Elektromagnetno zračenje je sprega električnog i magnetnog polja, koja se prostire kroz prostor brzinom svetlosti.
Elektromagnetni talasi
Elektromagnetni talasi se sastoje od električnog i magnetnog polja, koja osciluju u međusobno normalnim ravnima i prostiru se kroz prostor brzinom svetlosti. Brzina svetlosti iznosi 300 000 km/s za vakuum, što znači da bi svetlost mogla da obiđe zemaljsku kuglu gotovo osam puta za jednu sekundu. Elektromagnetnim talasima nije neophodna materijalna sredina za propagaciju (prostiranje) – oni su materija sami po sebi.
Svaka naelektrisana čestica, koja se kreće ubrzano, emituje elektromagnetno zračenje. Elektroni koji se kreću odgovarajućim ritmom u nekom provodniku, emituju elektromagnetno zračenje, koje se menja u istom ritmu. Takav provodnik zrači elektromagnetne talase i predstavlja antenu – transmiter.
Po principu elektromagnetne indukcije, u provodniku zahvaćenom elektromagnetnim zračenjem će se indukovati električna struja, koja se menja u istom ritmu kako se menja i elektromagnetno zračenje. Takav provodnik je prijemna antena.
Elektromagnetni talasi se nalaze svuda oko nas i uglavnom potiču od izvora koje je kreirao čovek. Tu spadaju elektromagnetni talasi koji potiču od mobilnih telefona, radio i TV stanica, WiFi rutera, mikrotalasnih pećnica, radara, rentgen aparata itd. Osim ovih izvora postoje i prirodni izvori elektromagnetnog zračenja, kako na Zemlji tako i u Svemiru. Ovi izvori predstavljaju prirodno pozadinsko zračenje.
Elektromagnetna zračenja ne spadaju u jonizujuća zračenja, koja mogu da izazovu oštećenja tkiva, ali zračenja visokih energija ovog tipa su opasna za živi svet putem indirektnih jonizujućih efekata.
Spektar elektromagnetnog zračenja
Elektromagnetno zračenje ostvaruje različite efekte u interakciji sa materijom, zavisno od energije koju poseduje. U skladu sa tim efektima je spektar elektromagnetnog zračenja podeljen u nekoliko grupa: radio talasi, mikro talasi, infracrvena svetlost, vidljiva svetlost, ultraljubičasta svetlost X i gama zraci.
Radio talasi
Radio talasi imaju najveće talasne dužine (a najmanje energije), u rasponu od nekoliko stotina metara do nekoliko milimetara (talasne dužine veće od nekoliko stotina metara ne dospevaju do površine zemlje). Pošto je energija ovog zračenja manja od najmanjeg “paketića” energije koji može da primi bilo koja čestica, radio zračenje slabo “interaguje” (međudeluje) sa materijom zbog čega prolazi bez većih smetnji kroz zidove i druge ne-metalne objekte. U metalu postoje slobodni elektroni koji pod dejstvom radio talasa počinju usmereno da se kreću i indukuju neku struju u provodniku – antena. Ova karakteristika je i opredelila osnovnu namenu radio talasa – bežične komunikacije: radio, TV, WiFi …
Mikrotalasi
Mikrotalasi su deo elektromagnetnog spektra čije su talasne dužine reda veličine milimetra. Energija mikrotalasa ima vrednosti koju mogu da apsorbuju (upiju) dipolni molekuli (pomereno + u odnosu na – naelektrisanje) u tečnostima. Na ovaj način se pojačava termičko kretanje molekula, što se odražava na povećanje temperature. Ovaj princip je iskorišćen za konstrukciju mikrotalasnih pećnica, koje greju hranu u celoj zapremini, a ne direktnim prenosom toplote od površine ka unutra.
Infracrveni talasi
Infracrveni talasi su nosioci toplotnog zračenja. Talasne dužine infracrvenog zračenja prostiru se od 1 mm do 750 nm. Infracrveno zračenje može da navede molekule da pojačaju vibraciono i rotaciono kretanje, te ga materija apsorbuje povećavajući svoj toplotni sadržaj. Zagrejane supstance emituju infracrveno zračenje, oslobađajući se na taj način viška energije, zbog čega se smanjuje intenzitet vibracionog i rotacionog kretanja molekula (hlađenje). Neke životinje (zmije) imaju sposobnost detekcije infracrvenog zračenja što im omogućuje lov na toplokrvne životinje i u mraku. “Night vision” naprave su detektori infracrvenog zračenja koji sliku iz domena infracrvenih talasa prebacuju u vidljivi deo spektra, te se mogu koristiti za osmatranje izvora toplote i noću. Našli su primenu u vojsci i policiji.
Vidljiva svetlost
Vidljiva svetlost je deo spektra koji možemo opaziti čulom vida. Talasne dužine vidljive svetlosti imaju vrednosti od 380 nm do 760 nm. Svaka talasna dužina je jedna boja, te talasi većih talasnih dužina ostavljaju utisak crvene boje, dok smanjenjem talasnih dužina doživljaj boja prelazi preko narandžaste, žute, zelene i plave do ljubičaste boje. Ovo se jasno može videti kada se sunčeva svetlost prelama na zaostalim kapljicama kiše u vazduhu i kreira prirodnu pojavu koju nazivamo duga. Energija vidljive svetlosti je dovoljna da pobudi elektrone u molekulima i atomima da promene svoje energetsko stanje (pređu na viši energetski nivo), na čemu počiva hemija ljudskog oka, koja nam omogućuje da “vidimo” svetlost.
Ultraljubičasti talasi
Ultraljubičasti talasi su deo elektromagnetnog spektra čije talasne dužine leže u oblasti između vidljive svetlosti i X zračenja (380 nm -100 nm). Sunce emituje oko 10%, od ukupnog zračenja, u oblasti ultraljubičaste svetlosti. Energije ovog zračenja mogu da izazovu jonizaciju atoma i na taj način im značajno promene osobine i ponašanje. Ultraljubičasto zračenje je odgovorno i za kidanje međumolekulskih veza, destrukciju tkiva i DNK. Tek je formiranje slobodnog kiseonika i ozonskog omotača u atmosferi, koji apsorbuje ultraljubičasto zračenje, omogućilo razvoj života na kopnu. Sposobnost ultraljubičastog zračenja da uništava ćelijski sadržaj se danas koristi kao osnov za sterilizaciju medicinskih instrumenata kod određenih vrsta sterilizatora. Sa druge strane, ovo zračenje je odgovorno za nastanak promena boje kože pri sunčanju kao i oštećenje iste. Ultraljubičasto zračenje je najčešći uzrok raka kože.
X i γ (gama) zračenje
X i γ (gama) zračenje ima talasne dužine čije su vrednosti manje od 100 nm. Jednim delom se preklapaju po talasnim dužinama, ali se razlikuju po mestu nastanka. Ishodište X zraka je atom dok gama zračenje potiče iz jezgra atoma. imaju sposobnost jonizacije atoma, izbijajući čak i čvrsto vezane elektrone. Upravo zbog velike energije slabo interaguju sa molekulima i atomima u celini, te imaju veliku prodornost. Ovo zračenje prolazi kroz meka tkiva uz male gubitke, dok kroz kosti prolazi teže. Ova osobina je iskorišćena za dobijanje slika skeleta i unutrašnjih organa u medicinskoj dijagnostici. Velika sposobnost jonizacije i destrukcije tkiva koristi se u medicinskoj terapiji za uništavanje ćelija raka.