.
Ηλεκτρομαγνητικό κύμα
Με τον όρο ηλεκτρομαγνητικό κύμα αναφερόμαστε στη χρονική μεταβολή ενός ηλεκτρικού ή ενός μαγνητικού πεδίου. Εξαιτίας της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, η μεταβολή με το χρόνο του πεδίου του ενός είδους (ηλεκτρικού ή μαγνητικού), επάγει ένα πεδίο του άλλου είδους στο χώρο. Έτσι η μεταβολή δεν είναι αμιγώς ηλεκτρική ή μαγνητική και κατά συνέπεια προκύπτει η έννοια του ηλεκτρομαγνητικού κύματος. Η διαταραχή διαδίδεται στο χώρο με πεπερασμένη ταχύτητα και έχει τις ιδιότητες της μεταφοράς ενέργειας και ορμής που καθορίζει την έννοια του μηχανικού κύματος.
Το Φως όπως και άλλες μορφές της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας "ταξιδεύουν" στο χώρο υπό μορφή (συνδυασμένων) κυμάτων. Ένα τέτοιο (συνδυασμένο) κύμα δημιουργείται όταν ένα ηλεκτρόνιο κάποιου ατόμου χάνει μέρος της ενέργειάς του και μεταπίπτει σε χαμηλότερη τροχιά ή ενεργειακή στάθμη κοντά στον πυρήνα. Αυτό έχει ως συνέπεια να δημιουργηθεί μια ταλάντωση που διαδίδεται πλέον στο χώρο με τη μορφή ενός ταυτόχρονα ηλεκτρικού και μαγνητικού πεδίου. Τα δύο αυτά πεδία είναι, αφενός μεν, κάθετα μεταξύ τους, αφετέρου και κάθετα με τη διεύθυνση διάδοσης του παραγομένου κύματος, του λεγόμενου ηλεκτρομαγνητικού κύματος.
Όταν το ηλεκτρομαγνητικό κύμα προσκρούσει σε κάποιο άτομο τα δύο συνδυαζόμενα αυτού πεδία μπορούν να προσφέρουν μεταφερόμενη ενέργεια σε ένα ηλεκτρόνιο με αποτέλεσμα να το εξαναγκάσουν να μεταπηδήσει αυτό σε ανώτερη ενεργειακή στάθμη.
* Συνεπώς το ηλεκτρομαγνητικό κύμα μεταφέρει ενέργεια στο χώρο.
Μαθηματική περιγραφή
Από το νόμο του Gauss για το ηλεκτρικό και μαγνητικό πεδίο,τον νόμο της επαγωγής του Faraday και το νόμο του Ampere συμπληρωμένο με έναν ακόμη όρο από τον Maxwell που αφορά την μεταβολή της ροής της ηλεκτρικής μετατόπισης μέσα από την επιφάνεια που περικλείει μια κλειστή γραμμή προκύπτουν οι τέσσερις εξισώσεις του Maxwell.
Όπου 
η ηλεκτρική μετατόπιση, 
η ένταση του μαγνητικού πεδίου, 
η πυκνότητα του ελεύθερου[1] ρεύματος και 
η πυκνότητα όγκου των ελεύθερων ηλεκτρικών φορτίων.
Σε περιοχές του χώρου όπου δεν υπάρχουν φορτία ή ρεύματα, οι εξισώσεις του Μάξγουελ γράφονται ως
όπου με 
συμβολίζεται η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου, με η ένταση του μαγνητικού πεδίου, με 
η μαγνητική επαγωγή και με 
και 
, η ηλεκτρική και μαγνητική διαπερατότητα του κενού αντίστοιχα.
Από τις εξισώσεις αυτές, και με κατάλληλη μαθηματική επεξεργασία και αποσύζευξη του ηλεκτρικού και μαγνητικού πεδίου, προκύπτουν οι σχέσεις
οι οποίες έχουν τη μορφή κυματικής εξίσωσης, και περιγράφουν κύματα που κινούνται με ταχύτητα
τιμή που ισούται ακριβώς με την ταχύτητα του φωτός. Οι βασικοί νόμοι του ηλεκτρομαγνητισμού προβλέπουν δηλαδή την ύπαρξη κυμάτων που κινούνται με την ταχύτητα του φωτός. Κατά συνέπεια, σύμφωνα με τον ίδιο τον Μάξγουελ[2], είναι δύσκολο να αποφύγουμε το συμπέρασμα ότι το φως δεν είναι τίποτε άλλο παρά εγκάρσιοι κυματισμοί του ίδιου εκείνου μέσου που προκαλεί τα ηλεκτρικά και μαγνητικά φαινόμενα, να δεχθούμε δηλαδή την ερμηνεία του φωτός ως ηλεκτρομαγνητικό κύμα.
Στο εσωτερικό της ύλης, αλλά σε περιοχές όπου δεν υπάρχουν ελεύθερα φορτία ή ελεύθερα ρεύματα με την υπόθεση δηλαδή πως το υλικό είναι μη αγώγιμο και ισότροπο τα ηλεκτρόνια είναι δεσμευμένα από τα άτομα του υλικού και όλες οι διευθύνσεις είναι ισοδύναμες.Αυτό πραγματοποιείται στα απλά ισότροπα υλικά διηλεκτρικά όπως είναι το γυαλί. Σε αυτήν την περίπτωση ισχύουν οι σχέσεις:
οι σχέσεις του Μάξγουελ γίνονται
Η μόνη διαφορά των τελευταίων σχέσεων με αυτών στο κενό, είναι ότι η ποσότητα 
έχει αντικατασταθεί από το 
,. Συνεπώς, σε ένα γραμμικό ομογενές υλικό τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα διαδίδονται με ταχύτητα
που είναι πάντα μικρότερη από αυτή του φωτός.
Παραπομπές
1. ↑ "Ελεύθερα" φορτία και ρεύματα ονομάζονται εκείνα που μπορούν να τοποθετούνται και να μετακινούνται ελεύθερα μέσα στην ύλη, σε αντιδιαστολή με τα λεγόμενα "δέσμια" φορτία και ρεύματα που προκαλούνται από την πόλωση και τη μαγνήτιση της ύλης.
2. ↑ David J. Griffiths, Εισαγωγή στην ηλεκτροδυναμική ΙΙ, Πανεπιστημιακές εκδόσεις Κρήτης.
Retrieved from "http://el.wikipedia.org/"
All text is available under the terms of the GNU Free Documentation License
