קרינה אלקטרומגנטית

קרינה אלקטרומגנטית (נקראת גם: קרינה א"מ או קרינה אלמ"ג) היא הפרעה מחזורית הרמונית בשדה החשמלי והמגנטי, המתפשטת במרחב. הפרעה כזו נקראת גל אלקטרומגנטי. חזית הגל של הקרינה האלקטרומגנטית מתקדמת בריק במהירות קבועה, שהיא מהירות האור בריק ובמסלול גאודזי ממוצע, כלומר בדרך הקצרה ביותר.

הקרינה האלקטרומגנטית היא דואלית: במצבים מסוימים היא בעלת תכונות של שטף חלקיקים (בעלי תנע, מיקום, כיוון תנועה מוגדר וצפיפות) - ומקובל להתייחס לחלקיקים המרכיבים אותה בתור פוֹטוֹנִים, היחידה הבסיסית של פעולת הגומלין האלקטרומגנטית ונושאי הכוח האלקטרומגנטי; ובמצבים אחרים, היא בעלת תכונות של גל (התאבכות, עקיפה, רציפות) שלו ניתן לייחס אורך גל, תדירות ועוצמה. בשני התיאורים לעיל, הקרינה האלקטרומגנטית נושאת אנרגיה ועשויה להעביר אותה לחומר עמו היא באה במגע - למשל, לחמם חומר או לעורר אלקטרונים.

היסטוריה

Postscript-viewer-shaded.png ערכים מורחבים – פוטון, אור

הראשון שתיאר את קיומם של גלים האלקטרומגנטיים היה הפיזיקאי היהודי-גרמני היינריך הרץ (1857-1894), ועל שמו נקראת עד היום יחידת המידה של התדירות - הרץ.

במאה ה-19 ניסח הפיזיקאי הבריטי ג'יימס קלרק מקסוול תאוריה העוסקת בגלים אלקטרומגנטיים (אם כי התייחסותו אז הייתה רק לאור שהיה מוכר בזמנו) שבמרכזה משוואות מקסוול, ולפיה האור מורכב מגלים. מאידך, בתחילת המאה ה-20 פרסם אלברט איינשטיין הסבר ראשון של האפקט הפוטואלאקטרי, ולפיו מורכב האור מחלקיקים המכונים פוטונים, שלכל אחד מהם אנרגיה קבועה ביחס ישר לתדירות האור. מכאן שכאשר התדירות עולה (ואורך הגל מתקצר) - האנרגיה של כל פוטון עולה. הסבר זה נתפס כסותר את התפיסה שהאור הוא גל. כמה שנים מאוחר יותר "פישרה" תורת הקוונטים בין איינשטיין למקסוול וקבעה את עיקרון הדואליות גל-חלקיק (השניות) של האור, שלפיו ניתן לתאר את הקרינה האלקטרומגנטית (ובהרחבה, גם חלקיקי חומר) הן כחלקיקים והן כגלים; אך כל אחד מתיאורים אלה נותן הסבר רק לחלק מהתופעות.