elektromagnetisk stråling – Store norske leksikon (original) (raw)

Elektromagnetisk stråling

Elektromagnetisk stråling. Skjematisk fremstilling av spektrum med typiske kilder, navn på strålingen og tallverdier for energier, frekvenser og bølgelengder i vakuum.

Elektromagnetisk stråling er energi som overføres i form av elektromagnetiske bølger. Synlig lys, radiobølger og røntgenstråler er eksempler på elektromagnetisk stråling.

Faktaboks

Uttale

elektromagnˈetisk stråling

Elektromagnetisk stråling brukes også delvis om utsending og forplantning av slike bølger.

Ulike typer

Når en elektrisk ladning akselereres, det vil si at den forandrer sin energitilstand, blir det en forstyrrelse i det elektromagnetiske feltet som omgir den. Da oppstår det elektromagnetiske bølger som beveger seg bort fra ladningen. Disse bølgene kan spenne over et praktisk talt ubegrenset frekvensområde, og strålingen får navn dels etter frekvens eller bølgelengde, dels etter hvordan strålingen brukes og dels etter hvordan den oppstår.

Noen vanlige navn på ulike typer elektromagnetisk stråling:

Synlig lys har bølgelengder fra cirka 0,40 til cirka 0,76 mikrometer.

Hvordan strålingen oppstår

Kortbølget stråling skyldes som regel atomære prosesser, enten forandringer av elektronenes tilstander i atomene og molekylene eller forandringer i atomkjernenes struktur. For eksempel sendes det ut gult lys i en flammeprøve av natrium, og en rekke forskjellige bølgelengder innen det infrarøde, synlige og ultrafiolette området kan produseres av lysdioder og lasere. Røntgenstråler kan sendes ut av eksiterte atomer, men produseres også ofte som bremsestråling, det vil si kraftig oppbremsing eller akselerasjon av elektroner. Gammastråling sendes ut i forbindelse med kjernereaksjoner.

Langbølget stråling (radio- og mikrobølger) sendes ut fra elektroniske svingekretser og antenner og skyldes en samlet bevegelse av de elektriske ladningene i antennen.

Deteksjon

Kortbølget stråling absorberes ved ionisering eller eksitasjon av de enkelte atomene eller molekylene. Den absorberte energien går ofte over til indre energi, og det er da mulig å bestemme strålingsintensiteten ved å måle den absorberte varmemengden (se bolometer, termoelement).

Gamma- og røntgenstråling kan detekteres eller måles med utstyr som bygger på strålenes ioniserende virkning, blant annet geigertellere, ioniseringskammer, tåkekammer, scintillasjonstellere og fotografiske filmer. I røntgen- og ultrafiolettområdet kan også fluorescens brukes.

I dag dominerer halvledere som sensorer for infrarødt lys, synlig lys, ultrafiolett lys og røntgenstråling. Prinsippet er at et innkommende foton slår løs et elektron i materialet, slik at det dannes et fritt elektron og hull. Når elektronet og hullet er i et område med et elektrisk felt, vil de gå til hver sin retning og gi en strøm som kan detekteres av en elektronisk krets. Se halvledere og fotodiode.

Radio- og mikrobølger fanges opp av en antenne, der de frie elektronene i antennen settes i samlet bevegelse av det elektriske feltet i bølgen. Denne strømmen registreres av en elektronisk krets.

Egenskaper

Karakteristisk for all elektromagnetisk stråling er at den har både partikkel- og bølgenatur. Generelt vil fenomener som er forbundet med lysets partikkelnatur dominere ved de korteste bølgelengdene, mens bølgenaturen gjør seg mer gjeldende dess mer langbølget strålingen er.

Mellom forplantningshastigheten c, bølgelengden λ (lambda) og frekvensen f gjelder ligningen c = f · λ.

Til hver frekvens f tilordnes et bestemt energikvant eller foton med energi E = hf, hvor h er Plancks konstant (h = 6,626·10–34 joule/Hz).

For stråling med høyere frekvens enn den til synlig lys kan man ofte registrere de enkelte fotonene. Det er karakteristisk for stråling fra atomære og kjernefysiske prosesser at man bare får sendt ut fotoner enkeltvis. Ved langbølget stråling blir energien til et enkeltfoton stadig mindre og vanskeligere å registrere. Men slik stråling sendes vanligvis ut fra elektroniske kretser som kontinuerlige bølgetog, og man vil i de fleste tilfeller være mer interessert i hele bølgetoget enn i det enkelte fotonet.