Izvorni kod stranice Elektromagnetsko zračenje

[[Datoteka:Onde electromagnetique.svg|thumb|400p|Elektromagnetni val se može prikazati kao samošireći [[Transverzalni val|transverzalno oscilujući val]] električnog i magnetnog polja. [[Električno polje]] je u okomitoj ravni ''(<span style="color:blue;">plavo</span>)'' a [[Magnetno polje|magnetno]] u vodoravnoj ''(<span style="color:red;">crveno</span>)''. Električno i magnetno polje su uvek u [[Faza|fazi]] i pod [[Prav ugao|pravim uglom]].]]
{{Elektromagnetizam}}

'''Elektromagnetno zračenje''' označava [[val]]ove (ili [[foton]]e) [[elektromagnetno polje|elektromagnetnog polja]], koji se šire prostorom noseći elektromagnetnu energiju zračenja.<ref>*{{cite book | author=Purcell and Morin, Harvard University. | title=Electricity and Magnetism, 820p| edition= 3rd | publisher= Cambridge University Press, New York| year = 2013 | isbn= 978-1-107-01402-2}} p 430: "These waves... require no medium to support their propagation. Traveling electromagnetic waves carry energy, and... the ''Poynting'' vector describes the energy flow...;" p 440: ... the electromagnetic wave must have the following properties: 1) The field pattern travels with speed c (speed of light); 2) At every point within the wave... the electric field strength E equals "c" times the magnetic field strength B; 3) The electric field and the magnetic field are perpendicular to one another and to the direction of travel, or propagation."</ref> '''Elektromagnetni val''' je sinhronizovano [[titranje]] električnog i magnetnog polja, koje se kroz [[prazan prostor]] širi [[Brzina svjetlosti|brzinom svetlosti]].

Na osnovu [[Valna dužina|valne dužine]] u [[Elektromagnetski spektar|spektru zračenja]] razlikujemo [[radio-talasi|radio-talase]], [[Infracrvena svetlost|infracrvene zrake]], [[vidljivi spektar|vidljivu svetlost]], [[Rendgenski zraci|rendgentske zrake]] i [[gama zraci|gama zrake]]. Elektromagnetno zračenje može se interpretirati dvojako, [[Valno-čestični dualizam|kao val ili čestica]]. Čestice koje kvantifikuju elektromagnetno zračenje su [[foton]]i.{{sfn|Hecht|2001|pp=}}{{sfn|Serway|Jewett|2004|pp=}}

[[Elektromagnetno polje]] nastaje usled promene brzine kretanja [[Naelektrisanje|naelektrisanja]]. Nastanak električnog i magnetnog polja i njihovu povezanost objašnjavaju [[Maxwellove jednačine]].

Elektromagnetno zračenje nosilac je [[elektromagnetna sila|elektromagnetne sile]].

== Historija ==
[[Datoteka:James Clerk Maxwell.png|mini|[[Džejms Klerk Maksvel|Džejms Maksvel]]]]

Tokom [[18. vek]]a, [[Tomas Jang]] je izmerio [[valna dužina|talasnu dužinu]] svetlosti, [[Vilijam Gilbert]] je otkrio polarnost [[magnet]]a<ref name="Heathcote">{{cite journal|last=Heathcote|first=Niels H. de V. |doi=10.1080/00033796700203316 |volume=23 |issue=4 |title = The early meaning of ''electricity'': Some ''Pseudodoxia Epidemica'' – I |journal=[[Annals of Science]] |year=1967|pages=261 | issn=0003-3790 }}</ref> i brojni istraživači su eksperimentisali s novim otkrićem – elektricitetom. Sredinom [[19. vek]]a [[svetlost]], [[magnetizam]] i [[elektricitet]] su još uvek predstavljali veliki izazov.

=== Maksvelove jednačine ===
{{main| Maksvelove jednačine}}
Početkom 1860-ih [[Džejms Klerk Maksvel|Maksvel]] objavljuje [[Maxwellove jednadžbe|svoje jednačine]], koje izražavaju povezanost [[električno polje|električnog]] i [[magnetsko polje|magnetskoga polja]]. [[Maksvelove jednačine]] obuhvataju od ranije poznate zakone, objedinjene u skladu sa [[jednadžba kontinuiteta|jednadžbom kontinuiteta]]: [[Gaussov zakon električnoga polja]], [[Gaussov zakon magnetskoga polja]], [[Faradejev zakon indukcije]] i [[Amperov zakon]]. Maksvel je teoretski predvideo elektromagnetne valove, pokušavajući da objasni efekte električne [[Elektromagnetska indukcija|indukcije]] u magnetnim poljima i obratno. Po njemu, elektromagnetni valovi nastaju zato što:
* promenljivo [[magnetno polje]] ''B'' stvara promenljivo [[električno polje]] ''E'',
* promenljivo električno polje ''E'' stvara promenljivo magnetno polje ''B''.

Iz Maksvelovih jednačina sledi niz uzajamnih promena [[električno polje|električnih polja]] koje se prostiru prostorom kao elektromagnetni valovi. Ti ''lanci'' [[električno polje|električnih]] i [[magnetno polje|magnetnih polja]] mogu se odvojiti od [[naelektrisanje|naboja]] i [[električna struja|struje]] te se slobodno širiti prostorom u vidu talasa. Oni traju i nakon što se ukloni njihov izvor, slično valovima koji se šire vodom nakon pada kamena.

Maksvel je uvideo vezu između [[svetlost]]i i elektromagnetnih valova, zaključivši da se elektromagnetni valovi šire istom [[Brzina svetlosti|brzinom]] kao i valovi [[svetlost]]i i da imaju ista svojstva.

=== Hercovi eksperimenti ===

Krajem 1880-ih godine valjanost Maksvelove teorije potvrdio je nemački fizičar [[Hajnrih Rudolf Herc|H. R. Herc]], koji je uspio da eksperimentalno pokaže postojanje elektromagnetnih talasa.<ref>{{Cite book|author=Hertz, H.R|title=Electric waves: being researches on the propagation of electric action with finite velocity through space|url=|publisher=Cornell University Library|location=Ithaca, New York|year=1893|isbn=978-1-4297-4036-4|pages=}}</ref><ref>Hertz, H. R.(1899) ''The Principles of Mechanics Presented in a New Form'', London, Macmillan, with an introduction by Hermann von Helmholtz (English translation of ''Die Prinzipien der Mechanik in neuem Zusammenhange dargestellt'', Leipzig, posthumously published in 1894).</ref> On je odaslao radio-talase jednostavnom [[oscilator|oscilacijom]] električne struje kroz provodnik (time demonstriravši primitivan oblik [[Antena|antene]]). Pri tom se služio aparatom za proizvodnju oscilacija koji se zove [[oscilator]]. Taj se oscilator sastoji od dve metalne šipke koje na svojim unutarnjim krajevima imaju metalne kuglice. Te su kuglice spojene s [[prigušnica|prigušnicom]] koji ih naelektriše. Kada između kuglica preskoči električna iskra, nastaju električne oscilacije. U [[iskrište|iskrištu]] je [[električna struja]] najjača, a na krajevima šipki jednaka je nuli.

[[Datoteka:Hertz first oscillator.png|mini|upright=3|center|Za dokaz elektromagnetnih talasa služi aparat koji se zove Hercov [[rezonator]]: sastoji se od dve [[Bakar]]ne [[doušnici (TV serija)|žice]], svaka [[duljina|duljine]] 1 [[metar]], koje se završavaju [[cink]]ovim [[kugla]]ma [[prečnik]]a 300 [[milimetar]]a.]]

Za dokaz elektromagnetnih talasa služi [[Rezonancija (fizika)|rezonator]], koji se takođe sastoji od dve ravne šipke na čijim se unutarnjim krajevima nalaze kuglice. Da bi prilagodio rezonanciju, Herc je menjao [[električni kapacitet]] rezonatora produžujući ili skraćujući dužinu šipki. Kada je rezonator u rezonanciji s oscilatorom i s njime paralelan, između kuglica rezonatora preskaču električne iskre.<ref>Velimir Kruz: "Tehnička fizika za tehničke škole", "Školska knjiga" Zagreb, 1969.</ref>

Hercov eksperiment je u znatnoj meri pomogao razumevanju [[elektromagnetski spektar|elektromagnetnog spektra]], i pružio je dokaz da se valovi mogu stvarati i širiti kroz prostor.{{sfn|Bodanis|2006|pp=}}

== Svojstva ==
[[Datoteka:Wellenlaenge.png|mini|[[Valna dužina]] je rastojanje na kojem se oblik vala ponavlja.]]

[[Datoteka:Dipole receiving antenna animation 6 800x394x150ms.gif|mini|desno|Način rada polutalasne [[dipol]]ne [[antena|antene]] koja dobija [[energija|energiju]] od [[radio-valovi|radio-talasa]]. [[Električno polje]] talasa ''(<span style="color:green;">E, zeleno</span>)'' potiskuje [[elektron]]e u anteni nazad i napred ''(crne strelice)'', stvarajući na krajevima antene pozitivni ili negativni [[naboj]]. Budući da je dužina antene polovina [[valna dužina|dužine]] [[radio-valovi|radio vala]], ona stvara [[Stajaći val|stajaće talase]] [[električni napon|napona]] ''(<span style="color:red;">V, crveno</span>)'' i [[električna struja|struje]] u anteni. Ta oscilujuća struja koja teče napred-nazad putuje dolje do prenosne linije kroz radio prijamnik (prikazan [[otpornik]]om ''R'').]]

Elektromagnetni valovi imaju četiri važna svojstva:
# Za razliku od ostalih valova koji se šire nekim sredstvom, elektromagnetni se mogu širiti [[vakuum]]om.
# Oscilujuća [[električno polje|električna]] i [[magnetno polje|magnetna polja]] u linearno [[Polarizacija|polarizovanom]] elektromagnetnom talasu su u [[Faza|fazi]].
# Smerovi električnog i magnetnog polja u talasu su međusobno normalni (okomiti) i oba su normalna na smer širenja talasa, što ih čini [[Transverzalni val|transverzalnim]].
# Brzina talasa zavisi samo od električnih i magnetnih svojstva medija, ne od [[amplituda]] elektromagnetnog polja.

Na putu kojem se elektromagnetni talase šire nisu neophodne oscilujuće čestice nekog medija, nego pri širenju elektromagnetnog talasa osciluju električna i magnetna polja. Elektromagnetne talase stvara [[naelektrisanje]] koje se kreće [[Ubrzanje|ubrzano]]. Ako električni naboj osciluje, on emituje kontinuirani elektromagnetni val, a ako ima samo kratkotrajnu akceleraciju, tada emituje pulsni elektromagnetni val.

=== Nastanak ===

Svako [[naelektrisanje]] promenom brzine kretanja generiše [[elektromagnetno polje]]. Osobine elektromagnetnog vala direktno su vezane za dinamiku promene naelektrisanja. Ako naelektrisanje osciluje, generisani elektromagnetni val će imati istu [[učestalost]] oscilovanja.

Ako se u nekoj tački prostora stvori promjenljivo magnetno polje ono će u susednoj tački indukovati vrtložno električno polje, koje je takođe promjenljivo. Ono će indukovati vrtložno magnetno polje, a ovo vrtložno električno polje, itd. Na taj način nastaje proces širenja promjenljivog elektromagentskog polja kroz prostor odnosno elektromagnetni val.

Kao što oscilujuća struja u provodniku može proizvesti elektromagnetni val, takav val takođe može u provodniku indukovati električnu struju iste oscilacije, tako omogućujući protok informacije od emitora ka prijemniku, što je osnov svih bežičnih komunikacija. U [[vakuum]]u se elektromagnetni valovi prostiru [[Brzina svjetlosti|brzinom svetlosti]], dok se pri prolasku kroz gasove ili tečnosti delovi spektra mogu apsorbovati, odnosno rasuti pri haotičnom kretanju čestica usled efekta [[Ekscitacija atoma|ekscitacije atoma]], pri čemu val prestaje da se kreće pravolinijski pa deluje da se kreće sporije od svetlosti.

[[Električno pražnjenje|Atmosferska pražnjenja]] izazivaju jake elektromagnetne talase.

=== Širenje ===

[[Datoteka:Electromagneticwave3Dfromside.gif|mini|Elektromagnetni valovi]]

[[Elektromagnetno polje]] se širi putem elektromagnetnih valova. [[Električna struja]] proizvodi u svojoj okolini [[magnetno polje]]. Međutim, ako se u [[Električna kola|strujnom kolu]] menjaju [[električni napon]] ili struja, pojavljuju se elektromagnetni valovi, koji se šire prostorom.<ref>''Elektromagnetski valovi'', [http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=17633] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2017.</ref> Električno i magnetno polje uzajamno deluju. Promenljivo magnetno polje proizvodi električno, a promenljivo električno polje – magnetno. Proces uzajamnog proizvođenja električnog i magnetnog polja širi se [[brzina svetlosti|brzinom svetlosti]], i naziva se elektromagnetnim valom u širem smislu. Ako električna struja [[Harmonijski oscilator|harmonijski osciluje]] određenom [[frekvencija|frekvencijom]], elektromagnetno je polje [[Sinus (trigonometrija)|sinusno]] s istom frekvencijom, a u prostoru nastaje valni učinak. To je elektromagnetni val u užem smislu.

Ako se valni učinak širi brzinom ''v'', a polje se menja frekvencijom ''ν'', odgovarajuća dužina talasa ''λ'' iznosi:

<math> \lambda = \frac{v}{\nu} </math>.

Sredstvo koje ispunjava prostor se opire prodiranju talasa. Zato se val u sredstvu širi manjom brzinom nego u praznom prostoru. Ako je brzina elektromagnetnog talasa u vakuumu ''c<sub>0</sub>'', a u prostoru ispunjenom nekim sredstvom ''c'', njihov odnos određuje [[indeks prelamanja]]:

<math> n = \frac{c_0}{c} </math>

Ako je sredstvo [[Specifična električna provodljivost|električno provodno]], u njemu pod uticajem elektromagnetnih talasa nastaje električna struja, a val gubi na energiji i prigušuje se. Nastala struja proizvodi sa svoje strane nove valove te nastaje zbirni valni učinak, koji se širi manjom brzinom nego u sredstvu bez gubitaka. U provodnim sredstvima mora se razlikovati brzina širenja procesa stvaranja talasa ili brzina [[Valna fronta|čela talasa]] (grupna brzina) od brzine talasnog učinka (fazna brzina). Čelo talasa širi se uvek brzinom svetlosti, a fazna je brzina manja ako sredstvo troši energiju talasa, te njegove [[amplituda|amplitude]] opadaju. Udaljenost na kojoj se one smanje na 37% svog prvotnog iznosa zove se dubina prodiranja talasa. Ona zavisi od svojstava sredstva i od frekvencije. Dubina prodiranja televizijskog talasa u morskoj vodi iznosi tek nekoliko centimetara.

Kada val dođe na granicu između dva sredstava, delom se [[Refleksija|reflektuje]] nazad u prvo sredstvo, a delom nastavlja širenje u drugom sredstvu. Na električno provodnim pločama dolazi do totalne [[refleksija|refleksije]] talasa. Svojstvo refleksije talasa koristi se u izradi talasnih reflektora, na čemu se zasniva i rad [[radar]]a.

Elektromagnetni valovi iskorištavaju se za prenos različitih signala na daljinu. U emisijskim uređajima proizvode se promenljive električne struje koje prolaze kroz provodnike te tako stvaraju elektromagnetne talase. Prvi je [[Nikola Tesla]] primenio [[antena|antenu]] u emisijskom uređaju.

=== Sredstvo ===
{{main|Etar (fizika)}}
U fizici se dugo raspravljalo pitanje nosioca elektromagnetnih talasa. Ranije se smatralo da je nosilac tih talasa hipotetična materija, [[Etar (fizika)|eter]], koji ispunjava čitav [[svemir]]. Dalji razvoj [[nauka|nauke]] je potpuno odbacio tu [[hipoteza|hipotezu]]. Ta bi, naime, materija morala da ima čudna svojstva, to jest ona bi morala da bude savršeno kruta, a ipak bi se kroz nju kretala sva [[nebesko telo|nebeska tela]] bez ikakvog otpora. Osim toga morala bi biti i savršeno [[elastičnost|elastična]]. Danas se smatra da za elektromagnetne talase nije neophodan bilo kakav materijalni nosilac, i da su to samo [[Period oscilovanja|periodične]] promene određenog fizičkog stanja u prostoru. Njihov je nosilac sam [[prostor]], u kome se te promene zbivaju.

=== Spektar ===
{{main|Elektromagnetski spektar|Svetlost}}
[[Datoteka:Spectre.svg|mini|desno|[[Elektromagnetni spektar]] sa izdvojenim valnim dužinama svetlosti]]
[[Val (fizika)|Valovi]] [[svetlost]]i i elektromagnetni valovi imaju ista osnovna svojstva i šire se istom brzinom. Između njih nema nikakve razlike u fizičkim svojstvima, već se samo razlikuju u talasnoj dužini, odnosno frekvenciji. [[Difrakcija]], [[interferencija]] i [[polarizacija]] su pokazali da je svetlost [[transverzalni val]]. Kod elektromagnetnog talasa električno [[Oscilator|oscilovanje]] je normalno na magnetno, pa se te dve promene šire u prostor normalno (okomito) na smer svoga kretanja. Prema tome i elektromagnetni val takođe transverzalno osciluje. Eksperimenti pokazuju da električne promene u elektromagnetnom talasu deluju na [[fotografija|fotografsku ploču]] i na vidni živac u našem oku, pa imamo [[Ljudska čula|osećaj]] svetla. Sve to upućuje zaključak da su valovi svetlosti, kao i infracrveni, ultraljubičasti, rendgenski i gama zraci takođe elektromagnetni valovi, samo drukčije dužine. Od valne dužini zavise njihova posebna svojstva. Svi valovi raspoređeni po svojoj talasnoj dužini čine [[elektromagnetni spektar]].

== Povezano ==
* [[Svetlost]]
* [[Elektromagnetski spektar]]
* [[Osnovne sile]]

== Reference ==
{{reflist|30em}}

== Literatura ==
{{refbegin|2}}
* {{Cite book|ref=harv|last=Bodanis|first=David|title=Electric Universe: How Electricity Switched on the Modern World.|url=https://archive.org/details/electricuniverse0000boda_a1q6|publisher=Three Rivers Press|location=New York|year=2006|isbn=978-0-307-33598-2|pages=}}
* {{Cite book|ref=harv|last=Feynman|first=Richard|authorlink=Ričard Fajnman|title = The Feynman Lectures on Physics Vol II |publisher=Addison Wesley Longman |year=1970|isbn=978-0-201-02115-8 |url=http://www.feynmanlectures.caltech.edu/II_01.html}}
* {{Cite book|ref=harv|last=Hecht|first = Eugene| title = Optics | edition = 4th| publisher = Pearson Education|year=2001|isbn=978-0-8053-8566-3|pages=}}
* {{Cite book|ref=harv|last=Tipler|first = Paul| title = Physics for Scientists and Engineers: Electricity, Magnetism, Light, and Elementary Modern Physics |url=https://archive.org/details/physicsforscient0002tipl| edition = 5th| publisher = W. H. Freeman|year=2004|isbn=978-0-7167-0810-0|pages=}}
* {{Cite book|ref=harv|last=Reitz|first=John|last2=Milford|first2=Frederick|last3=Christy|first3=Robert| title = Foundations of Electromagnetic Theory | edition = 4th| publisher = Addison Wesley|year=1992|isbn=978-0-201-52624-0|pages=}}
* {{Cite book|ref=harv|last=Jackson|first=John David|last2=Jackson|first=J. D.| title = Classical Electrodynamics |url=https://archive.org/details/classicalelectro0000jack_e8g9| edition = 3rd| publisher = John Wiley & Sons|year=1999|isbn=978-0-471-30932-1|pages=}}
* {{Cite book|ref=harv|last=Taflove|first=Allen|last2=Hagness|first2=Susan C. |lastauthoramp=yes | title = Computational Electrodynamics: The Finite-Difference Time-Domain Method, 3rd ed | publisher=Artech House Publishers|year=2005|isbn=978-1-58053-832-9|pages=}}
* {{Cite book|ref=harv|last=Iskander|first=Magdy F.| title = Electromagnetic Fields & Waves}}
* {{Cite book|ref=harv|last=Pain|first=H. J.| title = The Physics of Vibrations and Waves | publisher=John Wiley & Sons|year=1971|isbn=978-0-471-65761-3|pages=}}
{{refend}}

== Vanjske veze ==
{{Commonscat|Electromagnetic radiation}}
* [http://www.lightandmatter.com/html_books/0sn/ch11/ch11.html Electromagnetism] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20110603233123/http://www.lightandmatter.com/html_books/0sn/ch11/ch11.html |date=2011-06-03 }} – a chapter from an online textbook
* [http://www.physnet.org/modules/pdf_modules/m210.pdf '' Electromagnetic Waves from Maxwell's Equations ''] on [http://www.physnet.org Project PHYSNET].
* [http://www.britannica.com/science/electromagnetic-radiation ''Encyclopedia Britannica'' Electromagnetic Radiation]

{{Historija fizike}}
{{Spektar}}
{{normativna kontrola}}

[[Kategorija:Elektrotehnika]]
[[Kategorija:Elektromagnetizam]]
[[Kategorija:Elektromagnetna radijacija]]