คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic waves เรียกอย่างย่อว่า EM) ซึ่งประกอบด้วย สนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าเคลื่อนที่ทำมุมตั้งฉากกัน  ระยะทางระหว่างยอดคลื่นหนึ่งถึงยอดคลื่นถัดไปเรียกว่า ความยาวคลื่น (Wavelength) ดังแสดงในภาพที่ 1 

แสงที่ตามองเห็น (Visible light) เป็นส่วนหนึ่งของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ในช่วงความยาวคลื่น 400 – 700 นาโนเมตร (1 nm = 10-9 m หรือ 1/พันล้านเมตร) หากนำแท่งแก้วปริซึมมาหักเหแสงอาทิตย์ แสงสีขาวถูกหักเหออกเป็นสีม่วง คราม น้ำเงิน เขียว เหลือง แสด แดง คล้ายกับสีของรุ้งกินน้ำ เรียกว่า “สเปกตรัม” (Spectrum) แสงแต่ละสีมีความยาวคลื่นแตกต่างกัน สีม่วงมีความยาวคลื่นสั้นที่สุด (400 nm) สีแดงมีความยาวคลื่นมากที่สุด (700 nm) นอกจากแสงที่ตามองเห็นแล้ว ยังมีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดอื่นๆ เรียงตามขนาดความยาวคลื่นจากน้อยไปมาก ดังภาพที่ 2 ได้แก่

        • รังสีแกมมา (Gamma ray) ความยาวคลื่นน้อยกว่า 0.01 nm 

        • รังสีเอ็กซ์ (X-ray) มีความยาวคลื่น 0.01 - 1 nm 

        • รังสีอุลตราไวโอเล็ต (Ultraviolet radiation) มีความยาวคลื่น 1 - 400 nm 

        • แสงที่ตามองเห็น (Visible light) มีความยาวคลื่น 400 – 700 nm 

        • รังสีอินฟราเรด (Infrared radiation) มีความยาวคลื่น 700 nm – 1 mm 

        • คลื่นไมโครเวฟ (Microwave) มีความยาวคลื่น 1 mm – 10 cm 

        • คลื่นวิทยุ (Radio wave) ความยาวคลื่นมากกว่า 10 cm

หมายเหตุ  

• ตำราดาราศาสตร์ส่วนใหญ๋กำหนดให้ คลื่นไม่โครเวฟเป็นส่วนหนึ่งของคลื่นวิทยุ 

• บางตำราให้หน่วยความยาวคลื่อนเป็น อังสตรอม   โดยที่ 1 เมตร = 10,000 ล้านอังสตรอม หรือ  1 nm = 10 อังสตรอม 

เราสามารถนำความยาวคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าต่างๆ มาเปรียบเทียบกับขนาดของสรรพสิ่งต่างๆ บนโลกได้ดังภาพที่ 3  คลื่นแสงที่ตามมนุษย์มองเห็นมีขนาดความยาวคลื่นเท่าโปรโตซัว  คลื่นที่มีขนาดเล็กหรือใหญ่กว่านี้ไม่อาจมองเห็นด้วยตาได้ แต่อาจรับรู้ด้วยประสาทสัมผัส เช่น รังสีอินฟราเรดทำให้เกิดความอบอุ่น รังสีอัลตราไวโอเล็ตทำให้ผิวหนังไหม้ 

นักวิทยาศาสตร์แบ่งประเภทของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าโดยใช้ความยาวคลื่นเป็นตัวกำหนดแล้ว  แต่วงการวิทยุโทรคมนาคมนิยมใช้ความถี่ของคลื่นเป็นตัวกำหนด  คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเดินทางโดยไม่ต้องใช้ตัวกลางด้วยความเร็วคงที่  300,000,000 เมตร/วินาที   เราสามารถคำนวณหาค่าความถี่ได้จากสูตร 

λ = c / f 

                ความยาวคลื่น = ความเร็วแสง / ความถี่ 

                ความยาวคลื่น (λ) = ระยะห่างระหว่างยอดคลื่น มีหน่วยเป็นเมตร (m) 

                ความถี่ (f) = จำนวนคลื่นที่เคลื่อนที่ผ่านจุดที่กำหนด ในระยะเวลา 1 วินาที มีหน่วยเป็นเฮิรทซ์ (Hz) 

                ความเร็วแสง (c) = 300,000,000 เมตร/วินาที (m/s)

ตัวอย่าง: คลื่นวิทยุมีความยาวคลื่น 10,000 เมตร  มีความถี่ = 300,000,000/10,000 Hz = 30,000 Hz 

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า | การแผ่รังสี | อนุภาคแสง | สเปกตรัม | กลไกควอนตัม | ปรากฏการณ์ดอปเปอร์