מהי קרינה?
במילה קרינה אנחנו מתכוונים בדרך כלל לקרינה אלקטרומגנטית. הקרינה האלקטרומגנטית היא אנרגיה המתפשטת במרחב או בחומרים שונים בצורה של גלים. הקרינה נפלטת ממקורות שונים, חלקם מעשי ידי אדם וחלקם טבעיים, כגון אנטנות, השמש ועוד. הקרינה האלקטרומגנטית היא צירוף של שדות חשמליים ומגנטיים, שדות אלקטרומגנטיים, הנוצרים ע"י מטענים וזרמים חשמליים. הקרינה האלקטרומגנטית מוגדרת באמצעות מאפיינים פיזיקליים הכוללים תדר, אורך הגל וגובה הגל (המכונה משרעת או אמפליטודה). ניתן לאפיין את הקרינה גם על פי עוצמת השדה החשמלי והשדה המגנטי שלה הקובעים את הספק הקרינה. הקרינה האלקטרומגנטית נבלעת בחומרים במנות אנרגיה זעירות הקרויות פוטונים. כך תאים ברשתית העין בולעים את הפוטונים של האור הנראה וממירים אותם באמצעות מערכת העצבים לראייה. בליעת הקרינה האלקטרומגנטית בחומרים משתנה בהתאם לתכונותיה ולתכונות החומר.
- מושגי יסוד לאפיון קרינה
- שדה אלקטרומגנטי (חשמלי-מגנטי)
- מקורות של שדות אלקטרומגנטיים
- גלים של שדות אלקטרומגנטיים
מושגי יסוד לאפיון קרינה
הקרינה האלקטרומגנטית ניתנת לאפיון ע"י הגדלים הפיזיקליים הבסיסיים הבאים:
תדר – מספר הגלים ליחידת זמן, בד"כ לשנייה. יחידת המדידה היא הרץ (Hz (1Hz=1/sec. התדר מבוטא, לפי הצורך, בכפולות של מספר הגלים לשנייה, כגון קילו- הרץ (1,000 הרץ), מגה הרץ (106 או מיליון הרץ), גיגה הרץ (109 ביליון הרץ).
יחידות המדידה של התדר ניתנות להמרה כמתואר להלן:
| 1012Hz=Terahertz (THz) | 1Hz=100 Hertz (Hz) | ||||
| 1015Hz=Petahertz (PHz) | 103Hz=Kilohertz (kHz) | ||||
| 1018Hz=Exahertz (EHz) | 106Hz= Megahertz (MHz) | ||||
| 109Hz=Gigahertz (GHz) |
אורך הגל – מבטא את המרחק בין שני שיאי גל עוקבים. יחידות המדידה הן: ק"מ (Km), מטר (m), ס"מ(cm) , מילימטר (mm), מיקרון(μm), ננומטר (nm) ואנגסטרום (Å).
גובה הגל – המשרעת (אמפליטודה) מצביעה על עצמת השדות (החשמלי והמגנטי) של הקרינה. השדה החשמלי נמדד ביחידות של וולט למטר [V/m] והשדה המגנטי נמדד ביחידות אמפר למטר [A/m], או לחלופין ביחידות של מיליגאוס [mG], או טסלה [T].
הספק הקרינה – מבטא את כמות הקרינה (אנרגיה) המשודרת ממקור קורן ביחידת זמן. הספק הקרינה מבוטא ביחידות של וואט [W], מילי וואט [mW=10-3W], מיקרו וואט [μW=10-6W] וננו וואט [nW=10-9W].
שדה אלקטרומגנטי
|
שדה אלקטרומגנטי (חשמלי-מגנטי), הוא מושג המבטא את התכונות הבסיסיות המאפיינות קרינה אלקטרומגנטית. שדות חשמליים נוצרים סביב גופים בעלי מטען חשמלי. ככל שמתרחקים מהמטען, השדה הולך ונחלש. חיכוך בין שני גופים, למשל, גורם ליצירת מטענים חשמליים עליהם, וסביבם נוצרים שדות חשמליים המושכים אליהם אבק, חלקיקים מרחפים וכד'. |
|
קווי השדה החשמלי
|
קווי השדה המגנטי |
שדות מגנטיים נוצרים סביב זרם חשמלי (למשל קווי מתח גבוה). ככל שהזרם החשמלי חזק יותר, כך השדה המגנטי שנוצר סביבו חזק יותר. עוצמת השדה יורדת לפי ריבוע המרחק ממקור הזרם החשמלי. שדות מגנטיים נוצרים גם סביב גופים מגנטיים . אם מפזרים, למשל, אבקת נסורת ברזל סביב מגנט, חלקיקי הנסורת מתיישרים לפי קווי השדה המגנטי של המגנט. |
|
פזור נסורת ברזל סביב מגנטים מדגים את תצורת קווי השדה המגנטי
מקורות של שדות אלקטרומגנטיים
שדות אלקטרומגנטיים נובעים ממקורות שונים, חלקם טבעיים וחלקם מעשי ידי אדם. האדם נחשף למקורות אלה באופנים שונים.
מקורות טבעיים של שדות אלקטרומגנטיים
|
שדות חשמליים נוצרים בטבע לדוגמה כאשר מצטברים מטענים חשמליים בעננים והם מתפרקים בהתפרקויות חשמליות בצורה של ברקים. שדה מגנטי טבעי הוא לדוגמה השדה המגנטי של כדור הארץ (הקרוי גם מגנטוספירה). שדה זה נוצר כתוצאה מסיבוב הליבה המתכתית (הנוזלית) של כדור הארץ סביב ציר הסיבוב שלו. השדה המגנטי של כדור הארץ הינו שדה סטאטי חלש וניתן להבחין בו באמצעות מצפן. שיעורו בין 0.25 ל-0.65 גאוס, תלוי במיקום על כדור הארץ. |
השדה המגנטי של כדור הארץ |
מקורות מלאכותיים של שדות אלקטרומגנטייםניתן לייצר שדות חשמליים ושדות מגנטיים באופן מלאכותי. למשל, בסוללה חשמלית קיים שדה חשמלי קבוע בין שני הקטבים (שני ההדקים) שלה. כאשר מייצרים מעגל סגור בין הקטבים נוצר זרם חשמלי המחולל שדה מגנטי סביב המוליך המחבר בין הקטבים. |
|
גלים של שדות אלקטרומגנטייםשדות אלקטרומגנטיים מופיעים גם כצירוף של שדה חשמלי ושדה מגנטי המתפשטים במרחב כגלים שיש להם מאפיינים פיזיקליים שהם תדר, אורך גל וגובה גל (משרעת, או אמפליטודה). בריק (ואקום), הגלים האלקטרומגנטיים נעים במהירות של כ- 300,000 ק"מ לשנייה (מהירות האור). תחנות השידור של הרדיו, הטלוויזיה ומוקדי שידור של רשתות הסלולר משדרים בתחום הגלים האלקטרומגנטיים הקרויים גלי רדיו (radio waves). גלי הרדיו משודרים דרך אנטנות, מתפשטים במרחב ונקלטים באמצעות אנטנות קליטה והופכים לאותות הניתנים לראיה או לשמיעה במכשירי הרדיו, הטלוויזיה, הטלפון הסלולרי וכדומה. גם האור המגיע אלינו מן השמש הינו גלים של שדות אלקטרומגנטיים. אולם, תחום התדרים של גלי האור נמצא הרבה מעל תחום התדרים של גלי הרדיו (ראו הספקטרום האלקטרומגנטי). |
 גל אלקטרומגנטי |
רשימת מקורות
- McWeeny R. Basic books in Science. Book 10; More physics: electric charges and fields – electromagnetism. , Available at: http://www.learndev.org/dl/Science/WB10.pdf. Last accessed 17 May 2015
- Shadowitz A. The Electromagnetic Field. McGraw-Hill, New York, 1975.
תאריך עדכון: 1.7.14
