Światło słoneczne, ciepło od kaloryfera rozchodzące się po pokoju, promieniowanie mikrofalowe podgrzewające jedzenie, fale radiowe – pomimo wielu różnic, wszystkie wymienione przykłady to formy promieniowania elektromagnetycznego. Takie promieniowanie to rozchodzące się zaburzenia pola elektrycznego i magnetycznego. Zmienne pole elektryczne wytwarza zmienne pole magnetyczne i odwrotnie, a to wzajemne wytwarzanie i zanikanie pola rozchodzi się w przestrzeni. Szczegółów takiej fali niestety nie potrafimy zobaczyć, więc aby lepiej wyobrazić sobie czym jest, warto zerknąć na animacje:
To, czego nie widać, często rodzi obawy i nieuzasadnione lęki. Warto zatem zapoznać się i oswoić z falami elektromagnetycznymi, bo są nieodłącznym elementem naszego życia.
Częstotliwość fal
Zmiany pola magnetycznego i elektrycznego mogą następować z różną częstotliwością. Na przykład można wytworzyć taką falę, dla której w danym miejscu zaobserwujemy jedną zmianę natężenia pola w ciągu sekundy, ale istnieją również takie, w których sekunda wystarczy, aby tych zmian wystąpiły miliardy. Wielkością, która to określa, jest częstotliwość wyrażana w hercach (Hz). Jest to podstawowa wielkość charakteryzująca każdą falę elektromagnetyczną. To od niej zależy jakie własności ma promieniowanie.
Widmo fal elektromagnetycznych prezentujące najważniejsze ich rodzaje
Źródło: https://docplayer.pl/docs-images/64/50972755/images/13-0.jpg
Posłużmy się kolejnym przykładem, światło to fala o częstotliwości miliona gigaherców, lub innymi słowy, miliona miliardów herców. Promieniowanie tego typu emitowane jest przez Słońce i dzięki niemu widzimy, a subtelne zmiany częstotliwości określają kolor. Na znacznie mniejszych częstotliwościach, od około 10 do 1000 gigaherców mamy do czynienia z mikrofalami, służącymi do podgrzewania jedzenia w mikrofalówce.
Jeszcze wolniejsze zmiany, o częstotliwościach od 1 kiloherca do pojedynczych gigaherców, odpowiadają falom radiowym, używanym do komunikacji. Dzięki nim działa radio, telewizja, sieć bezprzewodowego internetu oraz telefonia komórkowa.
Na początku XX wieku człowiek nauczył się w kontrolowany sposób wytwarzać fale radiowe i szybko okazało się, że mogą one służyć do komunikacji bezprzewodowej. Tak narodziło się radio, potem telewizja, a pod koniec XX wieku telefonia komórkowa. Współczesne smartfony odbierają i emitują fale elektromagnetyczne o częstotliwościach od około 0,8 GHz do 2,6 GHz. Błędem byłoby jednak twierdzenie, że dopiero od 100 lat zanurzeni jesteśmy w oceanie fal radiowych wytwarzanych przez coraz liczniejsze nadajniki. Z falami radiowymi człowiek spotykał się od zawsze, bo ich naturalnymi źródłem są wyładowania atmosferyczne, zorze polarne oraz Słońce.
Energia
Każda fala elektromagnetyczna niesie ze sobą energię, która obok częstotliwości jest jej następnym ważnym parametrem. Wyrażamy ją w dżulach (J), choć zamiast niej wygodniej jest mówić o mocy źródła fali wyrażonej w watach (W). Moc ta określa ile dżuli zostało wyemitowanych w ciągu sekundy w postaci promieniowania elektromagnetycznego. Standardowe kuchenki mikrofalowe emitują fale o mocy kilkuset watów. Tak duża moc odpowiada falom o dużej energii, które są pochłaniane przez jedzenie, powodując jego podgrzanie.
Nasze smartfony mają jednak inne zadanie, dlatego szczytowa moc emitowanych przez nie fal sięga tylko około 1 W. Najczęściej jest dużo mniejsza, więc przy normalnym korzystaniu z telefonu obawy o podgrzanie mózgu są mocno przesadzone. Dla naszego bezpieczeństwa maksymalna moc wyjściowa telefonu jest ograniczona przez normy, które narzucają rygorystyczne limity mocy na producentów sprzętu elektronicznego.
Fale radiowe to jednak tylko niewielki wycinek całej menażerii fal elektromagnetycznych używanych przez człowieka. Współczesny świat nie mógłby się bez nich obejść. Służą one do bezbolesnej diagnostyki pacjentów (np. przy złamaniach), leczenia nowotworów, podgrzewania potraw, sterylizacji sprzętu medycznego oraz do codziennej komunikacji za pomocą smartfonów. Dzięki nim potrafimy również dotrzeć do najdalszych krańców Wszechświata. Bez nich nie powstałoby na przykład pierwsze zdjęcie czarnej dziury, które 10 kwietnia 2019 roku obiegło cały świat.
Pierwsze zdjęcie czarnej dziury zarejestrowane przez sieć radioteleskopów odbierających fale elektromagnetyczne o częstotliwości teraherców
Źródło: https://bi.im-g.pl/im/9d/7e/17/z24637085V,Pierwsze-zdjecie-Czarnej-Dziury.jpg