดสูงสุดและจุดต่ำสุดที่จุดเดียวกันในอวกาศ (ดูภาพประกอบ) ในคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าระยะไกลซึ่งอธิบายโดยสมการตัวดำเนินการ เคิร์ลแมกซ์เวลล์สองสมการที่ไม่มีแหล่ง กำเนิด การเปลี่ยนแปลงเวลาในสนามแม่เหล็กไฟฟ้าประเภทหนึ่งจะแปรผันตามความเคิร์ลของอีกประเภทหนึ่ง อนุพันธ์เหล่านี้ต้องการให้สนามแม่เหล็กไฟฟ้าและ สนาม แม่เหล็กไฟฟ้าในคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีเฟสเดียวกัน (ดูส่วนคณิตศาสตร์ด้านล่าง) ^{[ จำเป็นต้องอ้างอิง ]}ลักษณะสำคัญประการหนึ่งของธรรมชาติของแสงคือความถี่ความถี่ของคลื่นคืออัตราการแกว่งของคลื่นและวัดเป็นเฮิรตซ์ ซึ่งเป็น หน่วย ความถี่ SIโดยที่ 1 เฮิรตซ์เท่ากับ 1 การแกว่งต่อวินาที แสงมักมีความถี่หลายค่าที่รวมกันเป็นคลื่นผลลัพธ์ ความถี่ต่างๆ จะหักเหในมุมที่ต่างกัน ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการ กระเจิง

คลื่นสีเดียว (คลื่นความถี่เดียว) ประกอบด้วยแอ่งและยอดคลื่นที่ต่อเนื่องกัน และระยะห่างระหว่างแอ่งหรือแอ่งสองแห่งที่อยู่ติดกันเรียกว่าความยาวคลื่น คลื่นของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้ามีขนาดแตกต่างกันไป ตั้งแต่คลื่นวิทยุที่ยาวมากซึ่งยาวกว่าทวีปไปจนถึงคลื่นแกมมาสั้นมากซึ่งเล็กกว่านิวเคลียสของอะตอม ความถี่จะแปรผกผันกับความยาวคลื่น ตามสมการ: ^[26]

\displaystyle v=f\lambda

โดยที่vคือความเร็วของคลื่น ( cในสุญญากาศหรือน้อยกว่าในสื่ออื่น) fคือความถี่ และλคือความยาวคลื่น เมื่อคลื่นข้ามขอบเขตระหว่างสื่อต่าง ๆ ความเร็วของคลื่นจะเปลี่ยนไป แต่ความถี่จะยังคงเท่าเดิม

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในอวกาศว่างต้องเป็นคำตอบของสมการคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ของแมกซ์ เวลล์ คำตอบหลักที่ทราบมีอยู่ 2 ประเภท คือ คลื่นระนาบและคลื่นทรงกลม คลื่นระนาบอาจมองได้ว่าเป็นกรณีจำกัดของคลื่นทรงกลมที่ระยะห่างจากแหล่งกำเนิดที่ไกลมาก (ในอุดมคติคือไม่สิ้นสุด) คลื่นทั้งสองประเภทอาจมีรูปคลื่นที่เป็นฟังก์ชันเวลาโดยพลการ (ตราบใดที่สามารถหาอนุพันธ์ได้เพียงพอที่จะสอดคล้องกับสมการคลื่น) เช่นเดียวกับฟังก์ชันเวลาใดๆ ฟังก์ชันนี้สามารถแยกย่อยได้โดยการวิเคราะห์ฟูเรียร์เป็นสเปกตรัมความถี่หรือส่วนประกอบไซน์แต่ละส่วน ซึ่งแต่ละส่วนประกอบด้วยความถี่ แอมพลิจูด และเฟสเดียว คลื่นส่วนประกอบดังกล่าวเรียกว่าโมโนโครเมติก คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าโมโนโครเมติกสามารถระบุลักษณะได้จากความถี่หรือความยาวคลื่น แอมพลิจูดพีค เฟสสัมพันธ์กับเฟสอ้างอิง ทิศทางการแพร่กระจาย และโพลาไรเซชัน

การรบกวนคือการซ้อนทับของคลื่นสองคลื่นขึ้นไปซึ่งส่งผลให้เกิดรูปแบบคลื่นใหม่ หากสนามมีองค์ประกอบในทิศทางเดียวกัน องค์ประกอบเหล่านั้นจะรบกวนกันอย่างสร้างสรรค์ ในขณะที่ทิศทางตรงข้ามจะก่อให้เกิดการรบกวนแบบทำลายล้าง นอกจากนี้ สัญญาณโพลาไรเซชันหลายสัญญาณสามารถรวมกันได้ (กล่าวคือ มีการรบกวนกัน) เพื่อสร้างสถานะโพลาไรเซชันใหม่ ซึ่งเรียกว่าการสร้างสถานะโพลาไรเซชันแบบขนาน^[27]

พลังงานในคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าบางครั้งเรียกว่าพลังงานแผ่รังสี [ ^28]^[29]^[30]

แบบจำลองอนุภาคและทฤษฎีควอนตัม

ความผิดปกติเกิดขึ้นในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 ซึ่งเกี่ยวข้องกับความขัดแย้งระหว่างทฤษฎีคลื่นแสงและการวัดสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าที่ถูกปล่อยออกมาจากตัวแผ่รังสีความร้อนที่เรียกว่าวัตถุดำนักฟิสิกส์พยายามแก้ปัญหานี้อย่างไม่ประสบความสำเร็จเป็นเวลาหลายปี และต่อมาก็เป็นที่รู้จักในชื่อหายนะอัลตราไวโอเลตในปี 1900 มักซ์ พลังค์ได้พัฒนาทฤษฎีใหม่เกี่ยวกับการแผ่รังสีวัตถุดำซึ่งอธิบายสเปกตรัมที่สังเกตได้ ทฤษฎีของพลังค์มีพื้นฐานมาจากแนวคิดที่ว่าวัตถุดำปล่อยแสง (และรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าอื่นๆ) ออกมาในรูปของมัดหรือกลุ่มพลังงานที่แยกจากกันเท่านั้น กลุ่มพลังงานเหล่านี้เรียกว่าควอนตัมในปี 1905 อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์เสนอให้ถือว่าควอนตัมของแสงเป็นอนุภาคจริง ต่อมาอนุภาคของแสงจึงถูกเรียกว่าโฟตอนเพื่อให้สอดคล้องกับอนุภาคอื่นๆ ที่ได้รับการอธิบายในช่วงเวลานี้ เช่นอิเล็กตรอนและโปรตอนโฟตอนมีพลังงานEซึ่งแปรผันตามความถี่fโดย

E=hf={\frac {hc}{\lambda }}\,\!

โดยที่hคือค่าคงที่ของพลังค์คือความยาวคลื่น และcคือความเร็วแสงซึ่งบางครั้งเรียกว่าสมการของพลังค์–ไอน์สไตน์^[31]ในทฤษฎีควอนตัม (ดูการควอนไทเซชันครั้งแรก ) พลังงานของโฟตอนจึงแปรผันตรงกับความถี่ของคลื่น EMR ^[32] $\lambda$

ในทำนองเดียวกัน โมเมนตัมpของโฟตอนยังแปรผันตามความถี่และแปรผกผันกับความยาวคลื่น:

p={E \over c}={hf \over c}={h \over \lambda }.

ที่มาของข้อเสนอของไอน์สไตน์ที่ว่าแสงประกอบด้วยอนุภาค (หรืออาจทำหน้าที่เป็นอนุภาคได้ในบางสถานการณ์) คือความผิดปกติในการทดลองที่ไม่สามารถอธิบายได้ด้วยทฤษฎีคลื่น: ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกซึ่งแสงที่กระทบกับพื้นผิวโลหะจะขับอิเล็กตรอนออกจากพื้นผิว ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าไหลผ่านแรงดัน ไฟฟ้าที่จ่ายไป การวัดในการทดลองแสดงให้เห็นว่าพลังงานของอิเล็กตรอนที่ขับออกมาแต่ละตัวจะแปรผันตามความถี่มากกว่าความเข้มของแสง นอกจากนี้ หากต่ำกว่าความถี่ขั้นต่ำที่กำหนด ซึ่งขึ้นอยู่กับโลหะนั้นๆ กระแสไฟฟ้าจะไม่ไหลไม่ว่าความเข้มจะเป็นเท่าใด การสังเกตเหล่านี้ดูเหมือนจะขัดแย้งกับทฤษฎีคลื่น และเป็นเวลาหลายปีที่นักฟิสิกส์พยายามหาคำอธิบายอย่างไร้ผล ในปี 1905 ไอน์สไตน์อธิบายปริศนานี้โดยฟื้นทฤษฎีอนุภาคของแสงขึ้นมาเพื่ออธิบายผลกระทบที่สังเกตได้ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากมีหลักฐานมากมายที่สนับสนุนทฤษฎีคลื่น แนวคิดของไอน์สไตน์จึงถูกนักฟิสิกส์ที่มีชื่อเสียงตั้งคำถามในตอนแรก ในที่สุดคำอธิบายของไอน์สไตน์ก็ได้รับการยอมรับเมื่อมีการสังเกตเห็นพฤติกรรมของแสงที่คล้ายอนุภาคใหม่ เช่นปรากฏการณ์คอมป์ตัน [ ^33]^[34]

เมื่อโฟตอนถูกดูดซับโดยอะตอม โฟตอน จะกระตุ้นอะตอม ทำให้อิเล็กตรอน มี ระดับพลังงานที่สูงขึ้น(โดยเฉลี่ยแล้วจะอยู่ห่างจากนิวเคลียสมากกว่า) เมื่ออิเล็กตรอนในโมเลกุลหรืออะตอมที่ถูกกระตุ้นลดระดับลง อิเล็กตรอนจะปล่อยโฟตอนของแสงที่ความถี่ที่สอดคล้องกับความแตกต่างของพลังงาน เนื่องจากระดับพลังงานของอิเล็กตรอนในอะตอมนั้นแยกจากกัน แต่ละองค์ประกอบและแต่ละโมเลกุลจึงปล่อยและดูดซับความถี่ลักษณะเฉพาะของตัวเอง การปล่อยโฟตอนในทันทีเรียกว่าการเรืองแสงซึ่งเป็นประเภทของการเรืองแสงตัวอย่างเช่น แสงที่มองเห็นได้ซึ่งปล่อยออกมาจากสีเรืองแสง เพื่อตอบสนองต่อแสงอัลตราไวโอเลต ( แสงสีดำ ) การปล่อยฟลูออเรสเซนต์อื่นๆ อีกมากมายเป็นที่รู้จักในแถบสเปกตรัมอื่นที่ไม่ใช่แสงที่มองเห็นได้ การปล่อยที่ล่าช้าเรียกว่าการเรืองแสง [ ^35]^[36]

ทวิภาวะคลื่น-อนุภาค

ทฤษฎีสมัยใหม่ที่อธิบายลักษณะของแสงรวมถึงแนวคิดเรื่องทวิลักษณ์คลื่น-อนุภาค

ผลกระทบคลื่นและอนุภาคของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า

เมื่อรวมกันแล้ว ผลกระทบของคลื่นและอนุภาคจะอธิบายสเปกตรัมการแผ่รังสีและการดูดกลืนของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าได้อย่างสมบูรณ์ องค์ประกอบของสสารในตัวกลางที่แสงเดินทางผ่านจะกำหนดลักษณะของสเปกตรัมการดูดกลืนและการแผ่รังสี แถบเหล่านี้สอดคล้องกับระดับพลังงานที่อนุญาตในอะตอม แถบมืดในสเปกตรัมการดูดกลืนเกิดจากอะตอมในตัวกลางระหว่างแหล่งกำเนิดและผู้สังเกต อะตอมจะดูดซับความถี่แสงบางความถี่ระหว่างตัวส่งและตัวตรวจจับ/ตา จากนั้นจึงปล่อยคลื่นออกไปในทุกทิศทาง แถบมืดจะปรากฏต่อตัวตรวจจับ เนื่องมาจากรังสีที่กระจัดกระจายออกจากลำแสงตัวอย่างเช่น แถบมืดในแสงที่ปล่อยออกมาจากดาวฤกษ์ ที่อยู่ไกลออก ไป เกิดจากอะตอมในชั้นบรรยากาศของดาวฤกษ์ ปรากฏการณ์ที่คล้ายกันเกิดขึ้นกับการแผ่รังสีซึ่งจะเห็นได้เมื่อก๊าซที่เปล่งแสงเปล่งแสงเนื่องจากการกระตุ้นของอะตอมจากกลไกใดๆ รวมทั้งความร้อน ขณะที่อิเล็กตรอนเคลื่อนลงมาสู่ระดับพลังงานที่ต่ำกว่า สเปกตรัมจะถูกปล่อยออกมาซึ่งแสดงถึงการกระโดดระหว่างระดับพลังงานของอิเล็กตรอน แต่จะเห็นเส้นได้เนื่องจากการปล่อยเกิดขึ้นที่พลังงานเฉพาะหลังจากการกระตุ้นเท่านั้น^[37]ตัวอย่างหนึ่งคือ สเปกตรัม การปล่อยของเนบิวลา^[38] อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่เร็วจะถูกเร่งความเร็วอย่างแหลมคมที่สุดเมื่อพบกับบริเวณแรง ดังนั้น อิเล็กตรอนจึงต้องรับผิดชอบในการผลิตรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่ สูงสุดเป็นส่วนใหญ่ ซึ่งสังเกตได้ในธรรมชาติ

ปรากฏการณ์เหล่านี้สามารถช่วยในการกำหนดองค์ประกอบของก๊าซที่ส่องจากด้านหลัง (สเปกตรัมการดูดกลืน) และก๊าซที่เปล่งแสง (สเปกตรัมการแผ่รังสี) ได้ด้วย สเปกโตรสโคปี (ตัวอย่างเช่น) จะกำหนดองค์ประกอบทางเคมีที่ประกอบเป็นดาวฤกษ์ดวงหนึ่ง สเปกโตรสโคปียังใช้ในการกำหนดระยะห่างของดาวฤกษ์โดยใช้การเลื่อนไปทางแดง^[39]

ความเร็วในการแพร่กระจาย

เมื่อสายไฟ (หรือวัตถุตัวนำอื่นๆ เช่นเสาอากาศ ) ตัวนำไฟฟ้ากระแสสลับการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าจะแพร่กระจายในความถี่เดียวกันกับกระแสไฟฟ้า

แสงเป็นคลื่นซึ่งมีลักษณะเฉพาะคือ ความเร็ว ( ความเร็วแสง ) ความยาวคลื่นและความถี่ส่วนแสงเป็นอนุภาคที่ประกอบด้วยโฟตอนซึ่งแต่ละโฟตอนจะมีพลังงานสัมพันธ์กับความถี่ของคลื่นตามความสัมพันธ์ของพลังค์E = hfโดยที่Eคือ พลังงานของโฟตอนhคือค่าคงที่ของพลังค์ 6.626 × 10 ⁻³⁴ J·s และfคือ ความถี่ของคลื่น^[40]

ในตัวกลาง (ที่ไม่ใช่สุญญากาศ) ปัจจัยความเร็วหรือดัชนีหักเหแสงจะถูกนำมาพิจารณา ขึ้นอยู่กับความถี่และการใช้งาน ทั้งสองปัจจัยนี้เป็นอัตราส่วนของความเร็วในตัวกลางต่อความเร็วในสุญญากาศ

ประวัติการค้นพบ

รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นอื่นนอกเหนือจากแสงที่มองเห็นได้ถูกค้นพบในช่วงต้นศตวรรษที่ 19 การค้นพบ รังสี อินฟราเรดนั้นมาจากนักดาราศาสตร์ชื่อวิลเลียม เฮอร์เชลซึ่งได้เผยแพร่ผลการวิจัยของเขาในปี 1800 ต่อหน้าราชสมาคมแห่งลอนดอน [ ^41] เฮอร์เชล ใช้ปริซึมแก้วหักเหแสงจากดวงอาทิตย์และตรวจจับรังสีที่มองไม่เห็นซึ่งทำให้เกิดความร้อนเกินขอบเขตของสเปกตรัมสีแดง โดยอาศัยการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิที่บันทึกด้วยเทอร์โมมิเตอร์ "รังสีความร้อน" เหล่านี้ต่อมาเรียกว่าอินฟราเรด^[42]

ในปี ค.ศ. 1801 นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันโยฮันน์ วิลเฮล์ม ริตเตอร์ค้นพบ รังสี อัลตราไวโอเลตในการทดลองที่คล้ายกับของเฮอร์เชล โดยใช้แสงแดดและปริซึมแก้ว ริตเตอร์ตั้งข้อสังเกตว่ารังสีที่มองไม่เห็นใกล้ขอบสีม่วงของสเปกตรัมดวงอาทิตย์ที่กระจายโดยปริซึมสามเหลี่ยมทำให้ การเตรียม คลอไรด์ของเงิน เข้มขึ้น เร็วกว่าแสงสีม่วงที่อยู่ใกล้เคียง การทดลองของริตเตอร์ถือเป็นจุดเริ่มต้นของสิ่งที่จะกลายมาเป็นการถ่ายภาพ ริตเตอร์ตั้งข้อสังเกตว่ารังสีอัลตราไวโอเลต (ซึ่งในตอนแรกเรียกว่า "รังสีเคมี") สามารถทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีได้^[43]^[44]

ในปี ค.ศ. 1862–64 เจมส์ คลาร์ก แมกซ์เวลล์ได้พัฒนาสมการสำหรับสนามแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งแนะนำว่าคลื่นในสนามจะเดินทางด้วยความเร็วที่ใกล้เคียงกับความเร็วแสงที่ทราบมาก ดังนั้น แมกซ์เวลล์จึงแนะนำว่าแสงที่มองเห็นได้ (รวมถึงรังสีอินฟราเรดและอุลตราไวโอเลตที่มองไม่เห็นโดยการอนุมาน) ทั้งหมดประกอบด้วยการรบกวน (หรือการแผ่รังสี) ที่แพร่กระจายในสนามแม่เหล็กไฟฟ้า คลื่นวิทยุถูกสร้างขึ้นโดยตั้งใจเป็นครั้งแรกโดยไฮน์ริช เฮิร์ตซ์ ในปี ค.ศ. 1887 โดยใช้วงจรไฟฟ้าที่คำนวณเพื่อสร้างการแกว่งที่ความถี่ต่ำกว่าแสงที่มองเห็นได้มาก โดยปฏิบัติตามสูตรในการสร้างประจุและกระแสไฟฟ้าที่แกว่งซึ่งแนะนำโดยสม การของแมกซ์เวลล์ เฮิร์ตซ์ยังได้พัฒนาวิธีการตรวจจับคลื่นเหล่านี้ และผลิตและกำหนดลักษณะของสิ่งที่เรียกกันในภายหลังว่าคลื่นวิทยุและไมโครเวฟ^[45]^{: 286, 7}

วิลเฮล์ม เรินต์เกนค้นพบและตั้งชื่อรังสีเอก ซ์ หลังจากทำการทดลองกับแรงดันไฟฟ้าสูงที่ส่งไปยังหลอดสุญญากาศเมื่อวันที่ 8 พฤศจิกายน พ.ศ. 2438 เขาสังเกตเห็นการเรืองแสงบนแผ่นแก้วเคลือบที่อยู่ใกล้เคียง ในเวลาหนึ่งเดือน เขาก็ได้ค้นพบคุณสมบัติหลักของรังสีเอกซ์^[45]^{: 307}

ส่วนสุดท้ายของสเปกตรัม EM ที่ถูกค้นพบเกี่ยวข้องกับกัมมันตภาพรังสี Henri Becquerelพบว่า เกลือ ยูเรเนียมทำให้แผ่นถ่ายภาพที่ไม่ได้รับแสงเกิดฝ้าขึ้นผ่านกระดาษคลุมในลักษณะเดียวกับรังสีเอกซ์ และMarie Curieค้นพบว่ามีเพียงธาตุบางชนิดเท่านั้นที่ปล่อยรังสีพลังงานเหล่านี้ออกมา และในไม่ช้าก็ค้นพบรังสีเรเดียม ที่มีความเข้มข้นสูง รังสีจากพิตช์เบลนด์ถูกแยกความแตกต่างเป็นรังสีอัลฟา ( อนุภาคอัลฟา ) และรังสีเบตา ( อนุภาคเบตา ) โดยErnest Rutherfordผ่านการทดลองง่ายๆ ในปี 1899 แต่รังสีเหล่านี้พิสูจน์แล้วว่าเป็นรังสีประเภทอนุภาคที่มีประจุ อย่างไรก็ตาม ในปี 1900 นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศสPaul Villardค้นพบรังสีชนิดที่สามที่มีประจุเป็นกลางและสามารถทะลุทะลวงได้ดีจากเรเดียม และหลังจากที่เขาอธิบายเรื่องนี้แล้ว Rutherford ก็ตระหนักว่ามันต้องเป็นรังสีชนิดที่สาม ซึ่งในปี 1903 Rutherford ได้ตั้งชื่อรังสีแกมมาว่า ในปี 1910 นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษวิลเลียม เฮนรี แบร็กก์พิสูจน์ให้เห็นว่ารังสีแกมมาเป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ไม่ใช่อนุภาค และในปี 1914 รัทเทอร์ฟอร์ดและเอ็ดเวิร์ด แอนดราเดตวัดความยาวคลื่นของรังสีแกมมา และพบว่ารังสีแกมมาคล้ายกับรังสีเอกซ์ แต่มีความยาวคลื่นสั้นกว่าและมีความถี่สูงกว่า แม้ว่าการ "ครอสโอเวอร์" ระหว่างรังสีเอกซ์และรังสีแกมมาจะทำให้รังสีเอกซ์มีพลังงานสูงกว่า (และจึงมีความยาวคลื่นสั้นกว่า) รังสีแกมมาและในทางกลับกันก็ตาม ต้นกำเนิดของรังสีทำให้รังสีแกมมาแตกต่างกัน รังสีแกมมามักเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่เกิดจากนิวเคลียสที่ไม่เสถียรของอะตอม และรังสีเอกซ์เกิดจากไฟฟ้า (และด้วยเหตุนี้จึงสร้างขึ้นโดยมนุษย์) เว้นแต่รังสีแกมมา จะเกิดจาก รังสีเอกซ์เบรมสตราลุงที่เกิดจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคที่เคลื่อนที่เร็ว (เช่น อนุภาคบีตา) ที่ชนกับวัสดุบางชนิด ซึ่งโดยปกติจะมีเลขอะตอมสูงกว่า^[45]^{: 308, 9}

สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า

รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า (ซึ่งคำว่า 'รังสี' ไม่รวมถึงไฟฟ้าสถิตย์ สนามแม่เหล็ก และสนามใกล้ ) จะถูกจำแนกตามความยาวคลื่นเป็นคลื่นวิทยุไมโครเวฟอินฟราเรด แสงที่มองเห็นได้อัลตราไวโอเลตรังสีเอกซ์และรังสีแกมมาคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าโดยพลการสามารถแสดงได้โดยการวิเคราะห์ฟูเรียร์ในรูปของ คลื่น ไซน์ ( รังสีเอกซ์ ) ซึ่งแต่ละคลื่นสามารถจำแนกได้เป็นบริเวณต่างๆ ของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า

สำหรับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าบางประเภท รูปคลื่นนั้นจะถูกพิจารณาให้เป็นแบบสุ่มซึ่งการวิเคราะห์สเปกตรัมจะต้องทำโดยใช้เทคนิคทางคณิตศาสตร์ที่แตกต่างกันเล็กน้อยซึ่งเหมาะสมกับกระบวนการแบบสุ่มหรือสุ่มในกรณีดังกล่าว ส่วนประกอบความถี่แต่ละส่วนจะถูกแสดงเป็น เนื้อหา พลังงานและข้อมูลเฟสจะไม่ถูกเก็บรักษาไว้ การแสดงดังกล่าวเรียกว่าความหนาแน่นสเปกตรัมพลังงานของกระบวนการแบบสุ่ม ตัวอย่างเช่น พบรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าแบบสุ่มที่ต้องการการวิเคราะห์ประเภทนี้ภายในดวงดาว และในรูปแบบการแผ่รังสีแบนด์กว้างอื่นๆ เช่นสนามคลื่นจุดศูนย์ของสุญญากาศแม่เหล็กไฟฟ้า

พฤติกรรมของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าและปฏิสัมพันธ์กับสสารขึ้นอยู่กับความถี่ และเปลี่ยนแปลงไปในเชิงคุณภาพเมื่อความถี่เปลี่ยนไป ความถี่ที่ต่ำกว่าจะมีความยาวคลื่นยาวกว่า ส่วนความถี่ที่สูงขึ้นจะมีความยาวคลื่นสั้นกว่า และเกี่ยวข้องกับโฟตอนที่มีพลังงานสูงกว่า ไม่มีขีดจำกัดพื้นฐานที่ทราบเกี่ยวกับความยาวคลื่นหรือพลังงานเหล่านี้ ไม่ว่าจะอยู่ที่ปลายด้านใดของสเปกตรัมก็ตาม แม้ว่าโฟตอนที่มีพลังงานใกล้ หรือเกิน พลังงานของพลังค์ (สูงเกินกว่าที่เคยสังเกตได้) จะต้องใช้ทฤษฎีทางฟิสิกส์ใหม่เพื่ออธิบาย

วิทยุและไมโครเวฟ

เมื่อคลื่นวิทยุกระทบตัวนำคลื่นวิทยุจะจับคู่กับตัวนำ เดินทางไปตามตัวนำ และเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้าบนพื้นผิวตัวนำด้วยการเคลื่อนย้ายอิเล็กตรอนของวัสดุตัวนำเป็นกลุ่มประจุที่สัมพันธ์กัน

ปรากฏการณ์การแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นตั้งแต่หนึ่งเมตรไปจนถึงสั้นเพียงหนึ่งมิลลิเมตร เรียกว่า ไมโครเวฟ ซึ่งมีความถี่ระหว่าง 300 เมกะเฮิรตซ์ (0.3 กิกะเฮิรตซ์) ถึง 300 กิกะเฮิรตซ์

ที่ความถี่วิทยุและไมโครเวฟ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะโต้ตอบกับสสารในลักษณะของการรวมตัวของประจุจำนวนมาก ซึ่งจะกระจายไปทั่วอะตอมที่ได้รับผลกระทบจำนวนมาก ในตัวนำไฟฟ้าการเคลื่อนตัวของประจุจำนวนมากที่เหนี่ยวนำ ( กระแสไฟฟ้า ) ส่งผลให้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าถูกดูดซับ หรือเกิดการแยกตัวของประจุซึ่งทำให้เกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าใหม่ (การสะท้อนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างมีประสิทธิภาพ) ตัวอย่างเช่น การดูดซับหรือการปล่อยคลื่นวิทยุโดยเสาอากาศ หรือการดูดซับไมโครเวฟโดยน้ำหรือโมเลกุลอื่นที่มีโมเมนต์ไดโพลไฟฟ้า เช่น ภายในเตาไมโครเวฟปฏิสัมพันธ์เหล่านี้ก่อให้เกิดกระแสไฟฟ้าหรือความร้อน หรือทั้งสองอย่าง

อินฟราเรด

เช่นเดียวกับวิทยุและไมโครเวฟ อินฟราเรด (IR) ยังสะท้อนโดยโลหะ (และ EMR ส่วนใหญ่ซึ่งอยู่ในช่วงอัลตราไวโอเลต) อย่างไรก็ตาม ต่างจากรังสีวิทยุและไมโครเวฟที่มีความถี่ต่ำ EMR อินฟราเรดมักจะทำปฏิกิริยากับไดโพลที่อยู่ในโมเลกุลเดี่ยว ซึ่งเปลี่ยนแปลงไปเมื่ออะตอมสั่นสะเทือนที่ปลายพันธะเคมีเดี่ยว เป็นผลให้สารต่างๆ จำนวนมากดูดซับไดโพลนี้ ทำให้สารเหล่านี้มีอุณหภูมิสูงขึ้นเมื่อการสั่นสะเทือนกระจายตัวออกไปเป็นความร้อน กระบวนการเดียวกันนี้ซึ่งดำเนินการย้อนกลับ ทำให้สารจำนวนมากแผ่รังสีในอินฟราเรดโดยอัตโนมัติ (ดู หัวข้อ การแผ่รังสีความร้อนด้านล่าง)

รังสีอินฟราเรดแบ่งออกเป็นสเปกตรัมย่อย แม้ว่าจะมีรูปแบบการแบ่งย่อยที่แตกต่างกัน^[46]^[47]แต่สเปกตรัมโดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็นอินฟราเรดใกล้ (0.75–1.4 μm) อินฟราเรดความยาวคลื่นสั้น (1.4–3 μm) อินฟราเรดความยาวคลื่นกลาง (3–8 μm) อินฟราเรดความยาวคลื่นยาว (8–15 μm) และอินฟราเรดไกล (15–1000 μm) ^[48]

แสงที่มองเห็นได้

แหล่งกำเนิดตามธรรมชาติก่อให้เกิดรังสี EM ในทุกช่วงสเปกตรัม รังสี EM ที่มีความยาวคลื่นระหว่างประมาณ 400 นาโนเมตรถึง 700 นาโนเมตรนั้นสามารถตรวจจับได้โดยตรงด้วยตาของมนุษย์และรับรู้เป็นแสงที่มองเห็นได้ ความยาวคลื่นอื่นๆ โดยเฉพาะอินฟราเรดใกล้เคียง (ยาวกว่า 700 นาโนเมตร) และอัลตราไวโอเลต (สั้นกว่า 400 นาโนเมตร) บางครั้งก็เรียกอีกอย่างว่าแสง

เมื่อความถี่เพิ่มขึ้นในช่วงที่มองเห็นได้ โฟตอนจะมีพลังงานเพียงพอที่จะเปลี่ยนโครงสร้างพันธะของโมเลกุลแต่ละตัว ไม่ใช่เรื่องบังเอิญที่สิ่งนี้เกิดขึ้นในช่วงที่มองเห็นได้ เนื่องจากกลไกของการมองเห็นเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงพันธะของโมเลกุลเดี่ยวเรตินัลซึ่งดูดซับโฟตอนเพียงตัวเดียว การเปลี่ยนแปลงในเรตินัลทำให้รูปร่างของ โปรตีน โรดอปซินที่เรตินัลบรรจุอยู่เปลี่ยนแปลงไป ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของกระบวนการทางชีวเคมีที่ทำให้เรตินาของดวงตามนุษย์รับรู้แสง

การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นไปได้ในช่วงนี้เช่นกัน ด้วยเหตุผลเดียวกัน โมเลกุลเดี่ยวของคลอโรฟิลล์ถูกกระตุ้นโดยโฟตอนเดี่ยว ในเนื้อเยื่อพืชที่นำการสังเคราะห์ด้วยแสงแคโรทีนอยด์จะทำหน้าที่ดับคลอโรฟิลล์ที่ถูกกระตุ้นด้วยไฟฟ้าซึ่งผลิตขึ้นโดยแสงที่มองเห็นได้ในกระบวนการที่เรียกว่าการดับแบบไม่ใช้แสงเพื่อป้องกันปฏิกิริยาที่อาจรบกวนการสังเคราะห์ด้วยแสงในระดับแสงสูง

สัตว์ที่ตรวจจับอินฟราเรดจะใช้ถุงน้ำขนาดเล็กเพื่อเปลี่ยนอุณหภูมิ โดยเป็นกระบวนการทางความร้อนที่มีโฟตอนจำนวนมาก

อินฟราเรด ไมโครเวฟ และคลื่นวิทยุ เป็นที่ทราบกันว่าสามารถทำลายโมเลกุลและเนื้อเยื่อทางชีวภาพได้โดยความร้อนจำนวนมากเท่านั้น ไม่ใช่การกระตุ้นจากโฟตอนเดี่ยวของรังสี

แสงที่มองเห็นได้สามารถส่งผลต่อโมเลกุลได้เพียงเล็กน้อยเท่านั้น โดยปกติแล้วจะไม่ถาวรหรือเป็นอันตราย แต่โฟตอนจะกระตุ้นอิเล็กตรอนซึ่งจะปล่อยโฟตอนอีกตัวออกมาเมื่อกลับสู่ตำแหน่งเดิม นี่คือแหล่งที่มาของสีย้อมส่วนใหญ่ยกเว้นเรตินัล เมื่อโฟตอนถูกดูดซับ เรตินัลจะเปลี่ยนโครงสร้างจากซิสเป็นทรานส์อย่างถาวรและต้องใช้โปรตีนเพื่อแปลงกลับคืนมา กล่าวคือ รีเซ็ตเรตินัลเพื่อให้สามารถทำหน้าที่เป็นตัวตรวจจับแสงได้อีกครั้ง

หลักฐานที่มีจำกัดบ่งชี้ว่าอนุมูลออกซิเจนบางชนิดถูกสร้างขึ้นโดยแสงที่มองเห็นได้ในผิวหนัง และอาจมีบทบาทในการแก่ก่อนวัยจากแสงแดด ในลักษณะเดียวกับรังสีอัลตราไวโอเลตเอ [ ^49]

อัลตราไวโอเลต

เมื่อความถี่เพิ่มขึ้นในรังสีอัลตราไวโอเลต โฟตอนจะมีพลังงานเพียงพอ (ประมาณสามอิเล็กตรอนโวลต์หรือมากกว่า) เพื่อกระตุ้นโมเลกุลที่มีพันธะคู่บางส่วนให้มีการจัดเรียงทางเคมีอย่างถาวร ในDNAสิ่งนี้ก่อให้เกิดความเสียหายอย่างถาวร DNA ยังได้รับความเสียหายทางอ้อมจากอนุมูลออกซิเจนที่ไวต่อปฏิกิริยาซึ่งเกิดจากรังสีอัลตราไวโอเลตเอ (UVA) ซึ่งมีพลังงานต่ำเกินกว่าที่จะทำลาย DNA โดยตรงได้ นี่คือสาเหตุที่รังสีอัลตราไวโอเลตที่ความยาวคลื่นทั้งหมดสามารถทำลาย DNA ได้ และสามารถทำให้เกิดมะเร็งได้ และ (สำหรับUVB ) ผิวหนังไหม้ (จากแสงแดด) จะเลวร้ายกว่ามากเมื่อเทียบกับผลกระทบจากความร้อน (การเพิ่มอุณหภูมิ) เพียงอย่างเดียว

ในช่วงคลื่นอัลตราไวโอเลตที่ปลายสูง พลังงานของโฟตอนจะมากพอที่จะส่งพลังงานให้กับอิเล็กตรอนได้เพียงพอที่จะทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากอะตอมได้ ซึ่งกระบวนการนี้เรียกว่าโฟตอนไอออไนเซชันพลังงานที่ต้องการสำหรับกระบวนการนี้จะมากกว่า 10 อิเล็กตรอนโวลต์ (eV) เสมอ ซึ่งสอดคล้องกับความยาวคลื่นที่เล็กกว่า 124 นาโนเมตร (บางแหล่งแนะนำให้ใช้ค่าตัดขาดที่สมจริงกว่าที่ 33 eV ซึ่งเป็นพลังงานที่ต้องการในการทำให้ไอออนของน้ำแตกตัว) ช่วงคลื่นอัลตราไวโอเลตปลายสูงนี้ซึ่งมีพลังงานอยู่ในช่วงการแตกตัวโดยประมาณ บางครั้งเรียกว่า "ยูวีที่รุนแรง" ยูวีที่แตกตัวจะถูกกรองโดยชั้นบรรยากาศของโลกอย่างรุนแรง^{[ ต้องการอ้างอิง ]}

รังสีเอกซ์และรังสีแกมมา

รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ประกอบด้วยโฟตอนซึ่งมีพลังงานไอออไนเซชันขั้นต่ำหรือมากกว่านั้น (ซึ่งรวมถึงสเปกตรัมทั้งหมดที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่า) จึงเรียกว่ารังสีไอออไนเซชัน (รังสีไอออไนเซชันชนิดอื่นๆ อีกหลายชนิดประกอบด้วยอนุภาคที่ไม่ใช่ EM) รังสีไอออไนเซชันประเภทแม่เหล็กไฟฟ้าแผ่ขยายจากอุลตราไวโอเลตที่รุนแรงไปจนถึงความถี่ที่สูงกว่าและความยาวคลื่นที่สั้นกว่า ซึ่งหมายความว่ารังสีเอกซ์และรังสีแกมมาทั้งหมดมีคุณสมบัติเหมาะสม รังสีเหล่านี้สามารถสร้างความเสียหายในระดับโมเลกุลที่รุนแรงที่สุดได้ ซึ่งอาจเกิดขึ้นในทางชีววิทยากับชีวโมเลกุลทุกประเภท รวมทั้งการกลายพันธุ์และมะเร็ง และมักจะเกิดขึ้นในระดับความลึกมากใต้ผิวหนัง เนื่องจากช่วงที่สูงกว่าของสเปกตรัมเอกซ์และสเปกตรัมรังสีแกมมาทั้งหมดสามารถทะลุผ่านสสารได้^{[ จำเป็นต้องอ้างอิง ]}

บรรยากาศและแมกนีโตสเฟียร์

รังสี UV และ X-ray ส่วนใหญ่จะถูกบล็อกโดยการดูดซับจากโมเลกุลไนโตรเจน ก่อน จากนั้น (สำหรับความยาวคลื่นในรังสี UV สูงสุด) จากการกระตุ้นด้วยไฟฟ้าของไดออกซิเจนและสุดท้ายคือโอโซนที่ช่วงกลางของรังสี UV แสงอัลตราไวโอเลตของดวงอาทิตย์เพียง 30% เท่านั้นที่มาถึงพื้นดิน และเกือบทั้งหมดนี้สามารถส่งผ่านได้ดี

แสงที่มองเห็นได้สามารถส่งผ่านอากาศได้ดี ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่เรียกว่าหน้าต่างบรรยากาศเนื่องจากแสงไม่มีพลังงานเพียงพอที่จะกระตุ้นไนโตรเจน ออกซิเจน หรือโอโซน แต่มีพลังงานมากเกินไปที่จะกระตุ้นความถี่การสั่นของโมเลกุลของไอน้ำและ CO2 ^[50]

แถบการดูดกลืนในอินฟราเรดเกิดจากโหมดการกระตุ้นการสั่นสะเทือนในไอน้ำ อย่างไรก็ตาม เมื่อมีพลังงานต่ำเกินกว่าที่จะกระตุ้นไอน้ำ ชั้นบรรยากาศจะโปร่งใสอีกครั้ง ทำให้สามารถส่งคลื่นไมโครเวฟและคลื่นวิทยุส่วนใหญ่ได้อย่างอิสระ^[51]

ในที่สุด เมื่อความยาวคลื่นวิทยุยาวกว่า 10 ม. (ประมาณ 30 MHz) อากาศในชั้นบรรยากาศด้านล่างจะยังคงโปร่งใสต่อคลื่นวิทยุ แต่พลาสมาในชั้นบรรยากาศบางชั้นของไอโอโนสเฟียร์จะเริ่มโต้ตอบกับคลื่นวิทยุ (ดูสกายเวฟ ) คุณสมบัตินี้ทำให้คลื่นวิทยุที่มีความยาวคลื่นยาวกว่า (100 ม. หรือ 3 MHz) สามารถสะท้อนออกมาได้ และส่งผลให้คลื่นวิทยุสั้นเกินแนวสายตา อย่างไรก็ตามผลกระทบจากไอโอโนสเฟียร์ บางอย่าง จะเริ่มปิดกั้นคลื่นวิทยุที่เข้ามาจากอวกาศ เมื่อความถี่ของคลื่นวิทยุน้อยกว่า 10 MHz (ความยาวคลื่นยาวกว่า 30 ม.) ^[52]

รังสีความร้อนและแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นรูปแบบหนึ่งของความร้อน

โครงสร้างพื้นฐานของสสารเกี่ยวข้องกับอนุภาคที่มีประจุที่ผูกเข้าด้วยกัน เมื่อรังสีแม่เหล็กไฟฟ้ากระทบกับสสาร จะทำให้อนุภาคที่มีประจุแกว่งและได้รับพลังงาน ชะตากรรมขั้นสุดท้ายของพลังงานนี้ขึ้นอยู่กับบริบท พลังงานนี้สามารถแผ่รังสีซ้ำได้ทันทีและปรากฏเป็นรังสีที่กระจัดกระจาย สะท้อน หรือส่งผ่าน พลังงานอาจกระจายไปสู่การเคลื่อนที่ในระดับจุลภาคอื่นๆ ภายในสสาร เข้าสู่ภาวะสมดุลทางความร้อนและแสดงออกมาในรูปของพลังงานความร้อนหรือแม้กระทั่งพลังงานจลน์ในสสาร โดยมีข้อยกเว้นบางประการที่เกี่ยวข้องกับโฟตอนพลังงานสูง (เช่นการเรืองแสงการสร้างฮาร์มอนิกปฏิกิริยาโฟโตเคมี ผลของโฟโตโวลตาอิกสำหรับรังสีไอออไนซ์ที่ระยะอัลตราไวโอเลตไกล รังสีเอกซ์ และรังสีแกมมา) รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ดูดซับจะสะสมพลังงานโดยการให้ความร้อนกับสสาร ซึ่งเกิดขึ้นกับรังสีอินฟราเรด ไมโครเวฟ และคลื่นวิทยุ คลื่นวิทยุที่มีความเข้มข้นสูงสามารถเผาเนื้อเยื่อที่มีชีวิตด้วยความร้อนและสามารถปรุงอาหารได้ นอกจากเลเซอร์ อินฟราเรดแล้ว เลเซอร์ที่มองเห็นได้และรังสีอัลตราไวโอเลตที่มีความเข้มข้นเพียงพอสามารถทำให้กระดาษติดไฟได้ง่าย^[53]

รังสีไอออไนซ์สร้างอิเล็กตรอนความเร็วสูงในวัสดุและทำลายพันธะเคมี แต่หลังจากที่อิเล็กตรอนเหล่านี้ชนกับอะตอมอื่นหลายครั้ง ในที่สุดพลังงานส่วนใหญ่จะกลายเป็นพลังงานความร้อนทั้งหมดภายในเสี้ยววินาที กระบวนการนี้ทำให้รังสีไอออไนซ์อันตรายต่อหน่วยพลังงานมากกว่ารังสีที่ไม่ไอออไนซ์มาก ข้อควรระวังนี้ยังใช้ได้กับ UV อีกด้วย แม้ว่าเกือบทั้งหมดจะไม่เป็นไอออนก็ตาม เนื่องจาก UV สามารถทำลายโมเลกุลได้เนื่องจากการกระตุ้นด้วยไฟฟ้า ซึ่งมีพลังงานต่อหน่วยมากกว่าเอฟเฟกต์ความร้อนมาก^[53]^{[ จำเป็นต้องอ้างอิง ]}

รังสีอินฟราเรดในการกระจายสเปกตรัมของวัตถุดำมักถูกมองว่าเป็นรูปแบบหนึ่งของความร้อน เนื่องจากมีอุณหภูมิเทียบเท่าและเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีต่อหน่วยพลังงานความร้อน อย่างไรก็ตาม "ความร้อน" เป็นศัพท์ทางเทคนิคในฟิสิกส์และเทอร์โมไดนามิกส์ และมักสับสนกับพลังงานความร้อน พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าทุกประเภทสามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อนได้เมื่อทำปฏิกิริยากับสสาร ดังนั้น รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ใดๆก็สามารถ "ให้ความร้อน" (ในความหมายของการเพิ่ม อุณหภูมิ ของพลังงานความร้อนของ) วัสดุได้ เมื่อวัสดุนั้นถูกดูดซับ^[54]

กระบวนการดูดซับแบบย้อนกลับหรือย้อนเวลาคือการแผ่รังสีความร้อน พลังงานความร้อนส่วนใหญ่ในสสารประกอบด้วยการเคลื่อนที่แบบสุ่มของอนุภาคที่มีประจุ และพลังงานนี้สามารถแผ่ออกจากสสารได้ รังสีที่เกิดขึ้นอาจถูกดูดซับโดยสสารชิ้นอื่นในเวลาต่อมา โดยพลังงานที่สะสมไว้จะทำให้สสารได้รับความร้อน^[55]

การแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในโพรงทึบแสงที่สมดุลทางความร้อนถือเป็นรูปแบบหนึ่งของพลังงานความร้อน โดยมีเอนโทรปีการแผ่รังสีสูงสุด[ 56 ^]

ผลกระทบทางชีวภาพ

แม่เหล็กไฟฟ้าชีวภาพคือการศึกษาปฏิสัมพันธ์และผลกระทบของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าต่อสิ่งมีชีวิต ผลกระทบของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าต่อเซลล์ที่มีชีวิต รวมถึงในมนุษย์ ขึ้นอยู่กับกำลังและความถี่ของรังสี สำหรับรังสีความถี่ต่ำ (คลื่นวิทยุถึงระดับใกล้อัลตราไวโอเลต) ผลกระทบที่เข้าใจได้ดีที่สุดคือผลกระทบที่เกิดจากพลังงานรังสีเพียงอย่างเดียว ซึ่งกระทำผ่านความร้อนเมื่อรังสีถูกดูดซับ สำหรับผลกระทบทางความร้อนเหล่านี้ ความถี่มีความสำคัญ เนื่องจากความถี่ส่งผลต่อความเข้มของรังสีและการทะลุทะลวงเข้าไปในสิ่งมีชีวิต (ตัวอย่างเช่น ไมโครเวฟทะลุทะลวงได้ดีกว่าอินฟราเรด) เป็นที่ยอมรับกันอย่างกว้างขวางว่าสนามความถี่ต่ำที่อ่อนเกินกว่าจะทำให้เกิดความร้อนอย่างมีนัยสำคัญนั้นไม่มีทางที่จะมีผลทางชีวภาพได้^[57]

งานวิจัยบางชิ้นชี้ให้เห็นว่า สนามแม่เหล็ก ไฟฟ้าที่ไม่ใช่ความร้อน ที่อ่อนกว่า (รวมถึงสนามแม่เหล็ก ELF ที่อ่อน แม้ว่าหลังจะไม่จัดอยู่ในประเภทรังสี EM อย่างเคร่งครัด^[57]^[58]^[59] ) และสนาม RF และไมโครเวฟที่ปรับเปลี่ยนสามารถมีผลทางชีวภาพได้ แม้ว่าความสำคัญของเรื่องนี้จะยังไม่ชัดเจน^[60]^[61]

องค์การอนามัยโลกได้จัดให้รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่วิทยุอยู่ในกลุ่ม 2Bซึ่งอาจเป็นสารก่อมะเร็ง^[62]^[63]กลุ่มนี้ประกอบด้วยสารก่อมะเร็งที่เป็นไปได้ เช่น ตะกั่ว ดีดีที และสไตรีน

ที่ความถี่ที่สูงขึ้น (บางส่วนที่มองเห็นได้และไกลออกไป) ผลของโฟตอนแต่ละตัวจะเริ่มมีความสำคัญ เนื่องจากตอนนี้โฟตอนแต่ละตัวมีพลังงานเพียงพอที่จะทำลายโมเลกุลทางชีวภาพโดยตรงหรือโดยอ้อมได้^[64]องค์การอนามัยโลกจัดให้ความถี่ UV ทั้งหมดเป็นสารก่อมะเร็งกลุ่ม 1 รังสีอัลตราไวโอเลตจากการสัมผัสแสงแดดเป็นสาเหตุหลักของมะเร็งผิวหนัง^[65]^[66]

ดังนั้นที่ความถี่ UV และสูงกว่านั้น รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าจะสร้างความเสียหายต่อระบบชีวภาพได้มากกว่าที่ความร้อนธรรมดาจะทำนายได้ ซึ่งเห็นได้ชัดเจนที่สุดในช่วงอัลตราไวโอเลต "ไกล" (หรือ "สุดขั้ว") รังสี UV ร่วมกับรังสีเอกซ์และรังสีแกมมา เรียกว่ารังสีไอออไนซ์เนื่องจากโฟตอนของรังสีนี้สามารถสร้างไอออนและอนุมูลอิสระในสสาร (รวมถึงเนื้อเยื่อที่มีชีวิต) ได้ เนื่องจากรังสีดังกล่าวสามารถสร้างความเสียหายต่อสิ่งมีชีวิตได้อย่างรุนแรงในระดับพลังงานที่สร้างความร้อนได้เพียงเล็กน้อย จึงถือว่าอันตรายกว่ามาก (ในแง่ของความเสียหายที่เกิดขึ้นต่อหน่วยพลังงานหรือกำลัง) เมื่อเทียบกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เหลือ

ใช้เป็นอาวุธ

รังสีความร้อนเป็นการประยุกต์ใช้ EMR ที่ใช้คลื่นความถี่ไมโครเวฟเพื่อสร้างเอฟเฟกต์ความร้อนที่ไม่พึงประสงค์ในชั้นบนของผิวหนัง อาวุธรังสีความร้อนที่เป็นที่รู้จักในที่สาธารณะที่เรียกว่าActive Denial Systemได้รับการพัฒนาโดยกองทัพสหรัฐเป็นอาวุธทดลองเพื่อปฏิเสธการเข้าถึงพื้นที่ของศัตรู^[67]รังสีมรณะ เป็นอาวุธเชิงทฤษฎีที่ส่งรังสีความร้อนโดยอาศัยพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าในระดับที่สามารถทำร้ายเนื้อเยื่อของมนุษย์ได้ แฮร์รี กรินด์เดล แมทธิวส์ ซึ่งเป็นผู้ประดิษฐ์รังสีมรณะอ้างว่าเขาสูญเสียการมองเห็นที่ตาซ้ายขณะกำลังประดิษฐ์อาวุธรังสีมรณะของเขาโดยใช้ไมโครเวฟแมกนีตรอนจากทศวรรษปี 1920 ( เตาไมโครเวฟ ทั่วไป จะสร้างเอฟเฟกต์การปรุงอาหารที่ทำลายเนื้อเยื่อภายในเตาที่ประมาณ 2 กิโลโวลต์/เมตร) ^[68]

ที่มาของทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้รับการทำนายโดยกฎคลาสสิกของไฟฟ้าและแม่เหล็ก ซึ่งเรียกว่าสมการของแมกซ์เวล ล์ มีคำตอบที่ไม่ธรรมดาของสมการแมกซ์เวลล์ที่เป็นเนื้อเดียวกัน (โดยไม่มีประจุหรือกระแสไฟฟ้า) ซึ่งอธิบายคลื่นของสนามไฟฟ้าและแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลง เริ่มต้นด้วยสมการของแมกซ์เวลล์ในอวกาศว่าง :

\nabla \cdot \mathbf {E} =0

( 1 )

\nabla \times \mathbf {E} =-{\frac {\partial \mathbf {B} }{\partial t}}

( 2 )

\nabla \cdot \mathbf {B} =0

( 3 )

\nabla \times \mathbf {B} =\mu _{0}\varepsilon _{0}{\frac {\partial \mathbf {E} }{\partial t}}

( 4 )

ที่ไหน

$\mathbf {E}$ และเป็นสนามไฟฟ้า (วัดเป็นV /m หรือN / C ) และสนามแม่เหล็ก (วัดเป็นTหรือWb /m ² ) ตามลำดับ $\mathbf {B}$
$\nabla \cdot \mathbf {X}$ ทำให้เกิดการแยกและความโค้งของสนามเวกเตอร์ $\nabla \times \mathbf {X}$ $\mathbf {X} ;$
${\frac {\partial \mathbf {B} }{\partial t}}$ และเป็นอนุพันธ์ย่อย (อัตราการเปลี่ยนแปลงของเวลา โดยที่ตำแหน่งคงที่) ของสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า ${\frac {\partial \mathbf {E} }{\partial t}}$
$\mu _{0}$ คือค่าการซึมผ่านของสุญญากาศ (4 $π$ × 10 ⁻⁷ H /m) และเป็นค่าการอนุญาติให้ไหลผ่านของสุญญากาศ (8.85 × 10 ⁻¹²F /m) $\varepsilon _{0}$

นอกจากวิธีแก้ปัญหาง่ายๆ แล้ว วิธีแก้ปัญหาที่มีประโยชน์สามารถหาได้จากเอกลักษณ์เวกเตอร์ ต่อไปนี้ ซึ่งใช้ได้กับเวกเตอร์ทั้งหมดในสนามเวกเตอร์บางสนาม: $\mathbf {E} =\mathbf {B} =\mathbf {0} ,$ $\mathbf {A}$ $\nabla \times \left(\nabla \times \mathbf {A} \right)=\nabla \left(\nabla \cdot \mathbf {A} \right)-\nabla ^{2}\mathbf {A} .$

การหาค่าความโค้งของสมการแมกซ์เวลล์ที่สอง ( 2 ) จะได้ผลลัพธ์ดังนี้:

\nabla \times \left(\nabla \times \mathbf {E} \right)=\nabla \times \left(-{\frac {\partial \mathbf {B} }{\partial t}}\right)

( 5 )

การประเมินด้านซ้ายมือของ ( 5 ) ด้วยเอกลักษณ์ข้างต้น และทำให้ง่ายขึ้นโดยใช้ ( 1 ) จะได้ผลลัพธ์ดังนี้:

\nabla \times \left(\nabla \times \mathbf {E} \right)=\nabla \left(\nabla \cdot \mathbf {E} \right)-\nabla ^{2}\mathbf {E} =-\nabla ^{2}\mathbf {E} .

( 6 )

การประเมินด้านขวามือของ ( 5 ) โดยการแลกเปลี่ยนลำดับของอนุพันธ์และแทรกสมการแมกซ์เวลล์ที่สี่ ( 4 )จะได้:

\nabla \times \left(-{\frac {\partial \mathbf {B} }{\partial t}}\right)=-{\frac {\partial }{\partial t}}\left(\nabla \times \mathbf {B} \right)=-\mu _{0}\varepsilon _{0}{\frac {\partial ^{2}\mathbf {E} }{\partial t^{2}}}

( 7 )

การรวม ( 6 ) และ ( 7 ) อีกครั้งจะให้สมการเชิงอนุพันธ์ ค่าเวกเตอร์ สำหรับสนามไฟฟ้า โดยแก้สมการแมกซ์เวลล์ที่เป็นเนื้อเดียวกัน:

$\nabla ^{2}\mathbf {E} =\mu _{0}\varepsilon _{0}{\frac {\partial ^{2}\mathbf {E} }{\partial t^{2}}}$

การหาค่าความโค้งของสมการแมกซ์เวลล์ที่สี่ ( 4 ) จะให้ผลลัพธ์เป็นสมการเชิงอนุพันธ์ที่คล้ายกันสำหรับสนามแม่เหล็กที่แก้สมการแมกซ์เวลล์ที่เป็นเนื้อเดียวกัน:

$\nabla ^{2}\mathbf {B} =\mu _{0}\varepsilon _{0}{\frac {\partial ^{2}\mathbf {B} }{\partial t^{2}}}.$

สมการเชิงอนุพันธ์ทั้งสองมีรูปแบบสมการคลื่น ทั่วไป สำหรับคลื่นที่แพร่กระจายด้วยความเร็วโดยที่เป็นฟังก์ชันของเวลาและตำแหน่ง ซึ่งให้แอมพลิจูดของคลื่นในบางเวลาในตำแหน่งหนึ่งๆ โดยเขียนได้อีกว่า: โดยที่หมายถึงตัวดำเนินการ d'Alembertซึ่งในพิกัดคาร์ทีเซียนจะกำหนดเป็น: $c_{0},$ $f$ $\nabla ^{2}f={\frac {1}{{c_{0}}^{2}}}{\frac {\partial ^{2}f}{\partial t^{2}}}$ $\Box f=0$ $\Box$ $\Box =\nabla ^{2}-{\frac {1}{{c_{0}}^{2}}}{\frac {\partial ^{2}}{\partial t^{2}}}={\frac {\partial ^{2}}{\partial x^{2}}}+{\frac {\partial ^{2}}{\partial y^{2}}}+{\frac {\partial ^{2}}{\partial z^{2}}}-{\frac {1}{{c_{0}}^{2}}}{\frac {\partial ^{2}}{\partial t^{2}}}\$

เมื่อเปรียบเทียบเงื่อนไขสำหรับความเร็วการแพร่กระจาย ผลลัพธ์ในกรณีของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก: $c_{0}={\frac {1}{\sqrt {\mu _{0}\varepsilon _{0}}}}.$

นี่คือความเร็วแสงในสุญญากาศ ดังนั้นสมการของแมกซ์เวลล์จึงเชื่อมโยงค่าการอนุญาตของสุญญากาศ ความสามารถในการซึมผ่านของสุญญากาศและความเร็วแสงc ₀ผ่านสมการด้านบน ความสัมพันธ์นี้ถูกค้นพบโดยวิลเฮล์ม เอดูอาร์ด เวเบอร์และรูดอล์ฟ โคลราอุชก่อนที่จะมีการพัฒนาอิเล็กโทรไดนามิกส์ของแมกซ์เวลล์ อย่างไรก็ตาม แมกซ์เวลล์เป็นคนแรกที่เสนอทฤษฎีสนามที่สอดคล้องกับคลื่นที่เดินทางด้วยความเร็วแสง $\varepsilon _{0}$ $\mu _{0}$

นี่เป็นเพียงสมการสองสมการเทียบกับสมการเดิมสี่สมการ ดังนั้นข้อมูลเพิ่มเติมจึงเกี่ยวข้องกับคลื่นเหล่านี้ที่ซ่อนอยู่ในสมการของแมกซ์เวลล์ คลื่นเวกเตอร์ทั่วไปสำหรับสนามไฟฟ้ามีรูปแบบดังนี้ $\mathbf {E} =\mathbf {E} _{0}f{\left({\hat {\mathbf {k} }}\cdot \mathbf {x} -c_{0}t\right)}$

ในที่นี้คือเวกเตอร์คงที่ เป็นฟังก์ชันหาอนุพันธ์ที่สองใดๆเป็นเวกเตอร์หน่วยในทิศทางการแพร่กระจาย และเป็นเวกเตอร์ตำแหน่งเป็นคำตอบทั่วไปของสมการคลื่น กล่าวอีกนัยหนึ่ง สำหรับคลื่นทั่วไปที่เคลื่อนที่ในทิศทางนั้น $\mathbf {E} _{0}$ $f$ ${\hat {\mathbf {k} }}$ ${\mathbf {x} }$ $f{\left({\hat {\mathbf {k} }}\cdot \mathbf {x} -c_{0}t\right)}$ $\nabla ^{2}f{\left({\hat {\mathbf {k} }}\cdot \mathbf {x} -c_{0}t\right)}={\frac {1}{{c_{0}}^{2}}}{\frac {\partial ^{2}}{\partial t^{2}}}f{\left({\hat {\mathbf {k} }}\cdot \mathbf {x} -c_{0}t\right)},$ ${\hat {\mathbf {k} }}$

จากสมการแรกของแมกซ์เวลล์ เราได้ $\nabla \cdot \mathbf {E} ={\hat {\mathbf {k} }}\cdot \mathbf {E} _{0}f'{\left({\hat {\mathbf {k} }}\cdot \mathbf {x} -c_{0}t\right)}=0$

ดังนั้น นั่นหมายความว่าสนามไฟฟ้าตั้งฉากกับทิศทางที่คลื่นเคลื่อนที่ สมการที่สองของแมกซ์เวลล์ให้สนามแม่เหล็ก กล่าวคือ $\mathbf {E} \cdot {\hat {\mathbf {k} }}=0$ $\nabla \times \mathbf {E} ={\hat {\mathbf {k} }}\times \mathbf {E} _{0}f'{\left({\hat {\mathbf {k} }}\cdot \mathbf {x} -c_{0}t\right)}=-{\frac {\partial \mathbf {B} }{\partial t}}$

ดังนั้น, $\mathbf {B} ={\frac {1}{c_{0}}}{\hat {\mathbf {k} }}\times \mathbf {E}$

สมการที่เหลือจะได้รับการตอบสนองโดยการเลือกนี้ $\mathbf {E} ,\mathbf {B}$

คลื่นไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กในสนามไกลเดินทางด้วยความเร็วแสง คลื่นเหล่านี้มีทิศทางที่จำกัดเป็นพิเศษและขนาดตามสัดส่วนซึ่งสามารถมองเห็นได้ทันทีจากเวกเตอร์พอยน์ติ้ง สนามไฟฟ้า สนามแม่เหล็ก และทิศทางการแพร่กระจายคลื่นล้วนตั้งฉาก กันและคลื่นแพร่กระจายในทิศทางเดียวกันกับ สนามไกล EและBในอวกาศว่าง ซึ่งเป็นคำตอบของคลื่นที่ขึ้นอยู่กับสมการแมกซ์เวลล์สองสมการนี้เป็นหลัก ก็มีเฟสเดียวกัน สิ่งนี้รับประกันได้ เนื่องจากคำตอบของคลื่นทั่วไปเป็นลำดับแรกทั้งในอวกาศและเวลา และตัวดำเนินการเคิร์ลในด้านหนึ่งของสมการเหล่านี้ให้ผลลัพธ์เป็นอนุพันธ์เชิงพื้นที่ลำดับแรกของคำตอบคลื่น ในขณะที่อนุพันธ์ตามเวลาในด้านอื่นของสมการซึ่งให้สนามอื่นเป็นลำดับแรกในเวลา ส่งผลให้เฟส ทั้งสองสนาม เลื่อน เท่ากัน ในการดำเนินการทางคณิตศาสตร์แต่ละครั้ง $E_{0}=c_{0}B_{0}$ $\mathbf {E} \times \mathbf {B}$

จากมุมมองของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ไปข้างหน้า สนามไฟฟ้าอาจแกว่งขึ้นและลง ในขณะที่สนามแม่เหล็กแกว่งไปทางขวาและซ้าย ภาพนี้สามารถหมุนได้ โดยให้สนามไฟฟ้าแกว่งไปทางขวาและซ้าย และให้สนามแม่เหล็กแกว่งไปทางลงและขึ้น นี่เป็นวิธีแก้ปัญหาที่แตกต่างกันซึ่งเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกัน ความไม่แน่นอนในทิศทางเทียบกับทิศทางการแพร่กระจายนี้เรียกว่าโพลาไรเซชันในระดับควอนตัม เรียกว่าโพลาไรเซชันของโฟตอนทิศทางของโพลาไรเซชันถูกกำหนดให้เป็นทิศทางของสนามไฟฟ้า

มีรูปแบบทั่วไปมากขึ้นสำหรับสมการคลื่นลำดับที่สองที่ให้ไว้ข้างต้น ซึ่งช่วยให้สามารถใช้สื่อและแหล่งกำเนิดการแพร่กระจายที่ไม่ใช่สุญญากาศได้ มีอนุพันธ์ที่แข่งขันกันมากมาย ซึ่งทั้งหมดมีระดับการประมาณและการใช้งานที่ตั้งใจไว้แตกต่างกัน ตัวอย่างทั่วไปอย่างหนึ่งคือรูปแบบของสมการสนามไฟฟ้า^[69]ซึ่งถูกแยกตัวประกอบเป็นสมการคลื่นทิศทางชัดเจนคู่หนึ่ง จากนั้นจึงลดขนาดลงอย่างมีประสิทธิภาพเป็นสมการคลื่นทิศทางเดียวโดยใช้การประมาณวิวัฒนาการช้าๆ แบบง่ายๆ

ดูเพิ่มเติม

อ้างอิง

^ * Purcell และ Morin, มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด (2013). ไฟฟ้าและแม่เหล็ก, 820p (พิมพ์ครั้งที่ 3) สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ นิวยอร์กISBN 978-1-107-01402-2-หน้า 430: "คลื่นเหล่านี้... ไม่ต้องการตัวกลางเพื่อรองรับการแพร่กระจาย คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ได้จะพกพาพลังงาน และ... เวกเตอร์ พอยน์ติงจะอธิบายการไหลของพลังงาน...;" หน้า 440: ... คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะต้องมีคุณสมบัติต่อไปนี้: 1) รูปแบบของสนามจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว c (ความเร็วแสง) 2) ที่จุดทุกจุดภายในคลื่น... ความเข้มของสนามไฟฟ้า E จะเท่ากับ "c" คูณความเข้มของสนามแม่เหล็ก B 3) สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กจะตั้งฉากกันและตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนที่หรือการแพร่กระจาย"
^ ab "รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าคืออะไร" ThoughtCo . เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 25 กันยายน 2024 . สืบค้นเมื่อ25 กันยายน 2024 .
^ แม็กซ์เวลล์, เจ. เคลิร์ก (1 มกราคม 1865). "ทฤษฎีไดนามิกของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า". ธุรกรรมเชิงปรัชญาของราชสมาคมแห่งลอนดอน . 155 : 459–512. Bibcode :1865RSPT..155..459M. doi :10.1098/rstl.1865.0008. S2CID 186207827.
^ * Browne, Michael (2013). Physics for Engineering and Science, หน้า 427 (พิมพ์ครั้งที่ 2) McGraw Hill/Schaum, นิวยอร์กISBN 978-0-07-161399-6-หน้า 319: "ด้วยเหตุผลทางประวัติศาสตร์ ส่วนต่างๆ ของสเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจึงมีชื่อเรียกที่แตกต่างกัน ถึงแม้ว่าทั้งหมดจะเป็นสิ่งชนิดเดียวกันก็ตาม แสงที่มองเห็นได้ประกอบด้วยช่วงสเปกตรัมที่แคบ โดยมีความยาวคลื่นประมาณ 400-800 นาโนเมตร.... หน้า 320 "คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีโมเมนตัมเคลื่อนที่ไปข้างหน้า... หากพื้นผิวดูดซับรังสี โมเมนตัมจะลดลงเหลือศูนย์ และแรงจะกระทำต่อพื้นผิว... ดังนั้น แรงดันรังสีของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าคือ (สูตร)"
^ Cloude, Shane (1995). บทนำสู่การแพร่กระจายคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและเสาอากาศ Springer Science and Business Media หน้า 28–33 ISBN 978-0-387-91501-2-
^ Bettini, Alessandro (2016). A Course in Classical Physics, Vol. 4 – Waves and Light. Springer. หน้า 95, 103. ISBN 978-3-319-48329-0-
^ "The Dual Nature of Light as Reflected in the Nobel Archives". nobelprize.org . เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 15 กรกฎาคม 2017 . สืบค้นเมื่อ 4 กันยายน 2017 .
^ "ข้อมูล ข้อเท็จจริง สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า รูปภาพ | บทความ Encyclopedia.com เกี่ยวกับสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า" encyclopedia.com . เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 13 มิถุนายน 2017 . สืบค้นเมื่อ 4 กันยายน 2017 .
^ Tipler, Paul A. (1999). ฟิสิกส์สำหรับนักวิทยาศาสตร์และวิศวกร: เล่ม 1: กลศาสตร์ การแกว่ง และคลื่น เทอร์โมไดนามิกส์. MacMillan. หน้า 454. ISBN 978-1-57259-491-3-
^ Elert, Glenn. "คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า". The Physics Hypertextbook . เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 2 เมษายน 2019 . สืบค้นเมื่อ 4 มิถุนายน 2018 .
^ "ผลกระทบของงานของเจมส์ คลาร์ก แมกซ์เวลล์". clerkmaxwellfoundation.org . เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 17 กันยายน 2017 . สืบค้นเมื่อ 4 กันยายน 2017 .
^ "สมการของแมกซ์เวลล์และความลับของธรรมชาติ" plus.maths.org . 18 ธันวาคม 2015. เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 2 พฤษภาคม 2021 . สืบค้นเมื่อ 2 พฤษภาคม 2021 .
^ "รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า | สเปกตรัม ตัวอย่าง และประเภท | Britannica". www.britannica.com . 15 กันยายน 2023. เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 2 พฤษภาคม 2015 . สืบค้นเมื่อ 16 ตุลาคม 2023 .
^ "10.1: ศักยภาพของลิเอนาร์-วีเชิร์ต" Physics LibreTexts . 9 ธันวาคม 2021. เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 26 กรกฎาคม 2024 . สืบค้นเมื่อ 26 กรกฎาคม 2024 .
^ Purcell, p442: "คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจำนวนเท่าใดก็ได้สามารถแพร่กระจายผ่านบริเวณเดียวกันได้โดยไม่ส่งผลกระทบต่อกัน สนามไฟฟ้าEณ จุดเวลาในอวกาศคือผลรวมเวกเตอร์ของสนามไฟฟ้าของคลื่นแต่ละคลื่น และสิ่งเดียวกันนี้ก็ใช้ได้กับB ด้วย "
^ "การทำงาน ร่วมกันของการสร้างแบบจำลองประสิทธิภาพ PV | การแผ่รังสีของระนาบอาร์เรย์ (POA)" เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 14 มกราคม 2022 สืบค้นเมื่อ14 มกราคม 2022
^ Chen, Szu-yuan; Maksimchuk, Anatoly; Umstadter, Donald (17 ธันวาคม 1998). "การสังเกตการทดลองของการกระเจิงทอมสันแบบไม่เชิงเส้นเชิงสัมพัทธภาพ" Nature . 396 (6712): 653–655. arXiv : physics/9810036 . Bibcode :1998Natur.396..653C. doi :10.1038/25303. S2CID 16080209.
^ Crowther, James Arnold (1920). The life and discoveries of Michael Faraday. Society for promote Christian knowledge. หน้า 54–57 . สืบค้นเมื่อ15 มิถุนายน 2014 .
^ "ปริซึม". Spectroscopy . Spectroscopy-09-01-2008. 23 (9). กันยายน 2008. เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 22 มกราคม 2021 . สืบค้นเมื่อ 17 มกราคม 2021 .
^ Carmichael, HJ "Einstein and the Photoelectric Effect" (PDF) . Quantum Optics Theory Group, University of Auckland. เก็บถาวรจากแหล่งเดิม(PDF)เมื่อ 27 มิถุนายน 2007 . สืบค้นเมื่อ 22 ธันวาคม 2009 .
^ Thorn, JJ; Neel, MS; Donato, VW; Bergreen, GS; Davies, RE; Beck, M. (2004). "Observing the quantum behavior of light in an undergraduate laboratory" (PDF) . American Journal of Physics . 72 (9): 1210. Bibcode :2004AmJPh..72.1210T. doi :10.1119/1.1737397. Archived (PDF) from the original on 1 กุมภาพันธ์ 2016.
^ "DATE". galileo.phys.virginia.edu . เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 12 พฤษภาคม 2015 . สืบค้นเมื่อ 4 กันยายน 2017 .
^ "ฟิสิกส์ – คลื่น". www-jcsu.jesus.cam.ac.uk . เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 4 กันยายน 2017 . สืบค้นเมื่อ 4 กันยายน 2017 .
^ "Wave Behaviors | Science Mission Directorate". science.nasa.gov . เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 14 พฤษภาคม 2017 . สืบค้นเมื่อ 4 กันยายน 2017 .
^ สแตรตตัน จูเลียส อดัมส์ (1941). "บทที่ 5 คลื่นระนาบในสื่อไอโซทรอปิกที่ไม่มีขอบเขต" ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าบริษัท McGraw-Hill Book Company, นิวยอร์ก, นิวยอร์กISBN 978-0-470-13153-4-
^ "Electromagnetic Radiation | COSMOS". geology.swin.edu.au . เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 19 มีนาคม 2020 . สืบค้นเมื่อ29 มีนาคม 2020 .
^ เธอ, อลัน; คาปัสโซ, เฟเดริโก (17 พฤษภาคม 2016). "การสร้างสถานะโพลาไรเซชันแบบขนาน" รายงานทางวิทยาศาสตร์ . 6 : 26019. arXiv : 1602.04463 . Bibcode :2016NatSR...626019S. doi :10.1038/srep26019. PMC 4869035 . PMID 27184813
^ "รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าคืออะไร". Live Science . เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 4 กันยายน 2017 . สืบค้นเมื่อ 4 กันยายน 2017 .
^ Schneiderman, Jill (27 มีนาคม 2543). โลกที่อยู่รอบตัวเรา: การรักษาดาวเคราะห์ให้น่าอยู่ Henry Holt and Company. ISBN 978-1-4668-1443-1-
^ Michigan Technic. ห้องสมุด UM. 1960.
^ Paul MS Monk (2004). เคมีฟิสิกส์ . John Wiley and Sons. หน้า 435. ISBN 978-0-471-49180-4-
^ Weinberg, S. (1995). ทฤษฎีควอนตัมของสนาม เล่ม 1. สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์หน้า 15–17 ISBN 978-0-521-55001-7-
^ คอมมินส์, ยูจีน (2014). กลศาสตร์ควอนตัม แนวทางของนักทดลอง . สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ISBN 978-1-107-06399-0-
^ Ling, Samuel J.; Sanny, Jeff; Moebs, William (2016). "The Compton Effect". University physics. Volume 3. OpenStax. ISBN 978-1-947172-22-7-
^ Haneef, Deena T. Kochunni, Jazir. "7 ความแตกต่างระหว่างการเรืองแสงและการเรืองแสงฟอสฟอรัส". เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 4 กันยายน 2017 . สืบค้นเมื่อ 4 กันยายน 2017 .{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
^ Meredith, WJ; Massey, JB (22 ตุลาคม 2013). ฟิสิกส์พื้นฐานของรังสีวิทยา Butterworth-Heinemann ISBN 978-1-4832-8435-4-
^ Browne, หน้า 376: "รังสีจะถูกปล่อยออกมาหรือดูดซับก็ต่อเมื่ออิเล็กตรอนกระโดดจากวงโคจรหนึ่งไปยังอีกวงโคจรหนึ่ง และความถี่ของรังสีขึ้นอยู่กับพลังงานของอิเล็กตรอนในวงโคจรเริ่มต้นและวงโคจรสุดท้ายเท่านั้น"
^ Hunter, Tim B.; Dobek, Gerald O. (19 กรกฎาคม 2023). "เนบิวลา: ภาพรวม". วัตถุบาร์นาร์ด: เมื่อก่อนและปัจจุบัน . Springer Cham. Bibcode :2023botn.book.....H. doi :10.1007/978-3-031-31485-8. ISBN 978-3-031-31485-8-
^ "Spectroscopy". National Redshift Project . เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 1 กุมภาพันธ์ 2017. สืบค้นเมื่อ19 มกราคม 2017 .
^ โจนส์, เอริค (2007). RFID in Logistics A Practical Introduction. CRC Press. หน้า 437. ISBN 978-0-367-38811-9-
^ เฮอร์เชล, วิลเลียม (1 มกราคม 1800). "การทดลองเกี่ยวกับการหักเหของรังสีที่มองไม่เห็นของดวงอาทิตย์ โดยวิลเลียม เฮอร์เชล, LL. DFR S". Philosophical Transactions of the Royal Society of London . 90 : 284–292. Bibcode :1800RSPT...90..284H. doi : 10.1098/rstl.1800.0015 . JSTOR 107057.
^ Holzer, Aton M.; Elmets, Craig A. (2010). "อีกฟากหนึ่งของสายรุ้ง: อินฟราเรดและผิวหนัง". วารสารการสืบสวนโรคผิวหนัง . 130 (6): 1496–1499. doi :10.1038/jid.2010.79. ISSN 0022-202X. PMC 2926798. PMID 20463675 .
^ "Ultraviolet | COSMOS". geology.swin.edu.au . เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 1 มีนาคม 2021 . สืบค้นเมื่อ 29 กันยายน 2021 .
^ Davidson, Michael W. (มีนาคม 2014). "ผู้บุกเบิกด้านทัศนศาสตร์: Johann Wilhelm Ritter และ Ernest Rutherford". Microscopy Today . 22 (2): 48–51. doi : 10.1017/S1551929514000029 . ISSN 1551-9295. S2CID 135584871.
^ abc จีนส์, เจมส์ (1947) การเติบโตของวิทยาศาสตร์กายภาพ. สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์
↑ เฮนเดอร์สัน, รอย. "การพิจารณาความยาวคลื่น". สถาบัน für Umform- และ Hochleistungs เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 28 ตุลาคม 2550 . สืบค้นเมื่อ18 ตุลาคม 2550 .
^ "อินฟราเรดใกล้ กลาง และไกล" NASA IPAC เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 29 พฤษภาคม 2012 สืบค้นเมื่อ4 เมษายน 2007
^ Byrnes, James (2009). Unexploded Ordnance Detection and Mitigation . Springer. หน้า 21–22. Bibcode :2009uodm.book.....B. ISBN 978-1-4020-9252-7-
^ Liebel, F.; Kaur, S.; Ruvolo, E.; Kollias, N.; Southall, MD (2012). "การฉายรังสีผิวหนังด้วยแสงที่มองเห็นได้ทำให้เกิดอนุมูลอิสระและเอนไซม์ที่ย่อยสลายเมทริกซ์" Journal of Investigative Dermatology . 132 (7): 1901–1907. doi : 10.1038/jid.2011.476 . PMID 22318388
^ Tao, Jiasheng (2023). "แหล่งกำเนิดรังสีและการส่งสัญญาณในชั้นบรรยากาศด้วยแสง". Space Optical Remote Sensing . ความก้าวหน้าด้านออปติกและออปโตอิเล็กทรอนิกส์. Springer, สิงคโปร์. หน้า 111–188. doi :10.1007/978-981-99-3318-1_4. ISBN 978-981-99-3318-1-
^ Chaplin, Martin (15 พฤษภาคม 2013). "Infared Spectroscopy" (PDF) : water.lsbu.ac.uk. เก็บถาวรจากแหล่งเดิม(PDF)เมื่อ 24 มีนาคม 2022 . สืบค้นเมื่อ 19 เมษายน 2022 . {{cite journal}}: อ้างอิงวารสารต้องการ|journal=( ช่วยด้วย )
^ Dabas, RS (กรกฎาคม 2000). "ไอโอโนสเฟียร์และอิทธิพลต่อการสื่อสารทางวิทยุ". Resonance . 5 (7): 28–43. doi :10.1007/bf02867245. ISSN 0971-8044. S2CID 121347063.
^ ab "ตำราเรียน CANDU". nuceng.ca . เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 20 เมษายน 2017 . สืบค้นเมื่อ24 มีนาคม 2017 .
^ "Blackbody Radiation". docs.kde.org . เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 8 สิงหาคม 2017 . สืบค้นเมื่อ 24 มีนาคม 2017 .
^ "Thermodynamics ตอนที่ 1: งาน ความร้อน พลังงานภายใน และเอนทัลปี" www2.southeastern.edu . เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 24 มีนาคม 2017 . สืบค้นเมื่อ 24 มีนาคม 2017 .
^ "กฎของพลังค์" (PDF) . astro.lu.se . เก็บถาวรจากแหล่งเดิม(PDF)เมื่อ 30 พฤศจิกายน 2016 . สืบค้นเมื่อ24 มีนาคม 2017 .
^ ab Binhi, Vladimir N (2002). Magnetobiology: Underlying Physical Problems . Repiev, A & Edelev, M (ผู้แปลจากภาษารัสเซีย) ซานดิเอโก: Academic Press. หน้า 1–16 ISBN 978-0-12-100071-4.OCLC 49700531 .
^ Delgado, JM; Leal, J.; Monteagudo, JL; Gracia, MG (1982). "การเปลี่ยนแปลงของเอ็มบริโอที่เกิดจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่ต่ำมากที่อ่อน" Journal of Anatomy . 134 (Pt 3): 533–551. PMC 1167891 . PMID 7107514.
^ Harland, JD; Liburdy, RP (1997). "Environmental magnetic fields inhibit the antiproliferative action of tamoxifen and melatonin in a human breast cancer cell line". Bioelectromagnetics . 18 (8): 555–562. doi :10.1002/(SICI)1521-186X(1997)18:8<555::AID-BEM4>3.0.CO ; 2-1. PMID 9383244. เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 16 ธันวาคม 2019 สืบค้นเมื่อ30 มิถุนายน 2019
↑ อัลโต ส.; ฮาราลา, ค.; บรึค, อ.; ซิปิลา, ฮ.; ฮามาไลเนน, H.; รินน์, JO (2006) “โทรศัพท์มือถือส่งผลต่อการไหลเวียนของเลือดในสมองของมนุษย์” วารสารการไหลเวียนของเลือดในสมองและการเผาผลาญ . 26 (7): 885–890. ดอย : 10.1038/sj.jcbfm.9600279 . PMID16495939 .
^ Cleary, SF; Liu, LM; Merchant, RE (1990). "การแพร่กระจายของเซลล์ลิมโฟไซต์ในหลอดทดลองที่เหนี่ยวนำโดยรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่วิทยุภายใต้สภาวะอุณหภูมิคงที่" Bioelectromagnetics . 11 (1): 47–56. doi :10.1002/bem.2250110107. PMID 2346507
^ IARC จัดประเภทสนามแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่วิทยุเป็นสารก่อมะเร็งในมนุษย์ได้ เก็บถาวร 1 มิถุนายน 2011 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน . องค์การอนามัยโลก 31 พฤษภาคม 2011
^ "ปัญหาเกี่ยวกับมาตรฐานการแผ่รังสีจากโทรศัพท์มือถือ" CBS News เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อวันที่ 9 พฤษภาคม 2013
^ ดูLiebel, F; Kaur, S; Ruvolo, E; Kollias, N; Southall, MD (กรกฎาคม 2012). "การฉายรังสีผิวหนังด้วยแสงที่มองเห็นได้ทำให้เกิดอนุมูลอิสระและเอนไซม์ที่ย่อยสลายเมทริกซ์" J. Invest. Dermatol . 132 (7): 1901–7. doi : 10.1038/jid.2011.476 . PMID 22318388เพื่อเป็นหลักฐานของความเสียหายเชิงควอนตัมจากแสงที่มองเห็นได้ผ่านอนุมูลออกซิเจนที่เกิดปฏิกิริยาในผิวหนัง ซึ่งเกิดขึ้นกับรังสี UVA เช่นกัน ส่วนรังสี UVB ความเสียหายต่อ DNA จะเกิดขึ้นโดยตรง โดยมีการสร้างไดเมอร์ไพริมิดีน ทางเคมีจาก แสง
^ Narayanan, DL; Saladi, RN; Fox, JL (กันยายน 2010). "รังสีอัลตราไวโอเลตและมะเร็งผิวหนัง". International Journal of Dermatology . 49 (9): 978–86. doi : 10.1111/j.1365-4632.2010.04474.x . PMID 20883261. S2CID 22224492.
^ Saladi, RN; Persaud, AN (มกราคม 2005). "สาเหตุของมะเร็งผิวหนัง: การทบทวนอย่างครอบคลุม". Drugs of Today . 41 (1): 37–53. doi :10.1358/dot.2005.41.1.875777. PMID 15753968.
^ "DVIDS – News – อาวุธไม่สังหารใหม่ของนาวิกโยธินทำให้ทุกอย่างร้อนระอุ". DVIDS . เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 2 พฤศจิกายน 2014 . สืบค้นเมื่อ 1 พฤศจิกายน 2014 .
^ "ผลกระทบต่อร่างกายมนุษย์: RF ความถี่ต่ำมาก | ความถี่วิทยุ | สเปกตรัมวิทยุ". Scribd . เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 11 ตุลาคม 2021. สืบค้นเมื่อ 8 มีนาคม 2021 .
^ Kinsler, P. (2010). "การแพร่กระจายพัลส์ออปติคัลด้วยการประมาณค่าขั้นต่ำ". Phys. Rev. A . 81 (1): 013819. arXiv : 0810.5689 . Bibcode :2010PhRvA..81a3819K. doi :10.1103/PhysRevA.81.013819.

“แสง: คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า และโฟตอน (บทความ)” Khan Academyสืบค้นเมื่อ2 พฤษภาคม 2021

อ่านเพิ่มเติม

เฮชท์ ยูจีน (2001). ออพติกส์ (พิมพ์ครั้งที่ 4). เพียร์สัน เอดูเคชั่น. ISBN 978-0-8053-8566-3-
Serway, Raymond A.; Jewett, John W. (2004). ฟิสิกส์สำหรับนักวิทยาศาสตร์และวิศวกร (ฉบับที่ 6). Brooks Cole. ISBN 978-0-534-40842-8-
Tipler, Paul (2004). ฟิสิกส์สำหรับนักวิทยาศาสตร์และวิศวกร: ไฟฟ้า แม่เหล็ก แสง และฟิสิกส์สมัยใหม่เบื้องต้น (พิมพ์ครั้งที่ 5) WH Freeman ISBN 978-0-7167-0810-0-
Reitz, John; Milford, Frederick; Christy, Robert (1992). Foundations of Electromagnetic Theory (พิมพ์ครั้งที่ 4) Addison Wesley. ISBN 978-0-201-52624-0-
แจ็กสัน จอห์น เดวิด (1999). ไดนามิกไฟฟ้าแบบคลาสสิก (พิมพ์ครั้งที่ 3) จอห์น ไวลีย์ แอนด์ ซันส์ISBN 978-0-471-30932-1-
Allen Tafloveและ Susan C. Hagness (2005). Computational Electrodynamics: The Finite-Difference Time-Domain Method, ฉบับที่ 3สำนักพิมพ์ Artech House ISBN 978-1-58053-832-9-

ลิงค์ภายนอก

ทรัพยากรห้องสมุดเกี่ยวกับ
รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า

ทรัพยากรในห้องสมุดของคุณ

Feynman Lectures on Physics เล่มที่ 1 บทที่ 28: การแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า
สื่อที่เกี่ยวข้องกับ รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ที่ Wikimedia Commons
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากสมการของแมกซ์เวลล์ในโครงการ PHYSNET

[1] * Purcell และ Morin, มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด (2013). ไฟฟ้าและแม่เหล็ก, 820p (พิมพ์ครั้งที่ 3) สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ นิวยอร์กISBN 978-1-107-01402-2-หน้า 430: "คลื่นเหล่านี้... ไม่ต้องการตัวกลางเพื่อรองรับการแพร่กระจาย คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ได้จะพกพาพลังงาน และ... เวกเตอร์ พอยน์ติงจะอธิบายการไหลของพลังงาน...;" หน้า 440: ... คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะต้องมีคุณสมบัติต่อไปนี้: 1) รูปแบบของสนามจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว c (ความเร็วแสง) 2) ที่จุดทุกจุดภายในคลื่น... ความเข้มของสนามไฟฟ้า E จะเท่ากับ "c" คูณความเข้มของสนามแม่เหล็ก B 3) สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กจะตั้งฉากกันและตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนที่หรือการแพร่กระจาย"

[ThoughtCo-2] "รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าคืออะไร" ThoughtCo . เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 25 กันยายน 2024 . สืบค้นเมื่อ25 กันยายน 2024 .

[3] แม็กซ์เวลล์, เจ. เคลิร์ก (1 มกราคม 1865). "ทฤษฎีไดนามิกของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า". ธุรกรรมเชิงปรัชญาของราชสมาคมแห่งลอนดอน . 155 : 459–512. Bibcode :1865RSPT..155..459M. doi :10.1098/rstl.1865.0008. S2CID 186207827.

[4] * Browne, Michael (2013). Physics for Engineering and Science, หน้า 427 (พิมพ์ครั้งที่ 2) McGraw Hill/Schaum, นิวยอร์กISBN 978-0-07-161399-6-หน้า 319: "ด้วยเหตุผลทางประวัติศาสตร์ ส่วนต่างๆ ของสเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจึงมีชื่อเรียกที่แตกต่างกัน ถึงแม้ว่าทั้งหมดจะเป็นสิ่งชนิดเดียวกันก็ตาม แสงที่มองเห็นได้ประกอบด้วยช่วงสเปกตรัมที่แคบ โดยมีความยาวคลื่นประมาณ 400-800 นาโนเมตร.... หน้า 320 "คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีโมเมนตัมเคลื่อนที่ไปข้างหน้า... หากพื้นผิวดูดซับรังสี โมเมนตัมจะลดลงเหลือศูนย์ และแรงจะกระทำต่อพื้นผิว... ดังนั้น แรงดันรังสีของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าคือ (สูตร)"

[Cloude-5] Cloude, Shane (1995). บทนำสู่การแพร่กระจายคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและเสาอากาศ Springer Science and Business Media หน้า 28–33 ISBN 978-0-387-91501-2-

[Bettini-6] Bettini, Alessandro (2016). A Course in Classical Physics, Vol. 4 – Waves and Light. Springer. หน้า 95, 103. ISBN 978-3-319-48329-0-

[7] "The Dual Nature of Light as Reflected in the Nobel Archives". nobelprize.org . เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 15 กรกฎาคม 2017 . สืบค้นเมื่อ 4 กันยายน 2017 .

[8] "ข้อมูล ข้อเท็จจริง สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า รูปภาพ | บทความ Encyclopedia.com เกี่ยวกับสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า" encyclopedia.com . เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 13 มิถุนายน 2017 . สืบค้นเมื่อ 4 กันยายน 2017 .

[Tipler-9] Tipler, Paul A. (1999). ฟิสิกส์สำหรับนักวิทยาศาสตร์และวิศวกร: เล่ม 1: กลศาสตร์ การแกว่ง และคลื่น เทอร์โมไดนามิกส์. MacMillan. หน้า 454. ISBN 978-1-57259-491-3-

[10] Elert, Glenn. "คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า". The Physics Hypertextbook . เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 2 เมษายน 2019 . สืบค้นเมื่อ 4 มิถุนายน 2018 .

[11] "ผลกระทบของงานของเจมส์ คลาร์ก แมกซ์เวลล์". clerkmaxwellfoundation.org . เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 17 กันยายน 2017 . สืบค้นเมื่อ 4 กันยายน 2017 .

[12] "สมการของแมกซ์เวลล์และความลับของธรรมชาติ" plus.maths.org . 18 ธันวาคม 2015. เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 2 พฤษภาคม 2021 . สืบค้นเมื่อ 2 พฤษภาคม 2021 .

[13] "รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า | สเปกตรัม ตัวอย่าง และประเภท | Britannica". www.britannica.com . 15 กันยายน 2023. เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 2 พฤษภาคม 2015 . สืบค้นเมื่อ 16 ตุลาคม 2023 .

[14] "10.1: ศักยภาพของลิเอนาร์-วีเชิร์ต" Physics LibreTexts . 9 ธันวาคม 2021. เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 26 กรกฎาคม 2024 . สืบค้นเมื่อ 26 กรกฎาคม 2024 .

[15] Purcell, p442: "คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจำนวนเท่าใดก็ได้สามารถแพร่กระจายผ่านบริเวณเดียวกันได้โดยไม่ส่งผลกระทบต่อกัน สนามไฟฟ้าEณ จุดเวลาในอวกาศคือผลรวมเวกเตอร์ของสนามไฟฟ้าของคลื่นแต่ละคลื่น และสิ่งเดียวกันนี้ก็ใช้ได้กับB ด้วย "

[16] ^ "การทำงาน ร่วมกันของการสร้างแบบจำลองประสิทธิภาพ PV | การแผ่รังสีของระนาบอาร์เรย์ (POA)" เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 14 มกราคม 2022 สืบค้นเมื่อ14 มกราคม 2022

[17] Chen, Szu-yuan; Maksimchuk, Anatoly; Umstadter, Donald (17 ธันวาคม 1998). "การสังเกตการทดลองของการกระเจิงทอมสันแบบไม่เชิงเส้นเชิงสัมพัทธภาพ" Nature . 396 (6712): 653–655. arXiv : physics/9810036 . Bibcode :1998Natur.396..653C. doi :10.1038/25303. S2CID 16080209.

[crowther-1920-18] Crowther, James Arnold (1920). The life and discoveries of Michael Faraday. Society for promote Christian knowledge. หน้า 54–57 . สืบค้นเมื่อ15 มิถุนายน 2014 .

[19] "ปริซึม". Spectroscopy . Spectroscopy-09-01-2008. 23 (9). กันยายน 2008. เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 22 มกราคม 2021 . สืบค้นเมื่อ 17 มกราคม 2021 .

[20] Carmichael, HJ "Einstein and the Photoelectric Effect" (PDF) . Quantum Optics Theory Group, University of Auckland. เก็บถาวรจากแหล่งเดิม(PDF)เมื่อ 27 มิถุนายน 2007 . สืบค้นเมื่อ 22 ธันวาคม 2009 .

[21] Thorn, JJ; Neel, MS; Donato, VW; Bergreen, GS; Davies, RE; Beck, M. (2004). "Observing the quantum behavior of light in an undergraduate laboratory" (PDF) . American Journal of Physics . 72 (9): 1210. Bibcode :2004AmJPh..72.1210T. doi :10.1119/1.1737397. Archived (PDF) from the original on 1 กุมภาพันธ์ 2016.

[22] "DATE". galileo.phys.virginia.edu . เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 12 พฤษภาคม 2015 . สืบค้นเมื่อ 4 กันยายน 2017 .

[23] "ฟิสิกส์ – คลื่น". www-jcsu.jesus.cam.ac.uk . เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 4 กันยายน 2017 . สืบค้นเมื่อ 4 กันยายน 2017 .

[24] "Wave Behaviors | Science Mission Directorate". science.nasa.gov . เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 14 พฤษภาคม 2017 . สืบค้นเมื่อ 4 กันยายน 2017 .

[25] สแตรตตัน จูเลียส อดัมส์ (1941). "บทที่ 5 คลื่นระนาบในสื่อไอโซทรอปิกที่ไม่มีขอบเขต" ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าบริษัท McGraw-Hill Book Company, นิวยอร์ก, นิวยอร์กISBN 978-0-470-13153-4-

[26] "Electromagnetic Radiation | COSMOS". geology.swin.edu.au . เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 19 มีนาคม 2020 . สืบค้นเมื่อ29 มีนาคม 2020 .

[27] เธอ, อลัน; คาปัสโซ, เฟเดริโก (17 พฤษภาคม 2016). "การสร้างสถานะโพลาไรเซชันแบบขนาน" รายงานทางวิทยาศาสตร์ . 6 : 26019. arXiv : 1602.04463 . Bibcode :2016NatSR...626019S. doi :10.1038/srep26019. PMC 4869035 . PMID 27184813

[28] "รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าคืออะไร". Live Science . เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 4 กันยายน 2017 . สืบค้นเมื่อ 4 กันยายน 2017 .

[29] Schneiderman, Jill (27 มีนาคม 2543). โลกที่อยู่รอบตัวเรา: การรักษาดาวเคราะห์ให้น่าอยู่ Henry Holt and Company. ISBN 978-1-4668-1443-1-

[30] Michigan Technic. ห้องสมุด UM. 1960.

[31] Paul MS Monk (2004). เคมีฟิสิกส์ . John Wiley and Sons. หน้า 435. ISBN 978-0-471-49180-4-

[32] Weinberg, S. (1995). ทฤษฎีควอนตัมของสนาม เล่ม 1. สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์หน้า 15–17 ISBN 978-0-521-55001-7-

[Commins_QM-33] คอมมินส์, ยูจีน (2014). กลศาสตร์ควอนตัม แนวทางของนักทดลอง . สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ISBN 978-1-107-06399-0-

[34] Ling, Samuel J.; Sanny, Jeff; Moebs, William (2016). "The Compton Effect". University physics. Volume 3. OpenStax. ISBN 978-1-947172-22-7-

[35] Haneef, Deena T. Kochunni, Jazir. "7 ความแตกต่างระหว่างการเรืองแสงและการเรืองแสงฟอสฟอรัส". เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 4 กันยายน 2017 . สืบค้นเมื่อ 4 กันยายน 2017 .{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)

[36] Meredith, WJ; Massey, JB (22 ตุลาคม 2013). ฟิสิกส์พื้นฐานของรังสีวิทยา Butterworth-Heinemann ISBN 978-1-4832-8435-4-

[37] Browne, หน้า 376: "รังสีจะถูกปล่อยออกมาหรือดูดซับก็ต่อเมื่ออิเล็กตรอนกระโดดจากวงโคจรหนึ่งไปยังอีกวงโคจรหนึ่ง และความถี่ของรังสีขึ้นอยู่กับพลังงานของอิเล็กตรอนในวงโคจรเริ่มต้นและวงโคจรสุดท้ายเท่านั้น"

[38] Hunter, Tim B.; Dobek, Gerald O. (19 กรกฎาคม 2023). "เนบิวลา: ภาพรวม". วัตถุบาร์นาร์ด: เมื่อก่อนและปัจจุบัน . Springer Cham. Bibcode :2023botn.book.....H. doi :10.1007/978-3-031-31485-8. ISBN 978-3-031-31485-8-

[39] "Spectroscopy". National Redshift Project . เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 1 กุมภาพันธ์ 2017. สืบค้นเมื่อ19 มกราคม 2017 .

[40] โจนส์, เอริค (2007). RFID in Logistics A Practical Introduction. CRC Press. หน้า 437. ISBN 978-0-367-38811-9-

[HerschelRSIR-41] เฮอร์เชล, วิลเลียม (1 มกราคม 1800). "การทดลองเกี่ยวกับการหักเหของรังสีที่มองไม่เห็นของดวงอาทิตย์ โดยวิลเลียม เฮอร์เชล, LL. DFR S". Philosophical Transactions of the Royal Society of London . 90 : 284–292. Bibcode :1800RSPT...90..284H. doi : 10.1098/rstl.1800.0015 . JSTOR 107057.

[42] Holzer, Aton M.; Elmets, Craig A. (2010). "อีกฟากหนึ่งของสายรุ้ง: อินฟราเรดและผิวหนัง". วารสารการสืบสวนโรคผิวหนัง . 130 (6): 1496–1499. doi :10.1038/jid.2010.79. ISSN 0022-202X. PMC 2926798. PMID 20463675 .

[43] "Ultraviolet | COSMOS". geology.swin.edu.au . เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 1 มีนาคม 2021 . สืบค้นเมื่อ 29 กันยายน 2021 .

[44] Davidson, Michael W. (มีนาคม 2014). "ผู้บุกเบิกด้านทัศนศาสตร์: Johann Wilhelm Ritter และ Ernest Rutherford". Microscopy Today . 22 (2): 48–51. doi : 10.1017/S1551929514000029 . ISSN 1551-9295. S2CID 135584871.

[Jeans-45] จีนส์, เจมส์ (1947) การเติบโตของวิทยาศาสตร์กายภาพ. สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์

[46] เฮนเดอร์สัน, รอย. "การพิจารณาความยาวคลื่น". สถาบัน für Umform- และ Hochleistungs เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 28 ตุลาคม 2550 . สืบค้นเมื่อ18 ตุลาคม 2550 .

[47] "อินฟราเรดใกล้ กลาง และไกล" NASA IPAC เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 29 พฤษภาคม 2012 สืบค้นเมื่อ4 เมษายน 2007

[Byrnes-48] Byrnes, James (2009). Unexploded Ordnance Detection and Mitigation . Springer. หน้า 21–22. Bibcode :2009uodm.book.....B. ISBN 978-1-4020-9252-7-

[Liebel-2012-49] Liebel, F.; Kaur, S.; Ruvolo, E.; Kollias, N.; Southall, MD (2012). "การฉายรังสีผิวหนังด้วยแสงที่มองเห็นได้ทำให้เกิดอนุมูลอิสระและเอนไซม์ที่ย่อยสลายเมทริกซ์" Journal of Investigative Dermatology . 132 (7): 1901–1907. doi : 10.1038/jid.2011.476 . PMID 22318388

[50] Tao, Jiasheng (2023). "แหล่งกำเนิดรังสีและการส่งสัญญาณในชั้นบรรยากาศด้วยแสง". Space Optical Remote Sensing . ความก้าวหน้าด้านออปติกและออปโตอิเล็กทรอนิกส์. Springer, สิงคโปร์. หน้า 111–188. doi :10.1007/978-981-99-3318-1_4. ISBN 978-981-99-3318-1-

[51] Chaplin, Martin (15 พฤษภาคม 2013). "Infared Spectroscopy" (PDF) : water.lsbu.ac.uk. เก็บถาวรจากแหล่งเดิม(PDF)เมื่อ 24 มีนาคม 2022 . สืบค้นเมื่อ 19 เมษายน 2022 . {{cite journal}}: อ้างอิงวารสารต้องการ|journal=( ช่วยด้วย )

[52] Dabas, RS (กรกฎาคม 2000). "ไอโอโนสเฟียร์และอิทธิพลต่อการสื่อสารทางวิทยุ". Resonance . 5 (7): 28–43. doi :10.1007/bf02867245. ISSN 0971-8044. S2CID 121347063.

[nuceng.ca-53] "ตำราเรียน CANDU". nuceng.ca . เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 20 เมษายน 2017 . สืบค้นเมื่อ24 มีนาคม 2017 .

[54] "Blackbody Radiation". docs.kde.org . เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 8 สิงหาคม 2017 . สืบค้นเมื่อ 24 มีนาคม 2017 .

[55] "Thermodynamics ตอนที่ 1: งาน ความร้อน พลังงานภายใน และเอนทัลปี" www2.southeastern.edu . เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 24 มีนาคม 2017 . สืบค้นเมื่อ 24 มีนาคม 2017 .

[56] "กฎของพลังค์" (PDF) . astro.lu.se . เก็บถาวรจากแหล่งเดิม(PDF)เมื่อ 30 พฤศจิกายน 2016 . สืบค้นเมื่อ24 มีนาคม 2017 .

[Binhi-2002-57] Binhi, Vladimir N (2002). Magnetobiology: Underlying Physical Problems . Repiev, A & Edelev, M (ผู้แปลจากภาษารัสเซีย) ซานดิเอโก: Academic Press. หน้า 1–16 ISBN 978-0-12-100071-4.OCLC 49700531 .

[58] Delgado, JM; Leal, J.; Monteagudo, JL; Gracia, MG (1982). "การเปลี่ยนแปลงของเอ็มบริโอที่เกิดจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่ต่ำมากที่อ่อน" Journal of Anatomy . 134 (Pt 3): 533–551. PMC 1167891 . PMID 7107514.

[59] Harland, JD; Liburdy, RP (1997). "Environmental magnetic fields inhibit the antiproliferative action of tamoxifen and melatonin in a human breast cancer cell line". Bioelectromagnetics . 18 (8): 555–562. doi :10.1002/(SICI)1521-186X(1997)18:8<555::AID-BEM4>3.0.CO ; 2-1. PMID 9383244. เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 16 ธันวาคม 2019 สืบค้นเมื่อ30 มิถุนายน 2019

[Aalto_S,_Haarala_C,_Brück_A,_Sipilä_H,_Hämäläinen_H,_Rinne_JO_2006_885–90-60] อัลโต ส.; ฮาราลา, ค.; บรึค, อ.; ซิปิลา, ฮ.; ฮามาไลเนน, H.; รินน์, JO (2006) “โทรศัพท์มือถือส่งผลต่อการไหลเวียนของเลือดในสมองของมนุษย์” วารสารการไหลเวียนของเลือดในสมองและการเผาผลาญ . 26 (7): 885–890. ดอย : 10.1038/sj.jcbfm.9600279 . PMID16495939 .

[61] Cleary, SF; Liu, LM; Merchant, RE (1990). "การแพร่กระจายของเซลล์ลิมโฟไซต์ในหลอดทดลองที่เหนี่ยวนำโดยรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่วิทยุภายใต้สภาวะอุณหภูมิคงที่" Bioelectromagnetics . 11 (1): 47–56. doi :10.1002/bem.2250110107. PMID 2346507

[62] IARC จัดประเภทสนามแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่วิทยุเป็นสารก่อมะเร็งในมนุษย์ได้ เก็บถาวร 1 มิถุนายน 2011 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน . องค์การอนามัยโลก 31 พฤษภาคม 2011

[63] "ปัญหาเกี่ยวกับมาตรฐานการแผ่รังสีจากโทรศัพท์มือถือ" CBS News เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อวันที่ 9 พฤษภาคม 2013

[64] ดูLiebel, F; Kaur, S; Ruvolo, E; Kollias, N; Southall, MD (กรกฎาคม 2012). "การฉายรังสีผิวหนังด้วยแสงที่มองเห็นได้ทำให้เกิดอนุมูลอิสระและเอนไซม์ที่ย่อยสลายเมทริกซ์" J. Invest. Dermatol . 132 (7): 1901–7. doi : 10.1038/jid.2011.476 . PMID 22318388เพื่อเป็นหลักฐานของความเสียหายเชิงควอนตัมจากแสงที่มองเห็นได้ผ่านอนุมูลออกซิเจนที่เกิดปฏิกิริยาในผิวหนัง ซึ่งเกิดขึ้นกับรังสี UVA เช่นกัน ส่วนรังสี UVB ความเสียหายต่อ DNA จะเกิดขึ้นโดยตรง โดยมีการสร้างไดเมอร์ไพริมิดีน ทางเคมีจาก แสง

[65] Narayanan, DL; Saladi, RN; Fox, JL (กันยายน 2010). "รังสีอัลตราไวโอเลตและมะเร็งผิวหนัง". International Journal of Dermatology . 49 (9): 978–86. doi : 10.1111/j.1365-4632.2010.04474.x . PMID 20883261. S2CID 22224492.

[Review05-66] Saladi, RN; Persaud, AN (มกราคม 2005). "สาเหตุของมะเร็งผิวหนัง: การทบทวนอย่างครอบคลุม". Drugs of Today . 41 (1): 37–53. doi :10.1358/dot.2005.41.1.875777. PMID 15753968.

[67] "DVIDS – News – อาวุธไม่สังหารใหม่ของนาวิกโยธินทำให้ทุกอย่างร้อนระอุ". DVIDS . เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 2 พฤศจิกายน 2014 . สืบค้นเมื่อ 1 พฤศจิกายน 2014 .

[68] "ผลกระทบต่อร่างกายมนุษย์: RF ความถี่ต่ำมาก | ความถี่วิทยุ | สเปกตรัมวิทยุ". Scribd . เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 11 ตุลาคม 2021. สืบค้นเมื่อ 8 มีนาคม 2021 .

[kinsler2010-69] Kinsler, P. (2010). "การแพร่กระจายพัลส์ออปติคัลด้วยการประมาณค่าขั้นต่ำ". Phys. Rev. A . 81 (1): 013819. arXiv : 0810.5689 . Bibcode :2010PhRvA..81a3819K. doi :10.1103/PhysRevA.81.013819.