הצגת המקור של הדף "קרינה אלקטרומגנטית"

[[קובץ:EM Spectrum Properties edit.svg|ממוזער|330px|מאפיינים שונים של [[הספקטרום האלקטרומגנטי]]. מלמעלה למטה: כושר החדירות של הקרינה דרך [[אטמוספירת כדור הארץ]] (Y – עובר, N – נבלע); המחשה של אורכי הגל השונים; השמות המקובלים לחלקים שונים של הספקטרום, [[אורך גל|אורך הגל]] האופייני שלהם (במטרים), ועצמים בעלי גודל דומה; [[תדירות]] הגל האלקטרומגנטי; וה[[טמפרטורה]] של [[גוף שחור]] שפולט את מירב הקרינה באותה תדירות.
]]
'''קרינה אלקטרומגנטית''' (נקראת גם: '''קרינה א"מ''' או '''קרינה אלמ"ג''') היא הפרעה מחזורית, או [[גל]], ב[[שדה חשמלי|שדה החשמלי]] וה[[שדה מגנטי|מגנטי]], המתפשטת במרחב, ולכן נקראת גם [[שדה אלקטרומגנטי|גל אלקטרומגנטי]]. [[חזית גל|חזית הגל]] של ה[[קרינה]] מתקדמת ב[[ריק]] במהירות קבועה, שהיא [[מהירות האור|מהירות האור בריק]].

הקרינה האלקטרומגנטית היא [[דואליות גל-חלקיק|דואלית]]: במצבים מסוימים היא בעלת תכונות של שטף חלקיקים (בעלי [[תנע]], מיקום, כיוון תנועה מוגדר ו[[צפיפות החומר|צפיפות]]) – ומקובל להתייחס לחלקיקים המרכיבים אותה בתור [[פוטון|פוֹטוֹנִים]], היחידה הבסיסית של פעולת הגומלין האלקטרומגנטית ונושאי [[הכוח האלקטרומגנטי]]; ובמצבים אחרים, היא בעלת תכונות של [[גל]] ([[התאבכות]], [[עקיפה]], רציפות) שלו ניתן לייחס [[אורך גל]], [[תדירות]] ועוצמה. בשני התיאורים לעיל, הקרינה האלקטרומגנטית נושאת [[אנרגיה]] ועשויה להעביר אותה לחומר עמו היא באה במגע – למשל, [[חום (פיזיקה)|לחמם]] חומר או [[עירור|לעורר]] [[אלקטרון|אלקטרונים]].

הגלים האלקטרומגנטיים אחראיים גם על [[תהודת שומאן]], תופעה בה נוצרת תהודה של גלים אלקטרומגנטיים בין ה[[יונוספירה]] לבין קרקע כדור הארץ, כתוצאה מפריקת [[ברק]] במקום כלשהו על פני [[כדור הארץ]].

== היסטוריה ==
{{הפניה לערך מורחב|ערכים=[[פוטון]], [[אור]]}}
הראשון שתיאר את קיומם של גלים אלקטרומגנטיים היה ה[[פיזיקאי]] היהודי-גרמני [[היינריך רודולף הרץ|היינריך הרץ]] (1857–1894), ועל שמו נקראת עד היום יחידת המידה של ה[[תדירות]] – [[הרץ]].

ב[[המאה ה-19|מאה ה-19]] ניסח הפיזיקאי הבריטי [[ג'יימס קלרק מקסוול]] תאוריה העוסקת בגלים אלקטרומגנטיים (אם כי התייחסותו אז הייתה רק לאור שהיה מוכר בזמנו) שבמרכזה [[משוואות מקסוול]], ולפיה האור מורכב מגלים. מאידך, בתחילת [[המאה ה-20]] פרסם [[אלברט איינשטיין]] הסבר ראשון של [[האפקט הפוטואלקטרי]], ולפיו מורכב האור מחלקיקים המכונים [[פוטון|פוטונים]], שלכל אחד מהם אנרגיה קבועה ביחס ישר לתדירות האור. מכאן שכאשר התדירות עולה (ואורך הגל מתקצר) – האנרגיה של כל פוטון עולה. הסבר זה נתפס כסותר את התפיסה שהאור הוא גל. כמה שנים מאוחר יותר "פישרה" [[תורת הקוונטים]] בין איינשטיין למקסוול וקבעה את עקרון ה[[דואליות גל-חלקיק]] (השניוּת) של האור, שלפיו ניתן לתאר את הקרינה האלקטרומגנטית (ובהרחבה, גם חלקיקי חומר) הן כחלקיקים והן כ[[גל]]ים; אך כל אחד מתיאורים אלה נותן הסבר רק לחלק מהתופעות.

==ניתוח==
[[קובץ:VisibleEmrWavelengths.svg|ממוזער|250px|היחס בין אורכי הגל של שלושה גלים אלקטרומגנטים שונים של [[הספקטרום הנראה|אור נראה]] (אדום, ירוק וכחול), כאשר [[סקאלה|סקאלת]] המדידה היא ב[[מיקרו (תחילית)|מיקרומטרים]] לאורך ציר ה-x]]
גל שתדירותו [[הרץ]] אחד משלים מחזור אחד ב[[שנייה]], כלומר [[זמן מחזור|זמן המחזור]] שלו הוא שנייה אחת. כיוון שחזית הגל האלקטרומגנטי מתקדמת בריק במהירות של כ-300,000 ק"מ בשנייה ([[מהירות האור בריק]]), הרי שאורך מחזור שלם של גל בתדירות זו הוא בקירוב 300,000 ק"מ.

תדרי הגלים האלקטרומגנטיים בהם נעשים שימושים טכנולוגיים נמדדים ביחידות של קילו-הרץ (1,000 הרץ), מגה-הרץ (1,000,000 הרץ) וגיגה-הרץ (1,000,000,000 הרץ), ואורכם נע בין קילומטרים למילימטרים. בטבע קיימים גלים גם בתדרים גבוהים בהרבה, ונהוג להתייחס לאורך הגל שלהם (הנמדד בננומטרים) ולא לתדירותם.

===קרינה אלקטרומגנטית בתווך===
{{הפניה לערך מורחב|משוואת הגל האלקטרומגנטי}}
קרינה אלקטרומגנטית יכולה להתפשט ב[[תווך]] (חומר שהוא שקוף בתדירויות מסוימות), או ב[[ריק]] (שמאפשר מעבר של כל תדירות שהיא). התנהגות הקרינה בזמן ובמרחב מתוארת באמצעות משוואות הגלים, שבתורן נובעות מ[[משוואות מקסוול]]. המשוואות מתארות את ההתקדמות של הגל בתלות בתכונות התווך, כולל תופעות ה[[בליעת אור|בליעה]] וה[[פיזור]]. בשפה בין שני חומרים המשוואות מתארות גם [[שבירה]] ו[[החזרת אור|החזרה]] מהמשטח באמצעות [[משוואות מקסוול#תנאי שפה|תנאי שפה]] מתאימים.

== הספקטרום האלקטרומגנטי ==
{{הפניה לערך מורחב|הספקטרום האלקטרומגנטי}}
[[קובץ:Spectrum of light.png|ממוזער|250px|הספקטרום האלקטרומגנטי]]
תכונות הקרינה האלקטרומגנטית תלויות במידה רבה ב[[אורך גל|אורך הגל]] של הקרינה, או ב[[תדירות]] הקרינה, שנמצאת ביחס הופכי לאורך הגל לפי הנוסחה: <math>v = \lambda \cdot \nu</math>, כאשר <math>v</math> היא המהירות האופיינית לתווך, <math>\nu</math> היא התדירות (או תדר) ו-<math>\lambda</math> היא אורך הגל.

נהוג לחלק את ה[[ספקטרום]] האלקטרומגנטי בחלוקה גסה, המפרידה בין סוגי קרינה בעלי תכונות שונות. אורך הגל הוא גודל רציף, ולכן החלוקה לסוגים שונים של גלים היא גסה, והגבולות בין הסוגים השונים הם שרירותיים.

===קרינה בתדרים נמוכים ([[קרינה בלתי מייננת]])===
הקרינה בעלת אורכי הגל הארוכים ביותר בספקטרום האלקטרומגנטי (והתדר הנמוך ביותר) נקראת [[גלי רדיו]]. גלים אלה, שאורכם יכול להגיע מעשרות סנטימטרים עד קילומטרים רבים, משמשים את האדם רבות ב[[תעשייה|תעשיות]] ה[[תקשורת]] הרבות בעולם המודרני, בעיקר בתקשורת למרחקים גדולים, כגון [[רדיו]] ו[[טלוויזיה]]. [[גלי מיקרו|גלי המיקרו]], הקצרים מהם רק במעט, משמשים אף הם לתקשורת, בטווחים קצרים יותר, כגון [[טלפון סלולרי|תקשורת סלולרית]], [[Wi-Fi]] ו-[[Bluetooth]], וכן ב[[מכ"ם]] וב[[תנור מיקרוגל|בישול]]. אורכם של גלים אלה נע בין מילימטרים ספורים לעשרות סנטימטרים.

גלים קצרים יותר מאלה, נפלטים מגופים [[חום (פיזיקה)|חמים]], ונקראים גלי [[תת אדום]] ([[אינפרא אדום]] או IR בלעז). אורך הגל שלהם נע בין [[מיקרון|מיקרונים]] בודדים למילימטר. על ידי איתור קרני תת-אדום ניתן לאתר את מקומם של בעלי חיים, עקב טמפרטורת הגוף שלהם. בעלי חיים שונים, בעיקר טורפים, פיתחו [[רגישות לקרינה]] תת-אדומה. בטכנולוגיה מודרנית [[קרינה תת-אדומה]] משמשת ב[[אמצעי ראיית לילה]], לתקשורת בטווחים קצרים מאוד ([[שלט רחוק]] ולתקשורת אלחוטית בין מכשירים קרובים), וכן ל[[סיב אופטי|תקשורת אופטית]].

===האור הנראה===
ה[[אור]] [[הספקטרום הנראה|הנראה]] הוא אותו תחום של קרינה אלקטרומגנטית שאליו רגישה ה[[רשתית]] של עין האדם. זהו תחום צר מאוד של הספקטרום, הכולל גלים אלקטרומגנטיים באורכי גל שבין 0.4 מיקרון לבין 0.8 מיקרון בקירוב. ה[[מוח]] מפרש בצורה שונה תדירויות שונות של גלים (שמתאימות לאורכי גל שונים), וכך מתקבלים במוח הצופה [[צבע]]ים שונים, כאשר אורך הגל הארוך ביותר מפורש כצבע אדום, והקצר ביותר כסגול. בעלי חיים שונים רגישים לתחומים מעט שונים של הספקטרום, אם כי תחומי הרגישות של כל בעלי החיים מרוכזים פחות או יותר באזור זה של הספקטרום. בעלי חיים ליליים רבים רגישים לאורכי גל ארוכים מעט יותר, דבר המאפשר להם ראייה תרמית על ידי רגישות לתת אדום. [[חרקים]] רבים רגישים לאורכי גל קצרים מעט יותר, דבר המאפשר להם ראייה בתחום ה[[על סגול]]. ברוב בעלי החיים הרגישות הגבוהה ביותר היא לקרינה באורכי גל המתאימים לצבע ה[[ירוק]], הנמצא בערך באמצע התחום הנראה, והוא בעל העוצמה הגבוהה ביותר מתוך הספקטרום הנמדד על פני כדור הארץ (לאחר בליעת ה[[אטמוספירה]]).

צמחים ממירים קרינה אלקטרומגנטית בתחום הנראה לאנרגיה כימית בתהליך ה[[פוטוסינתזה]].

===קרינה בתדרים גבוהים (ברובה [[קרינה מייננת]])===
גלים אלקטרומגנטיים באורכים שבין 10 [[ננומטר]] ועד 380 ננומטר נקראים קרינת [[על סגול]] (Ultra Violet או UV בלעז). קרינה זו נבלעת ברובה על ידי ה[[אטמוספירה]], ובעיקר על ידי שכבת ה[[אוזון]] שבה. כיוון שקרינה זו עשויה להסב נזקים בריאותיים שונים לבני אדם ובעלי חיים אחרים, התופעה של [[החור באוזון|חור בשכבת האוזון]] היא תופעה מטרידה מאוד ברמה עולמית. מאידך, שימוש מבוקר בקרינה זו מסייע לטיפול במחלות שונות. שימושים נוספים בקרינה על סגולה הם טיהור [[מים|מי שתייה]], בדיקת מחצבים, סטריליזציה של ציוד ביולוגי ועוד.

בקצה הספקטרום נמצאות [[קרני רנטגן|קרינת רנטגן]] (אורך גל: 5 [[פיקומטר]] עד 10 ננומטר) הנקראת על שם ה[[פיזיקאי]] שגילה אותה, [[וילהלם רנטגן]], ו[[קרינת גמא]] (אורך גל של פחות מ-5 פיקומטר). קרניים אלה מסוכנות לרוב היצורים החיים. קרינת הרנטגן, בעוצמות מבוקרות משמשת לצרכים [[רפואה|רפואיים]] ו[[הנדסה|הנדסיים]] שונים.

מחלקים את סוגי הקרינה בצורה גסה לשני תחומים: [[קרינה מייננת]] ו[[קרינה בלתי מייננת|בלתי מייננת]]. נזקה של פגיעה של קרינה בלתי מייננת בגוף הוא יחסית מועט. לעומתה, קרינה מייננת קורעת אלקטרונים מה[[אטום|אטומים]] בגוף שבהם היא פוגעת, הופכת אותם ל[[יון|יונים]] וגורמת לשינויים כימיים במבנים [[מולקולה|מולקולריים]] בגוף. הדבר קורה כי בגלים קצרים יותר מאולטרה סגול, אנרגיית הפוטון היא כה רבה עד כי היא עולה על [[אנרגיית יינון|אנרגיית היינון]] של האטום. מכאן השם "קרינה מייננת".

ככל שאורך הגל קצר יותר, כך הוא יינן בקלות רבה יותר אטומים. גלי [[אולטרה סגול]] קצרים (UVB) הם מייננים, וכך כל הגלים באורך גל קצר יותר, בהם קרינת רנטגן, גמא ו[[קרינה קוסמית]]. קרינה קוסמית היא קרינה שנמדדה בחלל וגליה קצרים אף מאלה של קרני גמא, והיא יכולה לשנות גרעיני אטומים ובכך להפוך אטום מיסוד אחד ליסוד אחר. קרינה זו מסבה נזק חמור ביותר לתאי יצורים חיים. יש חוקרים המשערים שהקרינה הקוסמית שמגיעה מהחלל היא זו שגורמת למוטציות ב-[[DNA]] של בעלי חיים וצמחים.

== אנרגיה של קרינה אלקטרומגנטית ==
באינטראקציה בין קרינה לחומר, הקרינה האלקטרומגנטית מתנהגת כשטף של חלקיקים (פוטונים). האנרגיה של כל פוטון תלויה בתדירות של הקרינה על פי המשוואה <math>E = h \nu</math>, כאשר <math> \nu</math> היא תדירות הקרינה, ו-<math>h</math> הוא [[קבוע פלאנק]]. כיוון שאורך הגל של הקרינה תלוי בתדירותה, אפשר לכתוב משוואה דומה עבור האנרגיה של פוטון כתלות באורך הגל שלו: <math>E = h c / \lambda</math>, כאשר <math>c</math> היא [[מהירות האור בריק]]. מכאן, שהאנרגיה של פוטון גדלה ככל שאורך הגל של הקרינה מתקצר.

ה[[עוצמה (פיזיקה)|עוצמה]] של הקרינה (כמות האנרגיה המגיעה ליחידת שטח ביחידת זמן) היא המכפלה של ה[[שטף]] של הפוטונים (מספר הפוטונים המגיעים ליחידת שטח ביחידת זמן) באנרגיה של פוטון בודד.

==מקורות ליצירת קרינה אלקטרומגנטית==
קרינה אלקטרומגנטית מופקת על ידי עצמים בעלי [[מטען חשמלי]] הנמצאים בתאוצה, למשל [[זרם חילופין]] או התנגשות בין שני [[אלקטרון|אלקטרונים]]. קרינה אלקטרומגנטית בתדירויות שונות נוצרת ממקורות שונים.

===מקורות בתחום תדרים רחב===
גוף חם פולט [[קרינת גוף שחור]], שהיא קרינה בתחום רחב של תדרים, אך מרוכזת סביב תדירות שיחסית לטמפרטורה. השמש פולטת קרינה המרוכזת סביב האור הנראה (חצי [[מיקרון]] או {{SN|500|12}} הרץ), וחזקה גם בתת-אדום ועל-סגול. [[קרינת הרקע הקוסמית]] היא בתחום תדר המיקרוגל (160.2 [[גיגה-הרץ]]).

מקור נוסף לקרינה בתחום רחב של תדרים היא [[פולס]] חשמלי, שהוא מכת מתח פתאומית, כמו [[ברק]].

===מקורות על פי תדר===
קרינה בתדירות נמוכה נוצרת כתוצאה מזרם חילופין, למשל [[קו מתח גבוה]] (50 הרץ).

קרינה בתדר [[גלי רדיו|רדיו]] ו[[גלי מיקרו|מיקרוגל]] נפלטת מ[[משדר]]ים ו[[אנטנה|אנטנות]], כמו גם בטבע מברקים ומקרינת הרקע הקוסמית. תחום [[גלי רדיו]] בשימוש בתקשורת הוא 150 [[תחיליות במערכת היחידות הבין-לאומית#קילו|קילו]]-הרץ עד 100 [[תחיליות במערכת היחידות הבין-לאומית#מגה|מגה]]-הרץ. [[אנטנה סלולרית]] (גם זו שב[[טלפון נייד]]) משדרת בתדר מיקרוגל של בין 400–2,000 מגה-הרץ. [[תנור מיקרוגל]] יוצר קרינה בתדר 2.45 גיגה-הרץ לחימום מזון (קרינה זו אינה יוצאת מן התנור).

קרינת [[תת-אדום]], [[אור נראה]] ו[[על-סגול]] נוצרות כתוצאה ממעברי אנרגיה של אלקטרונים ב[[אטום|אטומים]] או [[מולקולה|מולקולות]]. כאשר אלקטרון יורד ברמת האנרגיה, הפרש האנרגיה נפלט כ[[פוטון]], כלומר קרינה, בתדירות שיחסית להפרש האנרגיה. גופים חמים מעלים את האלקטרונים לרמות הגבוהות, אשר פולטים אור כאשר הם יורדים חזרה, לדוגמה [[נורת להט]].

[[קרינת רנטגן]] (קרני-X), באורך גל של מיליארדית המטר ותדירות גבוהה מאוד, נוצרות מעצירה של אלקטרון שנע במהירות גבוהה, ב[[שפופרת קתודית]].

[[קרינת גמא]], שהיא הקרינה בעלת התדירות והאנרגיה הגבוהה ביותר, נוצרת ב[[תגובה גרעינית|התפרקויות גרעיניות]] באופן טבעי או מלאכותי, ב[[מאיץ חלקיקים|מאיצי חלקיקים]] וב[[איון (פיזיקה)|איון]] של חומר ו[[אנטי-חומר]] גם כן בתהליכים טבעיים באזורים פעילים בחלל או בתהליכים מלאכותיים.

== ראו גם ==
{{מיזמים|ויקימילון=גל אלקטרומגנטי|ויקימילון 2=קרינה אלקטרומגנטית}}
* [[שדה אלקטרומגנטי]]
* [[הספקטרום האלקטרומגנטי]]
* [[שדה חשמלי]]
* [[שדה מגנטי]]
* [[אור]]
* [[מעבר קרינה]]
* [[צפיפות אופטית]]
* [[פצצה אלקטרומגנטית]]

==קישורים חיצוניים==
* {{בריטניקה}}
* {{דף שער בספרייה הלאומית|987007538465305171|גלים אלקטרומגנטיים}}

{{הספקטרום האלקטרומגנטי}}
{{גלים}}
{{בקרת זהויות}}

[[קטגוריה:קרינה אלקטרומגנטית|*]]
[[קטגוריה:חשמל]]
[[קטגוריה:גלים]]