גל אלקטרומגנטי הוא למעשה "הפרעה" המתפשטת במרחב בעלת מחזוריות והרמוניות, בשדה חשמלי או שדה מגנטי.

הגל מוגדר ע"י אורכו (אורך הגל) ותדירותו (ההופכי של אורך הגל).
אפשרויות נוספות להגדרה הן: משרעת הגל, תדירות זוויתית ועוד.

גלים אלקטרומגנטיים מחולקים בצורה שרירותית ע"פ התדירות שלהם: גלי רדיו, גלי מיקרו, אור נראה ועוד

 
התמונות נלקחו מויקיפדיה
 

מאת: ד"ר מאיר ברק
המחלקה לביולוגיה מבנית
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.

15 תגובות

  • אנונימי

    מה הכוונה בהפרעה במרחב?

  • שרית גינזבורג

    גלים אלקטרומגנטיים

    רציתי לדעת האם לכל אורך גל אלקטרומגנטי קיימת משרעת אופיינית או שבאותו אורך גל תתכנה משרעות שונות, או שלא קיים שוני במשרעת בין אורכי הגל השונים?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאנה גריבנין

    גלים

    שלום שרית,
    משרעת הינה אמפליטודה כלומר גובה הגל. גל יכול לבוא בכל משרעת ואין שום קשר בין משרעת הגל לבין פרמטרים אחרים שלו כגון תדר והמהירות שלו.

  • האם ניתן ליצור ...

    אלקטרומגנט

    האם ניתן ליצור קרינה ?
    והאם בכל חוט מוליך חשמל ישנה קרינה?
    תודה מראש

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןיעל כורם

    איך יוצרים קרינה

    <p>
    קרינה אלקטרומגנטית נוצרת מתאוצה של מטען חשמלי. יש מגוון דרכים להאיץ מטען חשמלי, כך שבהחלט ניתן ליצור קרינה.<br />
    דרך אחת היא למשל על-ידי חימום החומר, שכן כל עצם חם פולט קרינה אלקטרומגנטית. הסיבה לכך היא שהטמפרטורה של החומר קשורה לתנודות של חלקיקי החומר, ששקולות לתאוצה של מטענים. גוף האדם, וגופים אחרים בטווח הטמפרטורות של טמפרטורת הגוף שלנו, פולטים בעיקר קרינה בתחום האינפרה-אדום, שאיננה נראית לעין האנושית (אך אפשר להבחין בה במצלמות מיוחדות). בטמפרטורות גבוהות מספיק, כמו של התיל בנורת להט או של מתכת מלובנת, תדר הקרינה יגיע גם לתחום האור הנראה - לכן נורת להט מפיקה אור ומתכת משנה את צבעה כאשר היא לוהטת.<br />
    קרינת רדיו, כלומר קרינה אלקטרומגנטית בתחום תדרים של 3 קילו-הרץ עד 300 ג&#39;יגה-הרץ, אפשר ליצור על-ידי זרם חילופין &ndash; זרם חשמלי שמשנה את כיוונו בתדירות קבועה.<br />
    קרינת רנטגן, שהיא קרינה בתדירות גבוהה מאוד, אפשר ליצור באמצעות שימוש בשפופרת ואקום שבה קתודה חמה ואנודה, וביניהן מתח גבוה שגורם לאלקטרונים להיפלט מהקתודה ולהתנגש באנודה. וכן הלאה...<br />
    לגבי השאלה השנייה, כל חוט מוליך שזורם בו זרם גורם לשדה מגנטי להיווצר סביבו. אך קרינה אלקטרומגנטית קשורה לשינויים בשדה החשמלי והמגנטי (כאלה שיוצרים מטענים שמואצים ולא כאלה שנעים במהירות קבועה), ולכן תיווצר קרינה רק אם הזרם משתנה &ndash; בעוצמתו או בכיוונו.</p>

  • מה ההבדל?????

    בין קרינה לבין שדה מגנטי????????????????

    תודה

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןיעל כורם

    תשובה

    <p>
    קרינת אור נראה, אינפרה-אדום, רדיו, רנטגן וכו&#39; הן כולן סוגים שונים של קרינה אלקטרומגנטית. קרינה אלקטרומגנטית היא הפרעה בשדה האלקטרומגנטי. כדי להבין זאת אפשר לחשוב על גל בבריכה: הגל הוא למעשה הפרעה של המים (שעולים ויורדים עם בוא הגל) שמתקדמת במרחב, או על גל קול: שהוא למעשה הפרעה בחלקיקי האוויר שמתקדמת במרחב. בצורה דומה, גלים אלקטרומגנטיים (שמהם מורכבת קרינה אלקטרומגנטית) הם הפרעה בשדות חשמליים ומגנטיים שמתקדמת במרחב.</p>

  • זילקה רם

  • ירון גרוס

    תגובה

    גלים אלקטרומגנטיים ניתנים לתיאור קלאסי לחלוטין באמצעות משוואות הגלים של מקסוול, לכן הדרך הקלה ביותר לאתר מקור של גל אלקטרומגנטי הוא אם נחשוב על מטען פשוט אפילו אלקטרון בודד אשר ניקח ונניע אותו בתנועה מחזורית מעלה מטה (לדוגמה בתוך אנטנה). אם תציירי את קווי השדה של האלקטרון בכל ר גע נתון תראי שהשדה החשמלי של האלקטרון בכל נקודה במרחב ינועה כמו גל בעקבות תנעוה שכזו. ממשוואות מקסוול יתקבל כי התנועה תיצור גם שדה מגנטי וביחד יתקדם גל אלקטרו-מגנטי במרחב.

    זהו תיאור קלאסי כאמור, ניתן לתת גם תיאור קוונטי בו חלקיקים טעונים פולטים פוטונים. הפוטונים הללו נעים והגל שאנו רואים מתקדם הוא בעצם השדות של הפוטונים הללו.

    הסיבה שגלים אלקטרומגנטיים נעים בחופשיות בריק הינה שהשדות החשמליים והמגנטיים מתקיימים בריק. דווקא לא בריק (בתוך החומר) הגלים הללו אינם מתקדמים בחופשיות, זו הסיבה שלחומרים שונים יש אינדיקסי שבירה שונים. מאחר והחומרים מכילים אלקטרונים אשר מגיבים לשדות האלקטרומגנטיים החודרים לחומר הם עשויים או להאט את האור בתוך החומר או למנוע את חדירתו לחומר).

    לסיכום המקור לגלים אלקטרומגנטיים היו תנועה של מטענים חשמליים. תנועה זו יוצרת גלים בשדה החשמלי (אשר קיים ממילא כתוצאה מקיומם של המטענים), וכן יוצרת שדה מגנטי אשר תלוי בגודלו ובכיוונו לשדה החשמלי.

    הקיטוב של הגל אכן נקבע על ידי כיוון השדה החשמלי. הגל מורכב משדה חשמלי ושדה מגנטי המאונכים זה לזה וכן מאונכים לכיוון ההתקדמות של הגל. אם השדות קבועים בכיוונם הגל מקוטב לינארית ואם הם מסתובבים מסביב לכיוון התקדמות הגל (אולם תמיד נשארים מאונכים האחד לשני ולכיוון ההתקדמות של הגל) הוא מקוטב מעגלית.

    במדור למידה מתוקשבת קיים יישומון המתאר כיצד תנועת אלקטרונים באנטנה יוצרת גלים אלקטרומגנטיים. אולי התנסות ביישומון אחד שווה אלף מילים במקרה הזה. ניתן למצוא את היישומון בקישור הבא:
    קישורים:
    תנועת אלקטרונים באנטנה
    http://www.weizmann.ac.il/zemed/net_activities.php?cat=2515&incat=2365&a...

  • סטודנטית

    גל אלקטרומגנטי

    תודה רבה על תשובתך המפורטת ועל הלינק:) עזרת לי מאוד!

    אז אם הבנתי נכון, הגל הוא למעשה דפוס התנועה של השדה האלקטרומגנטי, המתאר את ערכיו בכל נקודה במרחב עליו השדה חולש.

    אם זה אכן כך, אזי זו טעות לייחס לגל מהות פיזיקאלית בסיסית, שכן ברור שקיומו וערכיו תלויים בתנועתו ומטענו של החלקיק?!?
    מאידך, התלות של החלקיק בגל פחות ברורה לי...האם אלקטרון חופשי בתנועה יכול "לקבל" אנרגייה מהשדה שלו עצמו? או רק מהשדה של חלקיק אחר עימו הוא בא באינטראציה?

  • ירון גרוס

    גלים ואלקטרונים

    הבנת נכון.

    זו אינה טעות לייחס לגל מהות פיזיקאלית. נכון יש סיבה שהגל קיים הסיבה היא תנועה של מטענים, אבל עדיין הגל הוא תיאור טוב של השדה המגנטי/חשמלי, והם יכולים לעניין אותך בלי קשר לסיבה שהם נוצרו.

    אלקטרון חופשי לא יכול לקבל אנרגיה מהשדה שלו עצמו, למעשה הוא מאבד אנרגיה מאחר וחלק מהאנרגיה שלו עוברת לשדה. אלקטרון יכול לקבל אנרגיה משדה של חלקיק אחר עימו הוא בא באינטרקציה (לא רק יכול, זה מה שקורה בפועל).

  • סטודנטית

    גלים ואלקטרונים ומה שביניהם...

    אוקיי כעת כשהתמונה הכללית ברורה לי, השאלה שלי היא מה החידוש הגדול של פיזיקת הקוונטים? הרי רק מהתמונה הקלאסית ניתן להסיק שאם תנועת החלקיק הטעון היא היוצרת את תנועת השדה הגלית, אזי מתבקש שיש יחס מסויים בין ערכי החלקיק (תנע, אנרגייה וכד') לבין ערכי הגל הנוצר על ידיו (תדירות, אורך גל, מס' הגל וכו')- שזה בדיוק מה שמשוואות דה ברולי מתארות כמדומני.

    כמו כן, ניתן לראות די בבירור מההמחשה ששלחת בלינק, שהיכן שהמשרעת גבוהה ביותר, זהו המקום הקרוב ביותר למיקום החלקיק- שזה מה שמשוואת שרדינגר מתארת. די פשוט לכאורה גם בלי הוספת ההנחות הלא נחוצות של "הסתברות אינהרנטית" לעולם הטבעי.

    בנוסף, ואולי כאן אני טועה, נראה לי שמאחר והשדה האלקטרומגנטי הנע (סביב חלקיק בודד בתנועה, אני לא מדברת על מצב מורכב יותר של חלקיקים רבים) הוא מין הסתם סופי, אזי מתבקש שגם האנרגייה שלו תהיה סופית ולא רציפה! ומאחר והגל אמור לתאר את ערך השדה (הסופי) בכל נקודה, ברור שלכל נקודה יהיה ערך בדיד של תנע ואנרגיה, וזה רחוק מלהפוך את "הגל" לחלקיק.

    כעת אם אתייחס לניסוי שני הסדקים, ברור כשכאשר מניעים אלקטרון לקראת הסדקים, האלקטרון נושא עימו שדה אלקטרומגנטי שנמצא בתנועה, ועל כן על פניו, מתבקש שהחלקיק עובר בסדק אחד בלבד, ואילו השדה הגלי הוא זה שמתאבך עם עצמו ויוצר את התבנית המתקבלת. האם ניסו לבצע את הניסוי עם ניוטרון למשל, שאין לו שדה אלקטרומגנטי?

    ועכשיו, אם זה כל כך פשוט כמו שזה נראה, איך זה שזה כל כך מסובך? כלומר- איפה טעיתי?!?

  • ירון גרוס

    אלקטרון, השדה ומה שביניהם - הבהרה לגבי גדלים שונים

    הטעות שלך נובעת מבלבול בין שני מושגים שונים - השדה של האלקטרון והאלקטרון עצמו

    על פי התיאוריות הקלאסיות - השדה של האלקטרון או כל שדה אלקטרומגנטי ניתן לתיאור כגל. האלקטרון או כל חלקיק אחד לעומת זאת מתואר כחלקיק נקודתי. כלומר ההסתברות למצוא את האלקטרון היא 100 אחוז בנקודה אחת במרחב בזמן נתון ואפס בכל שאר המרחב באותו זמן

    עלי פי מכאניקת הקוונטים - השדה עדיין מתנהג כגל. החידוש הוא שגם האלקטרון הוא גל כלומר הפונקציה המתארת מהי ההסתברות למצוא את האלקטרון בנקודה מסוימת בזמן מסוים מתוארת על ידי גל - זוהי פונקציית הגל של האלקטרון.

    חשוב להפריד בין התיאור של השדה האלקטרומגנטי לבין התיאור של האלקטרון עצמו.

    בניסוי שני הסדקים, אנו איננו רואים התאבכות של השדה החשמלי של האלקטרון אלא התאבכות של האלקטרון עצמו כלומר של פונקציית הגל שלו. הגודל הנמדד אחרי הסדקים הינו הההסתברות שהאלקטרון הגיע לנקודה מסוימת על המסך. ובנוגע לשאלתך הספציפית כן, הניסוי בוצע גם עבור חלקיקים נייטרלים ללא שדה. ולא רק חלקיקים קטנים אלא גם מולקולות גדולות יחסית.

    נקודה נוספת שהעלאת היא רציפות השדה החשמלי. אל פי התיאריה הקלאסית אכן האנרגיה של השדה רציפה. על פי המכאניקה הקוונטית היא מורכבת ממנות קטנות (פוטונים במקרה של שדה אלקטרו-מגנטי). כאן נראה שהתבלבלת בין שני מושגים שונים - סופיות ורציפות. אין קשר בין השניים. בואי נסתכל על קטע סופי ונראה שהוא יכול להיות רציף - קחי סרגל ותסתכלי על הקטע בין 0 ל 1 סנטימטר - ברור זה קטע סופי אורכו סנטימטר - אבל כמה מספרים יש בין 0 ל 1? יש רצף של מספרים, זהו תחום רציף לחלוטין. באופן דומה אפשר להרכיב קטן אינסופי ממנות (לדוגמה כל המספרים הטבעיים מורכבים ממכפלה של מספר שלם במנה הבסיסית - 1). לכן אין קשר בין שני המושגים הללו.

    התיאוריה הקלאסית חוזה - שדה בעל אנרגיה סופית ורציפה

    התיאוריה הקוונטית - שדה בעל אנרגיה סופית, אך מחולקת למנות קטנות

    מקווה שעזרתי

  • סטודנטית

    גלים ואלקטרונים

    אההה! הבנתי, אז למעשה אין חוקיות או יחס בכלל בין הערכים של האלקטרון לבין הערכים של השדה (מלבד חוק גאוס שקושר בין המטען והשטף החשמלי)...העובדה הזו נכונה כי היא נבדקה ונשללה? משום מה היה נראה לי ברור שאם האלקטרון נע בצורה מחזורית במהירות מסויימת, ועובר דרך מסויימת, והוא בעל מסה מסויימת- יהיה קשר בין הערכים הללו לבין דפוס התנועה המחזורי הנוצר בשדה שלו....ואם זה לא כך, אז התמונה המצטיירת היא לא זו של קיומם של שדות זהים לכל האלקטרונים (שכן לכולם אותו המטען), למרות השוני הייתכן במהירויותיהם, במסתם וכו'? זה קשור לעובדה שמהירות האור בריק קבועה ללא קשר למהירות המקור?
    בנוגע לרציפות, הבנתי מהיכן נבעה הטעות שלי...אבל אם האנרגייה תלויה רק בתדירות, אז מה קורה כשמורידים את עוצמת הגל לאפס? אין משמעות לתדירות כי אין גל! לכן נראה כאילו האנרגיה של הפוטון בדידה כיוון שהיא מבטאת גם גודל מינימלי בסיסי של העוצמה של הגל (של המשרעת) שמתחתיו אין קיום לגל...
    טוב אלה רק ההשערות שלי וסביר להניח שאני שוב טועה :) אבל אם לא אשאל לא אדע את הטעות ולא אלמד...(והמנחה שלי לתזה לא ממש עוזר...:). אשמח לדעת אם מקיימים קורסים כלליים לקהל בפיסיקה במכון וייצמן, או בכלל אם אתה מכיר אנשים מוסמכים שמקיימים שיעורים פרטיים בנושא...
    תודה רבה רבה על תשובותיך, הן בהחלט עוזרות וברורות להבנה!

  • סטודנטית

    גל אלקטרומגנטי

    "גל אלקטרומגנטי הוא הפרעה הנוצרת בשדה חשמלי או מגנטי ומתפשטת במרחב" - קצת לא ברור לי מה הסיבה ל"הפרעה" הזו שיוצרת את הגל, כיצד הגל נוצר ולמה? ואם ההפרעה נוצרת מתוך השדה האלקטרומגנטי עצמו, כיצד יתכן שגלים אלקטרומגנטים נעים להם בחופשיות במרחב וגם בריק! האין "ההפרעה" צריכה שדה כלשהו בכדי להתקיים בו? קראתי היכנשהו שהקיטוב של ההפרעה נקבע ע"י כיוון השדה, אז קצת קשה לי להבין איך ההפרעה יכולה להתפשט במרחב ללא "בקרה" וללא תלות בשדה שיצר אותה?...ממש אשמח לתשובות :)