Ymbelydredd electromagnetig

Ymbelydredd electromagnetig

Math	ymbelydredd
Dyddiad darganfod	13 Tachwedd 1886
Rhan o	electromagnetic field
Yn cynnwys	ton electromagnetig, ffoton
Ffeiliau perthnasol ar Gomin Wicimedia

Mewn ffiseg, mae ymbelydredd electromagnetig (ymbelydredd EM neu EMR ) yn cyfeirio at donnau (neu eu quanta, ffotonau) y maes electromagnetig, sy'n lluosogi trwy'r gofod, ac sy'n cario egni pelydrol electromagnetig.^[1] Mae'n cynnwys tonnau radio, microdonnau, golau is-goch, (gweladwy), uwchfioled, pelydrau-X, a phelydrau gama. Mae'r tonnau hyn i gyd yn rhan o'r sbectrwm electromagnetig,^[2]

Yn glasurol, mae ymbelydredd electromagnetig yn cynnwys tonnau electromagnetig, sy'n osgiliadau cydamserol o feysydd trydan a magnetig. Mae ymbelydredd electromagnetig neu donnau electromagnetig yn cael eu creu oherwydd newid cyfnodol y maes trydan neu fagnetig. Yn dibynnu ar sut mae'r newid cyfnodol hwn yn digwydd a'r pŵer a gynhyrchir, cynhyrchir gwahanol donfeddi sbectrwm electromagnetig. Mewn gwactod (vacuum), mae tonnau electromagnetig yn teithio ar gyflymder goleuni, a ddynodir yn gyffredin fel c.

Mewn cyfryngau homogenaidd, isotropig, mae osgiliadau'r ddau faes yn berpendicwlar i'w gilydd ac yn berpendicwlar i gyfeiriad egni a'r tonnau a dynhyrchir, gan ffurfio ton draws (transverse wave). Mae blaen y tonnau electromagnetig sy'n cael eu hallyrru o ffynhonnell=bwynt (fel bwlb golau) yn sffêr. Gellir nodweddu lleoliad ton electromagnetig o fewn y sbectrwm electromagnetig naill ai gan ei amledd osciliad neu ei donfedd . Mae tonnau electromagnetig o amledd gwahanol yn cael eu galw gan wahanol enwau gan fod ganddyn nhw wahanol ffynonellau ac effeithiau ar fater. Y rhain yw: tonnau radio, microdonnau, ymbelydredd is-goch, golau gweladwy, ymbelydredd uwchfioled, pelydrau-X a pelydrau gama.^[3]

Mae tonnau electromagnetig yn cael eu hallyrru gan ronynnau â gwefr drydanol sy'n cyflymu,^[4][5] a gall y tonnau hyn ryngweithio â gronynnau gwefredig eraill, gan roi grym arnynt. Mae tonnau EM yn cario egni, momentwm a momentwm onglog i ffwrdd o'u gronyn ffynhonnell a gallant roi'r meintiau hynny i'r mater y maent yn rhyngweithio â nhw. Mae ymbelydredd electromagnetig yn gysylltiedig â'r tonnau EM hynny sy'n rhydd i luosogi eu hunain ("pelydru") heb ddylanwad parhaus y gwefrau symudol a'u cynhyrchodd, oherwydd eu bod wedi mynd yn ddigon pell o'r gwefrau hynny. Felly, cyfeirir at EMR weithiau fel y maes pellaf. Yn y ffram yma o feddwl, mae'r maes agos (near field) yn cyfeirio at faesydd EM ger y gwefrau a'r cerrynt a'u cynhyrchodd yn uniongyrchol, yn benodol anwythiad electromagnetig (electromagnetic induction) ac anwythiad electrostatig.

Mewn mecaneg cwantwm, ffordd arall o edrych ar EMR yw ei fod yn cynnwys ffotonau, gronynnau elfennol di-wefr â màs gorffwys sero (zero rest mass) sef quanta'r maes electromagnetig, sy'n gyfrifol am yr holl ryngweithio electromagnetig.^[6] Electrodynameg cwantwm yw'r theori o sut mae EMR yn rhyngweithio â mater ar lefel atomig.^[7] Mae effeithiau cwantwm yn darparu ffynonellau ychwanegol o EMR, megis trosglwyddo electronau i lefelau egni is mewn atom ac ymbelydredd corff du.^[8] Mae egni ffoton unigol yn cael ei feintioli ac mae'n fwy ar gyfer ffotonau o amledd uwch. Rhoddir y berthynas hon gan hafaliad Planck E = hf, lle mae E yn egni fesul ffoton, f yw amledd y ffoton, ac h yw cysonyn Planck. Er enghraifft, gallai ffoton pelydr gama sengl gario ~ 100,000 gwaith yr egni o un ffoton sengl o olau gweladwy.

Mae effeithiau EMR ar gyfansoddion cemegol ac organebau biolegol yn dibynnu ar bŵer yr ymbelydredd a'i amlder. Gelwir EMR o amleddau gweladwy neu is (hy, golau gweladwy, is-goch, microdonnau, a thonnau radio) yn "ymbelydredd nad yw'n ïoneiddio", oherwydd nid oes gan ei ffotonau ddigon o egni yn unigol i ïoneiddio atomau neu foleciwlau neu dorri bondiau cemegol. Mae effeithiau'r pelydriadau hyn ar systemau cemegol a meinwe byw yn cael eu hachosi'n bennaf gan effeithiau'r gwres a gynhyrchir o drosglwyddo egni llawer o ffotonau. Mewn cyferbyniad, gelwir pelydrau X uwchfioled, pelydrau-X a gama yn ymbelydredd ïoneiddio, gan fod gan ffotonau unigol amledd mor uchel ddigon o egni i ïoneiddio moleciwlau neu dorri bondiau cemegol. Mae gan y pelydriadau hyn y gallu i achosi adweithiau cemegol a niweidio celloedd byw y tu hwnt i'r hyn sy'n deillio o wresogi syml, a gallant fod yn berygl i iechyd, yn bennaf, drwy achosi.

1. ↑ Purcell and Morin, Harvard University. (2013). Electricity and Magnetism, 820p (arg. 3rd). Cambridge University Press, New York. 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."
2. ↑ Browne, Michael (2013). Physics for Engineering and Science, p427 (arg. 2nd). McGraw Hill/Schaum, New York. ISBN 978-0-07-161399-6.; p319: "For historical reasons, different portions of the EM spectrum are given different names, although they are all the same kind of thing. Visible light constitutes a narrow range of the spectrum, from wavelengths of about 400-800 nm.... ;p 320 "An electromagnetic wave carries forward momentum... If the radiation is absorbed by a surface, the momentum drops to zero and a force is exerted on the surface... Thus the radiation pressure of an electromagnetic wave is (formula)."
3. ↑ Maxwell, J. Clerk (1 Ionawr 1865). "A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field". Philosophical Transactions of the Royal Society of London 155: 459–512. Bibcode 1865RSPT..155..459C. doi:10.1098/rstl.1865.0008.
4. ↑ Cloude, Shane (1995). An Introduction to Electromagnetic Wave Propagation and Antennas. Springer Science and Business Media. tt. 28–33. ISBN 978-0387915012.
5. ↑ Bettini, Alessandro (2016). A Course in Classical Physics, Vol. 4 - Waves and Light. Springer. tt. 95, 103. ISBN 978-3319483290.
6. ↑ "The Dual Nature of Light as Reflected in the Nobel Archives". www.nobelprize.org. Archifwyd o'r gwreiddiol ar 15 Gorffennaf 2017. Cyrchwyd 4 Medi 2017.
7. ↑ "Electromagnetic Spectrum facts, information, pictures | Encyclopedia.com articles about Electromagnetic Spectrum". www.encyclopedia.com (yn Saesneg). Archifwyd o'r gwreiddiol ar 13 Mehefin 2017. Cyrchwyd 4 Medi 2017.
8. ↑ Tipler, Paul A. (1999). Physics for Scientists and Engineers: Vol. 1: Mechanics, Oscillations and Waves, Thermodynamics. MacMillan. t. 454. ISBN 978-1572594913.