גל אלקטרומגנטי הוא הפרעה מחזורית הרמונית בשדה החשמלי והמגנטי כאשר חזית הגל מתקדמת בריק במהירות קבועה,C, שהיא מהירות האור. ספקטרום הקרינה האלקטרומגנטית כולל את גלי מיקרו, גלי רדיו, אור וקרינת חום, קרני רנטגן וקרינת גמא.

מקסוול במאה ה-19 ניבא תאורטית שאור הוא רק סוג אחד של קרינה אלקטרומגנטית. הוא הראה שאורכי הגל צריכים להיות מתחת לאינפרא אדום, כלומר מתחת לאור האדום הנראה, וכן שישנם אורכי גל שהינם מעל הספקטרום של האור הנראה כלומר מעל הסגול. הראשון שגילה בפועל את קיומם של הגלים האלקטרומגנטיים, היה הרץ.

ספקטרום הגלים האלקטרומגנטיים:מאפייני הקרינהה אלקטרומגנטית הם עוצמה, קיטוב ואורך גל או תדירות. מהירות הגלים היא קבועה,ויש לה תכונות של גל אך גם של חלקיק (פוטון), בהתאם לעיקרון דואליות גל-חלקיק.

גלי רדיו הם בתדרים שבין 3 הרץ עד 300 גיגה הרץ. אורכי הגל של תדרים אלו הם 100,000 ק"מ עד 1 מילימטר. הרץ גילה בסביבות 1880 גלים באורך גל ארוך במיוחד, ובכך הוכיח את תאוריית מקסוול שלפיה קיימים אורכי גל בספקטרום האלקטרומגנטי עם אורכי גל ארוכים מאוד. הוא הראה שלקרינת רדיו יש התכונות של גלים. הרץ יצר זרם מתנדנד מרוסן באנטנה המופעלת ע”י קבל במתח גבוה והצליח לגלות גלי רדיו באורך גל של עד 20 מטר במעבדתו.

גלי מיקרו הם בעלי אורך גל מ-1 מילימטר עד 1 מטר (בתדירות מ-0.3 ג'יגה־הרץ עד 300 ג'יגה־הרץ). הרץ הוכיח את קיומם של גלי המיקרו. הוא בנה בשנת 1888 מכשיר שייצר וגילה גלי מיקרו בתחום התא"ג (תדר אולטרה-גבוה, או UHF). השימוש הראשון במינוח "מיקרוגל" נעשה בשנת 1931 לערך.

קרינה תת-אדומה או אינפרה אדומה היא בעלת אורך גל שהוא ארוך יותר משל האור הנראה, אך קצר משל קרינת מיקרוגל. גלים אלו הם בתחום שבין 1 מילימטר ל-750 ננומטר (גוף האדם ובעלי חיים פולטים קרינת חום בתחום זה). את הקרינה האינפרה אדומה גילה אסטרונום בשם הרשל בשנת 1800. הרשל הצמיד מדחום כספית למנסרה שמפצלת אור לבן לאלומות אור בצבעים שונים. הצבעים הפוגעים במדחום העלו את הטמפרטורה שבו. הרץ גילה שהטמפרטורה במדחום עלתה גם מעבר לאלומת האור האדום הנשבר דרך המנסרה, על אף שלא נראה שם צבע כלשהו.

אור נראה הוא בעל אורך גל הנראה לעין (בין 400-750 ננומטר לערך), בכלליות ניתן לומר שהאור הנראה הוא כל קרינה אלקטרומגנטית בטווח שבין התת-אדום לעל-סגול.

קרינה אולטרה סגולה (קרינת UV; ראשי תיבות של "Ultra-violet") היא בעלת אורך גל קצר מזה של אור נראה, אך ארוכה מזו של קרינת רנטגן רכה. פירוש השם הוא "מעבר לסגול" משום שסגול הוא הצבע בעל אורך הגל הקצר ביותר בטווח אורכי הגל של האור הנראה. קרינת על-סגול נחלקת לעל-סגול קרוב (אורך גל של 380 עד 200 נאנומטר) ולעל-סגול קיצוני (200 עד 10 נאנומטר). זמן קצר לאחר שהתגלה האור התת-אדום, מדען בשם ריטר החל לחפש קרינה באורכי הגל הקצרים שמעבר לסגול. ב-1801 הוא השתמש בכלוריד כסף, חומר הרגיש לאור, כדי להראות שישנו אור בלתי-נראה מעבר לסגול.

קרני רנטגן (או קרני X) היא קרינה מייננת בעלת אורך גל בתחום 5 פיקומטר עד 10 ננומטר, הקרויה כך על שם הפיסיקאי רנטגן. קרני רנטגן נבלעות בקלות יחסית בחומרים בעלי צפיפות גבוהה ואטומים כבדים. רנטגן גילה את קרני ה-X ב 1895, במקרה. הוא עסק בבחינת שפופרת קתודית במעבדתו. בשעה שהמתח החשמלי בשפופרת מגיע לרמה מסוימת, גבוהה למדי, נפלטת מהשפופרת קרינה בעלת כושר חדירה גדול. רנטגן הבחין בזוהר על מרקע שנמצא שני מטרים מהמכשיר וקרא לה קרני X. ב-1901 קיבל על תגליתו את פרס הנובל הראשון לפיסיקה. ב 1912 פון לאואה הוכיח כי קרני X הן קרינה אלקטרומגנטית, בדומה לאור, אבל באורכי גל הרבה יותר קצרים (5 פיקומטר עד 10 ננומטר) הוא הוכיח זאת בכך שהראה שהקרניים נשברות כאשר הן עוברות דרך גביש.


תצלום הרנטגן הראשון כפי שצולם ע"י רנטגן.

קרינת גמא (γ) היא גם קרינה מייננת, הבאה לידי ביטוי בפליטה של פוטון בעת תהליך פירוק רדיואקטיבי. בדרך כלל נפלטת קרינת גמא יחד עם קרינת אלפא או קרינת בטא. בשונה מקרינת אלפא ובטא, לקרני הגמא אין מסה או מטען חשמלי, ולכן לא ניתן לשנות את כיוונה בעזרת שדה מגנטי. לקרני גמא יש תדירויות של מעל 10בחזקת 19הרץ עם אורך גל של פחות מ 10 פיקומטר. וילרד (Villard), בניסיונותיו בחקר הרדיואקטיביות, גילה את קרינת הגמא. הוא גילה כי הם שונים מקרני ה X, בעלי כושר חדירה גדול יותר ושהם לא מושפעים משדה חשמלי ומגנטי. רתרפורד קרא להם קרני גמא. מאוחר יותר הראה רתרפורד ( ב 1914 ) שקרני גמא הם למעשה סוג של קרינה אלקטרומגנטית כמו אור אך עם אורך גל קצר יותר מאלו של קרני X.
המעניין הוא שויללרד מעולם לא קיבל נובל על גילוי קרינת הגמא.

מאת: חיים ברק
המחלקה לפיזיקה של חלקיקים ואסטרופיזיקה
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.

9 תגובות

  • ימית

    אינפרה-אדום וחום

    אם קרינה אינפרה-אדומה היא בעלת טמפרטורה גבוהה מהקרינה שבספקטרום הנראה, האם גלים ארוכים ממנה הם חמים ממנה? כלומר, למה אנחנו לא נצלים על ידי גלי רדיו ומיקרוגל?

  • דוד

    קרינת גמא

    אני יודע שניתן לחסום קרינת אור (כמעט) לחלוטין באמצעות שני מקטבים המאונכים זה לזה.
    כיוון שקרינת גמא היא קרינה לא חלקיקית, האם ניתן לחסום גם קרינה זו באמצעות 2 מקטבים המאונכים זה לזה?
    ואם לא, אז מדוע לא? כלומר, מלבד התדירות, מהו ההבדל בין קרינת האור הנראה לבין קרינת גמא? (אם בכלל קיים הבדל כזה)

  • ניר

    לעידית

    יסודות מתאפיינים בסקלת צבעים אבל היגס
    זה חלקיק ,נראה מה יענו לך

  • עידית

    קרינה

    מה טווח האנרגיה של ההיגס מבחינת סקאלת הצבעים?

  • קרינות למיניהן

    אני תוהה בעקבות המאמר...

    ככל שהתקדמה הטכנולוגיה התגלו עוד סוגי קרינות
    שונות, האם יש עוד סוגי קרינות שעדיין אין אפשרות לגלות והמדע יודע שהן קיימות,
    או שמבחינת המדע התגלו כל סוגי הקרינות
    ולא ייתכנו נוספות? זה כבר נהיה מפחיד לחיות
    על פני כדוה"א... לפחות נתנחם באלה שלא
    מזיקות...
    גלית.

  • לשאלה הקודמת.

    סוגי קרינה-המשך ...

    אני רוצה לחלק את השאלה שלי לשני סוגים של
    קרינה :
    א. קרינות מהטבע ,ייתכן ויימצאו עוד סוגים?
    ב.קרינות כתוצאה ממכשור טכנולוגי , שסביר
    להניח שכן יימצאו.
    מה הנחת המדע נכון לעכשיו לגבי סוגי קרינה
    חדשים עפ"י שתי הקטגוריות האלה.
    גלית.

  • חיים ברק

    תשובה

    תוכלי לקרוא על כך בפרוט, בלינק הבא (בעברית) וכן בלינקים נוספים המופיעים שם:
    http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%A8%D7%99%D7%A0%D7%94

    בעקרון, ישנה קרינה מייננת וקרינה שהינה בלתי מייננת. הסבר מופיע בלינק לעיל וכן בתגובה שעניתי ליוסף בפורום השאלה.

    מלבד קרינה חלקיקית, כמו קרינת בטא, ישנה כמובן קרינה אלקטרומגנטית (שלמעשה גם היא "חלקיקית", פוטונים).
    כיום אנו יודעים את ספקטרום הקרינה האלקטרומגנטית (מאינפרא-אדום ועד לעל-סגול ומה שביניהם). טיב הספקטרום הינו על פי תדירות הגל (או אורכו). השלכותיה השונות על גופים, מלבד אורך הגל שלה (תדירות), השלכותיה של הקרינה תלוי גם בעוצמתה. השלכות והבטים פיזיולוגיים על גוף האדם הם כבר עניין ביולוגי...

    עלייך לקרוא ולהעמיק בכדי להבין לעומק שאלות בפיסיקה משום שתשובות בפיסיקה בדר"כ אינן ניתנות על רגל אחת...

  • יוסף

  • חיים ברק

    על קרינה מייננת ובלתי מייננת

    קרינה מייננת היא קרינה אלקטרומגנטית בעלת אנרגייה רבה, בטווח הספקטרום של התדר הגבוהה הגורמת לפליטת אלקטרון מהאטום והפיכתו ליון. דוגמאות לקרינה מייננת הם: קרינת רנטגן, קרינת אלפא ובטא וכן קרינת UV בטווח הגבוה (UVB, UVC).

    לעומת זאת- קרינה בלתי מייננת היא קרינה אלקטרומגנטית בעלת אנרגיה נמוכה יותר ואורכי גל ארוכים יותר. קרינה כזאת לא מסוגל ליינן אטום. דוגמאות לקרינה בלתי מייננת הם: קרינת חום (אינפרא אדומה), קרינת מיקרו (תנורי מיקרוגל) וקרינה בטווח הפעולה של המכשירים הסלולאריים.
    קישורים:
    הסבר נוסף על קרינה אלקטרומגנטית והספקטרום שלה
    http://www.weizmann.ac.il/zemed/net_activities.php?cat=1446&incat=1412&a...