คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า_10

คลื่นแม่เหล็ก
ไฟฟ้า

electromagnetic wave

นางสาวรัตติกาล คำเติ๊ก ม.6/2 เลขที่16

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

เกิดจากการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า
(Electromagnetic disturbance)โดยการทำให้สนามไฟฟ้า
หรือสนามแม่เหล็กมีการเปลี่ยนแปลงเมื่อสนามไฟฟ้ามีการเปลี่ยนแปลงจะ
เหนี่ยวนำให้เกิดสนามแม่เหล็กหรือถ้าสนาม
แม่เหล็กมีการเปลี่ยนแปลงก็จะเหนี่ยวนำให้เกิดสนามไฟฟ้าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
เป็นคลื่นตามขวางประกอบด้วยสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่มีการสั่นใน
แนวตั้งฉากกันและอยู่บนระนาบตั้งฉากกับทิศการเคลื่อนที่ของคลื่น
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นคลื่นที่เคลื่อนที่โดยไม่อาศัยตัวกลางจึงสามารถเคลื่อนที่
ในสุญญากาศได้

นอกจากนักวิทยาศาสตร์จะแบ่งประเภทของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าโดยใช้
ความยาวคลื่นเป็นตัวกำหนดแล้วแต่บางครั้งในวงการวิทยุโทรคมนาคมเรานิยม
ใช้ความถี่ของคลื่นเป็นตัวกำหนดเนื่องจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทุกประเภทเดินทาง
โดยไม่ต้องใช้ตัวกลางด้วยความเร็วคงที่ 300,000,000 เมตร/วินาที
เราสามารถคำนวณหาค่าความถี่ได้โดย
ใช้สูตร

λ=c/f
ความยาวคลื่น = ความเร็วแสง / ความถี่
ความยาวคลื่น (λ) = ระยะห่างระหว่างยอดคลื่น มีหน่วยเป็นเมตร (m)
ความถี่ (f) = จำนวนคลื่นที่เคลื่อนที่ผ่านจุดที่กำหนด

ในระยะเวลา 1 วินาที มีหน่วยเป็นเฮิรทซ์ (Hz)
ความเร็วแสง (c) = 300,000,000 เมตร/วินาที (m/s)

แสง คือ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
(Electromagnetic waves เรียกย่อๆ ว่า EM)
ซึ่งประกอบด้วย สนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า
เคลื่อนที่ทำมุมตั้งฉากกัน ระยะทางระหว่างยอด
คลื่นหนึ่งถึงยอดคลื่นถัดไปเรียกว่า ความยาวคลื่น

(Wavelength)

แสงที่ตามองเห็น(Visiblelight)เป็นส่วนหนึ่งของ
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ในช่วงคลื่น 400 – 700 นาโนเมตร
(1 nm = 10-9 m หรือ 1/พันล้านเมตร) หากนำแท่งแก้วปริซึม
มาหักเหแสงอาทิตย์เราจะเห็นว่าแสงสีขาวถูกหักเหออกเป็นสี
ม่วง คราม น้ำเงิน เขียว เหลือง แสด แดง คล้ายกับสีของ
รุ้งกินน้ำเรียกว่า “สเปกตรัม” (Spectrum) แสงแต่ละสีมี
ความยาวคลื่นแตกต่างกัน สีม่วงมีความยาวคลื่นสั้นที่สุด
(400 nm) สีแดงมีความยาวคลื่นมากที่สุดนอกจากแสงที่ตาม
องเห็นแล้วยังมีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดอื่นๆเรียงตามขนาด
ความยาวคลื่นจากน้อยไปมาก
ได้แก่
• รังสีแกมมา (Gamma ray) ความยาวคลื่นน้อยกว่า
0.01 nm
• รังสีเอ็กซ์ (X-ray) มีความยาวคลื่น 0.01 - 1 nm
• รังสีอุลตราไวโอเล็ต (Ultraviolet radiation)
มีความยาวคลื่น 1 - 400 nm
• แสงที่ตามองเห็น (Visible light) มีความยาวคลื่น
400 – 700 nm
• รังสีอินฟราเรด (Infrared radiation) มีความยาวคลื่น
700 nm – 1 mm
• คลื่นไมโครเวฟ (Microwave) มีความยาวคลื่น 1 mm –
10 cm
• คลื่นวิทยุ (Radio wave) ความยาวคลื่นมากกว่า 10 cm

ชุดการทดลองของแฮทซ์ประกอบด้วยขั้วไฟฟ้ารูปทรงกลม 2 ขั้ว
ต่อกับแหล่งโวลเตจสลับ ซึ่งทำให้ประจุแกว่งกวัดไปมาได้ในช่วงเวลา

สั้นๆและทำให้เกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่ประมาณ109 Hz แฮทซ์
ตรวจวัดคลื่นที่เกิดขึ้นที่ระยะห่างออกไปด้วยห่วงเส้นลวด โดยเมื่อสนาม
แม่เหล็กที่กำลังเปลี่ยนในคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าผ่านห่วงจะทำให้เกิดอีเอ็ม
เอฟในห่วงได้นอกจากนั้นแฮทซ์ยังสร้างคลื่นนิ่งของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
จากนั้นวัดระยะห่างระหว่างบัพที่ติดกันทำให้หาความยาวคลื่นได้
เนื่องจากทราบความถี่ที่ใช้สร้างคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าดังนั้นจึงคำนวณหา
อัตราเร็วของคลื่นได้จาก

สมการ
อัตราเร็ว = (ความยาวคลื่น)(ความถี่) ด้วยวิธีนี้แฮทซ์จึงยืนยันได้ว่า
อัตราเร็วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีค่าเท่ากับอัตราเร็วแสงนี่เป็นการยืนยัน
คำทำนายทางทฤษฎีของแมกซ์เวลล์ความถี่ในระบบเอสไอจึงกำหนดให้ใช้
หน่วยเป็นเฮิรตซ์ซึ่งใช้แทนหน่วยรอบต่อวินาทีเพื่อเป็นเกียรติแก่นัก
ฟิสิกส์ชาวเยอรมัน

ความยาวช่วงคลื่นและความเข้มของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของแหล่ง
กำเนิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น ดวงอาทิตย์ มีอุณหภูมิ 6,000 K จะแผ่พลังงานใน
ช่วงคลื่นแสงมากที่สุด วัตถุต่างๆบนพื้นโลกส่วนมากจะมีอุณหภูมิประมาณ 300 K
จะแผ่พลังงานในช่วงอินฟราเรดความร้อนมากที่สุดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเมื่อเดินทาง
ผ่านชั้นบรรยากาศ จะถูกโมเลกุลอากาศและฝุ่นละอองในอากาศดูดกลืน และขวาง
ไว้ทำให้คลื่นกระเจิงคลื่นออกไปคลื่นส่วนที่กระทบถูกวัตถุจะสะท้อนกลับและเดิน

ทางผ่านชั้นบรรยากาศมาตกสู่อุปกรณ์วัดคลื่น

เราสามารถนำความยาวของ
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าต่างๆ
มาเปรียบเทียบกับขนาดของสรรพ
สิ่งบนโลก คลื่นแสงที่ตามมนุษย์
มองเห็นมีขนาดความยาวคลื่นเท่า
โปรโตซัว คลื่นที่มีขนาดเล็กหรือ
ใหญ่กว่านี้ไม่อาจมองเห็นด้วยตา
ได้ แต่อาจรับรู้ด้วยประสาทสัมผัส
เช่นถ้ารังสีอินฟราเรดทำให้เกิด
ความอบอุ่นรังสีอัลตราไวโอเล็ต
ทำให้ผิวหนังไหม้

สมบัติของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ า

1.ไม่ต้องใช้ตัวกลางในการเคลื่อนที่
2.อัตราเร็วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ าทุกชนิดใน
สุญญากาศเท่ากับ 3x10⁸m/s ซึ่งเท่ากับ อัตราเร็ว
ของแสง
3.เป็นคลื่นตามขวาง
4.ถ่ายเทพลังงานจากที่หนึ่ งไปอีกที่หนึ่ ง
5.ถูกปล่อยออกมาและถูกดูดกลืนได้โดยสสาร
6.ไม่มีประจุไฟฟ้ า
7.คลื่นสามารถแทรกสอด สะท้อน หักเห
และเลี้ยวเบนได้

สมบัติของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ าตามทฤษฎี
ของแมกซ์เวลล์

1.คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทุกชนิดต้องมีความเร็วเท่ากับ
แสง
2.คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทุกตัวมีพลังงาน
3.ถ้าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าถูกดูดกลืน จะทำให้วัตถุที่รับ
คลื่นนั้นร้อนขึ้น
4.คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดใดก็ตามเมื่อเกิดขึ้นแล้วต้อง
มีวิธีการที่ส่งพลังงานต่อไป

Thanks you