ผลต่างระหว่างรุ่นของ "รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า"

ไม่มีคำอธิบายอย่างย่อ
(no sources)
ไม่มีความย่อการแก้ไข
{{ต้องการอ้างอิง}}
ในวิชา[[ฟิสิกส์]] '''รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า''' ({{lang-en|electromagnetic radiation}}) หมายถึงคลื่น (หรือควอนตัม[[โฟตอน]]) ของ[[สนามแม่เหล็กไฟฟ้า]]ที่แผ่ผ่านปริภูมิโดยพา[[พลังงานจากการแผ่รังสี]]แม่เหล็กไฟฟ้า รังสีแม่เหล็กไฟฟ้ารวม[[คลื่นวิทยุ]] [[ไมโครเวฟ]] [[อินฟราเรด]] [[แสง]] (ที่มองเห็นได้) [[อัลตราไวโอเลต]] [[รังสีเอกซ์]]และ[[รังสีแกมมา]]
[[ไฟล์:Light dispersion conceptual บwaves.gif|thumb|right|250px|แสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า แสงขาวประกอบไปด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่ต่างๆ กันสามารถแยกออกได้ด้วยปริซึม]]
'''คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า''' (Electromagnetic Radiation (EM radiation หรือ EMR)) เป็นคลื่นชนิดหนึ่งที่ไม่ต้องใช้ตัวกลางในการเคลื่อนที่ เช่น [[คลื่นวิทยุ]] (Radio waves) [[คลื่นไมโครเวฟ]] (Microwaves)
 
โดยคลาสสิก รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าประกอบด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งเป็นการสั่นประสานของ[[สนามไฟฟ้า]]และ[[สนามแม่เหล็ก|แม่เหล็ก]]ซึ่งแผ่ผ่าน[[สุญญากาศ]]ด้วย[[ความเร็วแสง]] การสั่นองสนามทั้งสองนี้ตั้งฉากกันและตั้งฉากกับทิศทางของการแผ่พลังงานและคลื่น ทำให้เกิดคลื่นตามขวาง แนวคลื่นของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเปล่งจากแหล่งกำเนิดจุด (เช่น หลอดไฟ) เป็นทรงกลม ตำแหน่งของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถจำแนกลักษณะเฉพาะได้โดยความถี่ของการสั่นหรือความยาวคลื่น
ปัจจุบันมีการใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในหลาย ๆ ด้าน เช่น การติดต่อสื่อสาร (มือถือ โทรทัศน์ วิทยุ เรดาร์ ใยแก้วนำแสง) ทางการแพทย์ (รังสีเอกซ์) การทำอาหาร (คลื่นไมโครเวฟ) การควบคุมรีโมท (รังสีอินฟราเรด)
 
คุณสมบัติของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าคือเป็นคลื่นที่เกิดจากคลื่นไฟฟ้าและคลื่นแม่เหล็กตั้งฉากกันและเคลื่อนที่ไปยังทิศทางเดียวกัน คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถเดินทางได้ด้วยความเร็ว 299,792,458 เมตร/วินาที หรือเทียบเท่ากับ[[ความเร็วแสง]]
 
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เกิดจากการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic disturbance) โดยการทำให้[[สนามไฟฟ้า]]หรือ[[สนามแม่เหล็ก]]มีการเปลี่ยนแปลง เมื่อสนามไฟฟ้ามีการเปลี่ยนแปลงจะเหนี่ยวนำให้เกิดสนามแม่เหล็ก หรือถ้าสนามแม่เหล็กมีการเปลี่ยนแปลงก็จะเหนี่ยวนำให้เกิดสนามไฟฟ้า
 
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นคลื่นตามขวาง ประกอบด้วยสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่มีการสั่นในแนวตั้งฉากกัน และอยู่บนระนาบตั้งฉากกับทิศการเคลื่อนที่ของคลื่น
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นคลื่นที่เคลื่อนที่โดยไม่อาศัยตัวกลาง จึงสามารถเคลื่อนที่ในสุญญากาศได้
 
[[สเปกตรัม]] (Spectrum) ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะประกอบด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มี[[ความถี่]]และ[[ความยาวคลื่น]]แตกต่างกัน ซึ่งครอบคลุมตั้งแต่ คลื่น[[แสงที่ตามองเห็น]] [[อัลตราไวโอเลต]] [[อินฟราเรด]] [[คลื่นวิทยุ]] โทรทัศน์ [[ไมโครเวฟ]] [[รังสีเอกซ์]] [[รังสีแกมมา]] เป็นต้น ดังนั้นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า จึงมีประโยชน์มากในการสื่อสารและโทรคมนาคม และทางการแพทย์และนักดาราศาสตร์ทำการศึกษาวัตถุท้องฟ้า โดยการศึกษาคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่วัตถุแผ่รังสีออกมา สเปคตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทำให้เราทราบถึงคุณสมบัติทางกายภาพของดวงดาว อันได้แก่ อุณหภูมิ และพลังงาน<ref>http://www.rmutphysics.com/physics/oldfront/100/2/emw1.htm</ref>
 
'''ทฤษฎีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของแมกซ์เวลล์'''
 
          คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของสนามไฟฟ้าตลอดเวลาเหนี่ยวนำ ทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก พอเกิดสนามแม่เหล็กจะเหนี่ยวนำ  ทำให้เกิดสนามไฟฟ้าเกิดต่อเนื่องกันตลอดเวลาและสนามแม่เหล็กกับสนาม ไฟฟ้าตั้งฉากกันตลอดเวลาหาทิศของความเร็วโดยใช้กฎมือขวา  และเกิดคลื่นแม่เหล็กในทุกที่ไม่ว่าจะเป็นที่ว่าง  ตัวนำหรือฉนวน คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทุกชนิดจะมีความเร็วเท่ากัน  คือเท่ากับ  3 x 10<sup>8</sup> m/s  แต่ความถี่ไม่เท่ากัน
 
'''การแผ่กระจายของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากสายอากาศ'''
 
   '''เมื่อประจุเคลื่อนที่ขึ้นลงด้วยความเร่งหรือความหน่วงจะแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาทุกทิศทาง  ยกเว้นเหนือเสาอากาศที่จุด  A  และ  B''' 
 
'''สเปกตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า'''
 
สเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า  คือ  แถบแสดงความถี่ หรือความยาวคลื่นต่าง ๆ ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเรียงตามลำดับความถี่  เรียงจากความถี่น้อยที่สุดถึงความถี่มากที่สุด  
 
'''ประเภทของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า'''   
 
แสงที่ตามองเห็น (Visible light) เป็นเพียงส่วนหนึ่งของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ในช่วงซึ่งประสาทตาของมนุษย์สามารถสัมผัสได้ ซึ่งมีความยาวคลื่นอยู่ระหว่าง 400 – 700 นาโนเมตร (1 เมตร = 1,000,000,000 นาโนเมตร)  หากนำแท่งแก้วปริซึม (Prism) มาหักเหแสงอาทิตย์ เราจะเห็นว่าแสงสีขาวถูกหักเหออกเป็นสีม่วง คราม น้ำเงิน เขียว เหลือง แสด แดง คล้ายกับสีของรุ้งกินน้ำ เรียกว่า “สเปคตรัม” (Spectrum)   แสงแต่ละสีมีความยาวคลื่นแตกต่างกัน สีม่วงมีความยาวคลื่นน้อยที่สุด   สีแดงมีความยาวคลื่นมากที่สุด  นอกจากแสงที่ตามองเห็นแล้วยังมีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดอื่นๆ ได้แก่ รังสีที่มีความยาวคลื่นถัดจากสีแดงออกไป เราเรียกว่า “รังสีอินฟราเรด” หรือ “รังสีความร้อน” เรามองไม่เห็นรังสีอินฟราเรด แต่เราก็รู้สึกถึงความร้อนได้ สัตว์บางชนิด เช่น งู มีประสาทสัมผัสรังสีอินฟราเรด มันสามารถทราบตำแหน่งของเหยื่อได้ โดยการสัมผัสรังสีอินฟราเรดซึ่งแผ่ออกมาจากร่างกายของเหยื่อ  รังสีที่มีความยาวคลื่นน้อยกว่าแสงสีม่วงเรียกว่า “รังสีอุลตราไวโอเล็ต” แม้ว่าเราจะมองไม่เห็น แต่เมื่อเราตากแดดนานๆ ผิวหนังจะไหม้ด้วยรังสีชนิดนี้ นอกจากรังสีอุลตราไวโอเล็ตและรังสีอินฟราเรดแล้ว ยังมีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าประเภทอื่นๆ ซึ่งเรียงลำดับตามความยาวคลื่นได้ดังนี้
 
·       '''รังสีแกมมา (Gamma ray)''' เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นน้อยกว่า 0.01 นาโนเมตร  โฟตอนของรังสีแกมมามีพลังงานสูงมาก กำเนิดจากแหล่งพลังงานนิวเคลียร์ เช่น ดาวระเบิด หรือ ระเบิดปรมาณู เป็นอันตรายมากต่อสิ่งมีชีวิต
 
·       '''รังสีเอ็กซ์ (X-ray)''' มีความยาวคลื่น 0.01 - 1 นาโนเมตร  มีแหล่งกำเนิดในธรรมชาติมาจากดวงอาทิตย์ เราใช้รังสีเอ็กซ์ในทางการแพทย์ เพื่อส่องผ่านเซลล์เนื้อเยื่อ    แต่ถ้าได้ร่างกายได้รับรังสีนี้มากๆ ก็จะเป็นอันตราย
 
·       '''รังสีอุลตราไวโอเล็ต (Ultraviolet radiation)''' มีความยาวคลื่น 1 - 400 นาโนเมตร รังสีอุลตราไวโอเล็ตมีอยู่ในแสงอาทิตย์  เป็นประโยชน์ต่อร่างกาย แต่หากได้รับมากเกินไปก็จะทำให้ผิวไหม้ และอาจทำให้เกิดมะเร็งผิวหนัง
 
·       '''แสงที่ตามองเห็น (Visible light)''' มีความยาวคลื่น 400 – 700 นาโนเมตร   พลังงานที่แผ่ออกมาจากดวงอาทิตย์ ส่วนมากเป็นรังสีในช่วงนี้  แสงแดดเป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญของโลก และยังช่วยในการสังเคราะห์แสงของพืช
 
·       '''รังสีอินฟราเรด (Infrared radiation)''' มีความยาวคลื่น 700 นาโนเมตร – 1 มิลลิเมตร  โลกและสิ่งชีวิตแผ่รังสีอินฟราเรดออกมา ก๊าซเรือนกระจก เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ และไอน้ำ ในบรรยากาศดูดซับรังสีนี้ไว้ ทำให้โลกมีความอบอุ่น เหมาะกับการดำรงชีวิต
 
·       '''คลื่นไมโครเวฟ (Microwave)''' มีความยาวคลื่น 1 มิลลิเมตร – 10 เซนติเมตร ใช้ประโยชน์ในด้านโทรคมนาคมระยะไกล  นอกจากนั้นยังนำมาประยุกต์สร้างพลังงานในเตาอบอาหาร
 
·       '''คลื่นวิทยุ (Radio wave)''' เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นมากที่สุด คลื่นวิทยุสามารถเดินทางผ่านชั้นบรรยากาศได้ จึงถูกนำมาใช้ประโยชน์ในด้านการสื่อสาร โทรคมนาคม
 
=== '''ประโยชน์ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า''' ===
 
==== '''1.ประโยชน์ของคลื่นวิทยุ''' ====
การสื่อสารถือว่าเป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับมนุษย์เรา เรามีการติดต่อสื่อสารกันหลายลักษณะนอกเหนือจากการพูดคุยกัน การใช้วิทยุ โทรทัศน์ โทรศัพท์มือถือ เป็นปัจจัยสำคัญสำหรับมนุษย์ที่จะรับทราบความเป็นไปต่างๆซึ่งอุปกรณ์เหล่านี้จะทำงานได้ต้องอาศัยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เรียกว่า คลื่นวิทยุ
 
'''2.ประโยชน์ของคลื่นไมโครเวฟ'''
 
ได้มีการนำคลื่นไมโครเวฟมาใช้เพื่อตรวจหาตำแหน่ง โดยในช่วงความยาวคลื่นประมาณ 0.5 cm.- 1 m. เป็นเรดาร์จับวัตถุที่เคลื่อนไหว เช่น วัตถุหรือเครื่องบินในอากาศ เป็นต้น ใช้เป็นแหล่งกำเนิดความร้อน เช่น ทำให้อาหารสุกโดยใช้เตาไมโครเวฟ เป็นต้น
 
'''3.ประโยชน์ของรังสีอินฟาเรต'''
 
           มีการนำคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงรังสีอินฟาเรต มาใช้ประโยชน์ในการค้นหาสัตว์ป่าในที่มืดเพื่อการศึกษา ใช้ในการถ่ายรูปในช่วงที่มีเมฆ หมอก หนาทึบหรือทัศนวิสัยไม่ดี ใช้อบอาหารในเตาที่ใช้รังสีอินฟาเรต ใช้ในอุตสาหกรรมอบสี ใช้ในการรักษาโรคผิวหนังบางชนิด
 
'''4.ประโยชน์ของรังสีอัลตาไวโอเลต'''
 
การรับรังสีอัลตาไวโอเลตในปริมาณที่ไม่มากจนเป็นอันตราย จะทำให้เกิดประโยชน์ต่อร่างกายมนุษย์ ในการช่วยสร้างวิตามินดี แต่การรับในปริมาณที่มากเกินไปจะเป็นสาเหตุของการเกิดมะเร็งที่ผิวหนังได้ การนำรังสีอัลตาไวโอเลตมาใช้ประโยชน์ในด้านอื่นๆ มีหลายประการ เช่น การใช้รังสีอัลตาไวโอเลตในการแพทย์โดยใช้ฆ่าเชื้อโรค ทำความสะอาดเครื่องมือแพทย์ ใช้รักษาอาการตัวเหลืองในเด็กทารก ใช้ในอุตสาหกรรมผลิตอาหารโดยนำรังสีอัลตาไวโอเลตมาใช้ฆ่าเชื้อโรค
 
'''5.ประโยชน์ของรังสีเอกซ์'''
 
รังสีเอกซ์เป็นคลื่่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีอำนาจทะลุผ่านสูงจึงสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้หลายด้าน
 
- ใช้ตรวจสอบรอยร้าวของส่วนประกอบสิ่งก่อสร้าง
 
- ใช้ตรวจหาอาวุธหรือระเบิดในกระเป๋าเดินทางบริเวณด่านตรวจคนเข้าเมือง
 
- ใช้ตรวจดูอวัยวะภายในและใช้รักษาโรคมะเร็งหรือใช้ในการศึกษาการจัดเรียงตัวของอะตอมในผลึก
 
'''6.ประโยช์ของรังสีแกมม่า'''
 
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีอันตรายมากที่สุดคือรังสีแกมม่า เนื่องจากเป็นคลื่่นที่มีพลังงานมากที่สุดจึงสามารถทำลุทะลวงสิ่งต่างๆได้ดีแต่เราก็สามารถนำมาใช้ประโยชน์ในทางการแพทย์ได้ เช่น
 
- การใช้รังสีแกมม่าจากการสลายตัวของโคบอลต์ - 60 เพื่อรักษาโรคมะเร็ง
 
- การใช้รังสีแกมม่าจากการสลายตวของไอโอดีน -1-3-1 เพื่อรักษาโรคคอพอก
 
- นำไปใช้ในการตรวจสอบรอยรั่วและรอยร้าวของเครื่องใช้ที่ทำจากโลหะ
 
- ใช้ในการศึกษาการดูดซึมของแร่ธาตุของรากพืชและการสังเคราะห์แสง
 
- ใช้ในการรักษาโรคพืชบางชนิด
 
-ใช้เปลี่ยนแปลงพันธุ์พืช
 
- ใช้ฉายลงบนผลการเกษตรบางชนิดเพื่อให้เก็บรักษาผลผลิตไว้ได้เป็นเวลานาน
 
== ฟิสิกส์ ==
ทฤษฎี
[[ไฟล์:VisibleEmrWavelengths.svg|thumb|แสดงความสัมพันธ์ของความยาวคลื่นของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของความแตกต่างของสีของ[[แสง]] (น้ำเงิน, เขียว, และ แดง) ด้วยสเกลระยะทางในหน่วยไมโครเมตรตามแนวแกน x]]
 
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
 
ธรรมชาติของ “แสง” แสดงความประพฤติเป็นทั้ง “คลื่น” และ “อนุภาค” เมื่อเรากล่าวถึงแสงในคุณสมบัติความเป็นคลื่น เราเรียกว่า “คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า” (Electromagnetic waves) ซึ่งประกอบด้วยสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าทำมุมตั้งฉาก และเคลื่อนที่ไปในอวกาศด้วยความเร็ว 300,000,000 เมตร/วินาที เมื่อเรากล่าวถึงแสงในคุณสมบัติของอนุภาค
เราเรียกว่า “โฟตอน” (Photon) เป็นอนุภาคที่ไม่มีมวล แต่เป็นพลังงาน
 
 
ภาพที่ 1 คุณสมบัติของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
 
 
ความยาวคลื่น (wavelength), ความถี่ (frequency) และความเร็วแสง (speed)
 
= c / f
ความยาวคลื่น = ความเร็วแสง / ความถี่
ความยาวคลื่น () = ระยะห่างระหว่างยอดคลื่น มีหน่วยเป็นเมตร (m)
ความถี่ (f) = จำนวนคลื่นที่เคลื่อนที่ผ่านจุดที่กำหนด ในระยะเวลา 1 วินาที มีหน่วยเป็นเฮิรทซ์ (Hz)
ความเร็วแสง (c) = 300,000,000 เมตร/วินาที (m/s)
 
ตัวอย่างที่ 1: คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากดวงอาทิตย์ มีความยาวคลื่น 500 นาโนเมตร (0.0000005 เมตร) จะมีความถี่เท่าไร
(1 เมตร = 1,000,000,000 นาโนเมตร)
 
= c / f
f = c /
= [ 300,000,000 เมตร / วินาที ]
= 6 x 10^14 เฮิรทซ์
 
สมบัติของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
สมบัติของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
1. ไม่ต้องใช้ตัวกลางในการเคลื่อนที่
2. อัตราเร็วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทุกชนิดในสุญญากาศเท่ากับ 3x108m/s ซึ่งเท่ากับ อัตราเร็วของแสง
3. เป็นคลื่นตามขวาง
4. ถ่ายเทพลังงานจากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่ง
5. ถูกปล่อยออกมาและถูกดูดกลืนได้โดยสสาร
6. ไม่มีประจุไฟฟ้า
7. คลื่นสามารถแทรกสอด สะท้อน หักเห และเลี้ยวเบนได้
 
==ทฤษฎีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของแมกซ์เวลล์==
สนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลง จะเหนี่ยวนำให้เกิดสนามไฟฟ้าขึ้นรอบ ๆ และสนามไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงจะเหนี่ยวนำ ให้เกิดสนามแม่เหล็กขึ้นรอบ ๆ โดยการเหนี่ยวนำจะเกิดอย่างต่อเนื่อง เกิดเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแผ่ออก
ไปคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เรียงลำดับจากความถี่ต่ำสุดไปสูงสุด ได้ดังนี้
คลื่นวิทยุ,คลื่นโทรทัศน์และไมโครเวฟ,รังสีอินฟาเรด
 
==คุณสมบัติ==
1. คลื่นวิทยุ ใช้ในการสื่อสาร
 
1.1 ระบบ A.M ส่งสัญญาณได้ทั้งคลื่นดินและคลื่นฟ้า ( สะท้อนได้ดีท
ี่บรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์)
 
1.2 ระบบ F.M ส่งสัญญาณได้เฉพาะคลื่นดิน
 
2. คลื่นโทรทัศน์และไมโครเวฟ สะท้อนจากผิวโลหะได้ดีในการส่งสัญญาณอาศัยสถานีถ่ายทอดหรือใช้ดาวเทียม และใช้ประโยชน์ในการตรวจหาตำแหน่งวัตถุที่เรียกว่า " เรดาร์"
 
3. รังสีอินฟาเรด มนุษย์รับรู้ในรูปความร้อน( ทางผิวหนัง) ใช้ในรีโมทคอนโทล
 
4. แสง เกิดจากแหล่งที่มีความร้อนสูงสามารถมองเห็น
 
5. รังสีอุลตราไวโอเลต เมื่อกระทบกับสารเรืองแสงจะให้แสงที่มองเห็นได้เมื่อกระทบบรรยากาศโลก
 
6. รังสีเอกซ์ เกิดจากการปลดปล่อยพลังงานของอิเล็กตรอน
 
7. รังสีแกมมา เกิดจากการสลายตัวทางนิวเคลียสมีความถี่สูงกว่ารังสีเอก
147,471

การแก้ไข