مقدمه
اگر در زندگی روزمره اندکی دقیق شویم، ملاحظه می‌‌کنیم که گستره وسیعی از
تابشهای الکترومغناطیسی ما را در بر گرفته است.
- خورشید که تابشهای آن محیط زندگی ما را می‌‌سازد و خود را با آن وفق داده‌ایم، چشمه‌ای غالب در تامین حیات ماست.
- ما همواره در معرض علایم رادیویی و تلویزیونی قرار داریم و میکروموجها از دستگاههای رادار و رله تلفن نیز ممکن است به ما برسند.
- امواج الکترومغناطیسی چراغهای روشنایی ، قطعات داغ موتور اتومبیل ، دستگاههای مولد اشعه ایکس ، فلاش دوربین عکاسی ، رعد و برق و مواد پرتوزای مدفون در عمق زمین را نیز دریافت می‌‌کنیم.
- علاوه بر تمام اینها ، نور ستارگان و اشیا دیگر از کهکشان ما و حتی کهکشانهای دیگر به ما می‌‌رسند.
- حتی ما تحت تاثیر تابش ضعیف نور گوی آتشین آغازین که به نظر برخی به آفرینش جهان مربوط می‌‌شود (تابش فسیلی) ، نیز قرار داریم.
بنابراین ما در دنیایی زندگی می‌‌کنیم که انبوهی از امواج الکترومغناطیسی که از جنبه‌های مختلف صادر می‌‌شوند، ما را احاطه کرده‌اند.
تولید امواج الکترومغناطیسی
بعضی از تابشهای الکترومغناطیسی نظیر پرتوهای ایکس ،
پرتوهای گاما و
نور مرئی از چشمه‌های نوری در مقیاس اتمی یا هسته‌ای بوجود می‌‌آیند و قوانین فیزیک کوانتومی بر آنها حاکم است. به عنوان مثال ، اگر فقط یک ناحیه از
طیف امواج الکترومغناطیسی مثلا λ \simeq 1 را در نظر بگیریم، در این صورت چشمه تابش نسبتا بزرگ و دارای ابعاد کنترل پذیر است. در چنین مولدهایی ، قسمت اساسی مولد یک
نوسانگر LC است (مداری با
خازن C و
سیم پیچ L) که نوسانهایی با
فرکانس زاویه‌ای ω را تولید می‌‌کند. در این مدار مقادیر بارها و جریانهای الکتریکی بطور سینوسی با این فرکانس زاویه‌ای تغییر می‌‌کنند. یک چشمه خارجی که می‌‌تواند یک
باتری باشد، انرژی لازم برای جبران تلفات گرمایی را در مدار و انرژی امواج الکترومغناطیسی تابیده را تامین می‌‌کند.
نوسانگر LC از طریق
جفت شدگی ترانسفورماتوری به خط انتقال که ممکن است یک کابل هم محور یا چیز دیگری باشد، مربوط می‌‌شود و
آنتن را تغذیه می‌‌کند. پتانسیل در دو شاخه آنتن بطور سینوسی و با فرکانس زاویه‌ای ω مربوط به نوسانگر تغییر می‌‌کند و این موضوع سبب می‌‌شود که بارهای الکتریکی در طول آنتن به پس و پیش موج بزنند. این حالت مانند یک
دو قطبی الکتریکی است که
گشتاور دو قطبی آن بطور سینوسی بر حسب زمان تغییر می‌‌کند. خطوط میدان الکترومغناطیسی که شکلی با تقارن دورانی حول محور دو قطبی تشکیل می‌‌دهند، با سرعت C از آنتن دور می‌‌شوند.
منبع اصلی همه تابشهای الکترومغناطیسی
چشمه‌های اصلی همه تابشهای الکترومغناطیسی ،
بارهای الکتریکی متحرک هستند. همه اجسام در اثر حرکت گرمایی مولکولهای خود تابش الکترومغناطیسی دارند. این تابش که
تابش گرمایی نام دارد، مخلوطی از
طول موجهای مختلف است.
به عنوان مثال ، در دمای 300 درجه سانتیگراد بخش بیشتر این امواج دارای طول موج 5000 نانومتر هستند که در منطقه
فرو سرخ طیف الکترومغناطیسی قراردارند. در دمای 800 درجه سانتیگراد یک جسم به قدر کافی پرتو مرئی منتشر می‌‌کند که درخشندگی آن قابل دیدن است. در این حال جسم
سرخ داغ به نظر می‌‌رسد، هرچند بخش بیشتر انرژی آن
پرتوهای مادون قرمز است. در دمای 3000 درجه سانتیگراد ، یعنی دمای
لامپهای رشته‌ای ، تابش شامل مجموعه‌ای وسیع‌تر و کافی از موجهای مرئی است که در گستره 400 تا 700 نانومتر قراردارند و جسم در این حال
سفید داغ است.
قوس کربن روشنترین چشمه نور است. دو میله کربن به طول 10 تا 20 سانتیمتر و به قطر 1سانتیمتر به ولتاژ 120 ولت و یا240 ولت
جریان مستقیم وصل می‌‌شوند. یک لحظه دو میله را به هم چسبانده و فورا آنها از هم جدا می‌‌کنند و به فاصله چند میلیمتر از هم قرار می‌‌دهند. قوسی تشکیل می‌‌شود و بمباران قطب مثبت توسط
الکترونها ، حفره‌ای در آن ایجاد می‌‌کند. این حفره که دمای آن به 4000 درجه سانتیگراد می‌‌رسد، خود چشمه نور است. در سینماها و امثال آن از
قوس الکتریکی استفاده می‌‌شود.
لیزر به عنوان چشمه امواج الکترومغناطیسی
نوع خاصی که از چشمه نور که در بیست سال اخیر بدست آمده است،
لیزر است. می‌‌توان باریکه‌ای از تابش بسیار قوی بوجود آورد. لیزرهای قوی را برای بریدن ورقه‌های فولاد ، ذوب موادی با دمای ذوب بالا و کارهای دیگر بکار می‌‌برند که در علوم
فیزیک ، شیمی ، زیست شناسی و صنعت از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. یکی از عمده‌ترین خواص لیزرها ، تکفام بودن نور آنها است، یعنی لیزر از امواجی با
فرکانس دقیقا یکسان تشکیل می‌‌شود.
مباحث مرتبط با عنوان