Elektromagnetski valovi i njihovo zračenje. Što je elektromagnetski val – Hipermarket znanja

Elektromagnetski valovi rezultat su dugogodišnjih rasprava i tisuća eksperimenata. Dokaz prisutnosti sila prirodnog podrijetla sposobnih preokrenuti postojeće društvo. To je zapravo prihvaćanje jednostavne istine – premalo znamo o svijetu u kojem živimo.

Fizika je kraljica među prirodnim znanostima, sposobna dati odgovore na pitanja o podrijetlu ne samo života, već i samog svijeta. Znanstvenicima daje mogućnost proučavanja električnih i magnetskih polja čija interakcija stvara EMF (elektromagnetske valove).

Što je elektromagnetski val

Nedavno je na ekranima naše zemlje izašao film "Rat struja" (2018.), koji s dozom fikcije govori o sporu između dva velika znanstvenika Edisona i Tesle. Jedan je pokušao dokazati prednosti istosmjerne struje, drugi - izmjenične struje. Ova duga bitka završila je tek u sedmoj godini dvadeset i prvog stoljeća.

Na samom početku “bitke” jedan drugi znanstvenik, koji se bavi teorijom relativnosti, opisao je elektricitet i magnetizam kao slične pojave.

U tridesetoj godini devetnaestog stoljeća, engleski fizičar Faraday otkrio je fenomen elektromagnetska indukcija i uveo pojam jedinstva električnog i magnetskog polja. Također je tvrdio da je kretanje u ovom polju ograničeno brzinom svjetlosti.

Malo kasnije, teorija engleskog znanstvenika Maxwella rekla je da elektricitet uzrokuje magnetski učinak, a magnetizam uzrokuje pojavu električnog polja. Budući da se oba ova polja kreću u prostoru i vremenu, stvaraju smetnje – odnosno elektromagnetske valove.

Jednostavno rečeno, elektromagnetski val je prostorni poremećaj elektro magnetsko polje.

Postojanje elektromagnetskih valova eksperimentalno je dokazao njemački znanstvenik Hertz.

Elektromagnetski valovi, njihova svojstva i karakteristike

Elektromagnetske valove karakteriziraju sljedeći čimbenici:

• duljina (prilično širok raspon);
• frekvencija;
• intenzitet (ili amplituda vibracija);
• količina energije.

Glavno svojstvo svih elektromagnetska radijacija je mjerenje valne duljine (u vakuumu), obično navedeno u nanometrima za spektar vidljive svjetlosti.

Svaki nanometar predstavlja tisućinki dio mikrometra i mjeri se udaljenošću između dva uzastopna vrha (vrha).

Odgovarajuća frekvencija emisije vala je broj sinusoidnih oscilacija i obrnuto je proporcionalna valnoj duljini.

Frekvencija se obično mjeri u hercima. Dakle, duži valovi odgovaraju zračenju niže frekvencije, a kraći valovi odgovaraju zračenju visoke frekvencije.

Osnovna svojstva valova:

• refrakcija;
• odraz;
• apsorpcija;
• smetnje.

Brzina elektromagnetskog vala

Stvarna brzina širenja elektromagnetskog vala ovisi o materijalu medija, njegovoj optičkoj gustoći i prisutnosti čimbenika kao što je tlak.

Osim, raznih materijala imaju različite gustoće “pakiranja” atoma; što su bliže, udaljenost je manja, a brzina veća. Kao rezultat toga, brzina elektromagnetskog vala ovisi o materijalu kroz koji putuje.

Slični eksperimenti provode se u hadronskom sudaraču, gdje je glavni instrument utjecaja nabijena čestica. Proučavanje elektromagnetskih fenomena događa se tamo na kvantnoj razini, kada se svjetlost razlaže na sitne čestice - fotone. Ali kvantna fizika– ovo je posebna tema.

Prema teoriji relativnosti, najveća brzina širenja valova ne može premašiti brzinu svjetlosti. Maxwell je u svojim djelima opisao konačnost ograničenja brzine, objašnjavajući to prisutnošću novog polja - etera. Suvremena službena znanost još nije proučavala takav odnos.

Elektromagnetsko zračenje i njegove vrste

Elektromagnetsko zračenje sastoji se od elektromagnetskih valova, koji se promatraju kao oscilacije električnog i magnetskog polja, šireći se brzinom svjetlosti (300 km u sekundi u vakuumu).

Kada EM zračenje stupa u interakciju s materijom, njegovo se ponašanje kvalitativno mijenja kako se mijenja frekvencija. Zašto se pretvara u:

1. Radio emisije. Na radio frekvencijama i mikrovalnim frekvencijama, em zračenje stupa u interakciju s materijom uglavnom u obliku opći skup naboji koji se raspoređuju na veliki broj zahvaćeni atomi.
2. Infracrveno zračenje. Za razliku od niskofrekventnog radio zračenja i mikrovalnog zračenja, infracrveni emiter obično stupa u interakciju s dipolima prisutnima u pojedinačnim molekulama koje se, dok vibriraju, mijenjaju na krajevima kemijske veze na atomskoj razini.
3. Emisija vidljive svjetlosti. Kako se frekvencija povećava u vidljivom području, fotoni imaju dovoljno energije za promjenu vezane strukture nekih pojedinačnih molekula.
4. Ultraljubičasto zračenje. Frekvencija se povećava. Ultraljubičasti fotoni sada sadrže dovoljno energije (više od tri volta) da dvostruko djeluju na veze molekula, neprestano ih kemijski preuređujući.
5. Ionizirana radiacija. Na najvišim frekvencijama i najkraćim valnim duljinama. Apsorpcija tih zraka od strane tvari utječe na cijeli gama spektar. Najpoznatiji učinak je zračenje.

Što je izvor elektromagnetskih valova

Svijet je, prema mladoj teoriji nastanka svega, nastao zahvaljujući impulsu. Oslobodio je kolosalnu energiju, što je nazvano veliki prasak. Tako se pojavio prvi em-val u povijesti svemira.

Trenutno, izvori formiranja poremećaja uključuju:

• EMW emitira umjetni vibrator;
• rezultat titranja atomskih skupina ili dijelova molekula;
• ako postoji utjecaj na vanjsku ljusku tvari (na atomsko-molekularnoj razini);
• učinak sličan svjetlu;
• tijekom nuklearnog raspada;
• posljedica kočenja elektrona.

Razmjeri i primjena elektromagnetskog zračenja

Ljestvica zračenja odnosi se na veliki raspon frekvencija valova od 3·10 6 ÷10 -2 do 10 -9 ÷ 10 -14.

Svaki dio elektromagnetskog spektra ima širok raspon primjena u našem svakodnevnom životu:

1. Kratki valovi (mikrovalni). Ovi električni valovi koriste se kao satelitski signal jer mogu zaobići zemljinu atmosferu. Također, malo poboljšana verzija koristi se za grijanje i kuhanje u kuhinji - ovo je mikrovalna pećnica. Princip kuhanja je jednostavan - pod utjecajem mikrovalnog zračenja molekule vode se apsorbiraju i ubrzavaju, zbog čega se jelo zagrijava.
2. Duge smetnje koriste se u radiotehnologiji (radiovalovi). Njihova frekvencija ne dopušta prolaz oblacima i atmosferi, zahvaljujući čemu su nam dostupni FM radio i televizija.
3. Infracrvene smetnje izravno su povezane s toplinom. Gotovo ga je nemoguće vidjeti. Pokušajte, bez posebne opreme, primijetiti zraku s kontrolne ploče vašeg TV-a, glazbenog uređaja ili stereo uređaja u automobilu. Uređaji koji mogu čitati takve valove koriste se u vojskama zemalja (uređaji za noćno gledanje). Također u induktivnim štednjacima u kuhinjama.
4. Ultraljubičasto je također povezano s toplinom. Najjači prirodni “generator” takvog zračenja je sunce. Upravo zbog djelovanja ultraljubičastog zračenja nastaje preplanulost na ljudskoj koži. U medicini se ova vrsta valova koristi za dezinfekciju instrumenata, ubijanje klica i.
5. Gama zrake su najjača vrsta zračenja, u kojoj je koncentrirana kratkovalna smetnja visoke frekvencije. Energija sadržana u ovom dijelu elektromagnetskog spektra daje zrakama veću moć prodora. Primjenjivo u nuklearnoj fizici - miroljubivo, nuklearno oružje- borbena uporaba.

Utjecaj elektromagnetskih valova na ljudsko zdravlje

Mjerenje učinaka emf-a na ljude odgovornost je znanstvenika. Ali ne morate biti stručnjak da biste ocijenili intenzitet Ionizirana radiacija– izaziva promjene na razini ljudske DNK, što povlači za sobom tako ozbiljne bolesti kao što je onkologija.

Nije uzalud da se štetni učinci katastrofe nuklearne elektrane u Černobilu smatraju jednima od najopasnijih za prirodu. Jednom nekoliko četvornih kilometara prekrasan teritorij postala zona potpune isključenosti. Sve do kraja stoljeća, eksplozija u nuklearnoj elektrani Černobil predstavlja opasnost sve dok ne završi poluživot radionuklida.

Neke vrste emvalova (radio, infracrveno, ultraljubičasto) ne uzrokuju veliku štetu ljudima i uzrokuju samo nelagodu. Uostalom, magnetsko polje zemlje praktički ne osjećamo mi, već emf iz mobitel može uzrokovati glavobolje (učinci na živčani sustav).

Kako biste zaštitili svoje zdravlje od elektromagnetizma, trebali biste jednostavno primijeniti razumne mjere opreza. Umjesto stotina sati računalna igra izaći u šetnju.

Malo ljudi zna da zračenje elektromagnetske prirode prožima cijeli Svemir. Elektromagnetski valovi nastaju kada se šire u prostoru. Ovisno o frekvenciji titranja valova, oni se uvjetno dijele na vidljivu svjetlost, radiofrekvencijski spektar, infracrvene raspone itd. Praktično postojanje elektromagnetskih valova eksperimentalno je dokazao 1880. godine njemački znanstvenik G. Hertz (usput, po njemu je nazvana mjerna jedinica frekvencije).

Iz kolegija fizike znamo što je to posebna vrsta materija. Iako se samo mali dio toga može vidjeti vidom, njegov utjecaj na materijalni svijet je ogroman. Elektromagnetski valovi su sekvencijalno širenje u prostoru međudjelovanja vektora jakosti magnetskog i električnog polja. Međutim, riječ "distribucija" u ovom slučaju nije sasvim točna: govorimo o, odnosno o valovitom poremećaju prostora. Razlog koji generira elektromagnetske valove je pojava u prostoru električnog polja koje se mijenja tijekom vremena. I, kao što znate, postoji izravna veza između električnog i magnetskog polja. Dovoljno je sjetiti se pravila prema kojem postoji magnetsko polje oko svakog vodiča s strujom. Čestica zahvaćena elektromagnetskim valovima počinje oscilirati, a budući da postoji kretanje, to znači da postoji i zračenje energije. Električno polje se prenosi na susjednu česticu koja miruje, pri čemu ponovno nastaje polje električne prirode. A budući da su polja međusobno povezana, sljedeće se pojavljuje magnetsko polje. Proces se širi poput lavine. U ovom slučaju nema stvarnog kretanja, već samo vibracije čestica.

O prilici praktičnu upotrebu O tome su fizičari dugo razmišljali. U moderni svijet Energija elektromagnetskih valova toliko se koristi da je mnogi i ne primjećuju, uzimajući je zdravo za gotovo. Eklatantan primjer su radiovalovi, bez kojih bi rad televizora i mobitela bio nemoguć.

Proces se odvija na sljedeći način: modulirani metalni vodič posebnog oblika (antena) neprestano se prenosi, zbog svojstava električne struje, oko vodiča nastaje električno, a potom i magnetsko polje, što rezultira emisijom elektromagnetskih valova. Budući da su modulirani, nose određeni red, kodiranu informaciju. Za hvatanje traženih frekvencija na prijemniku se ugrađuje prijemna antena posebnog dizajna. Omogućuje vam odabir potrebnih frekvencija iz opće elektromagnetske pozadine. Kad dođu do metalnog prijemnika, valovi se djelomično pretvaraju u struja originalna modulacija. Zatim idu do jedinice za pojačalo i kontroliraju rad uređaja (pomiču difuzor zvučnika, okreću elektrode u TV ekranima).

Struja koju proizvode elektromagnetski valovi može se lako vidjeti. Da biste to učinili, samo dodirnite golu jezgru kabela koji vodi od antene do prijemnika. ukupna masa(baterije za grijanje, U ovom trenutku iskra skoči između zemlje i vodiča - to je manifestacija struje koju stvara antena. Njezina je vrijednost veća što je odašiljač bliži i snažniji. Konfiguracija antene također ima značajan utjecaj.

Još jedna manifestacija elektromagnetskih valova s ​​kojom se mnogi svakodnevno susreću u svakodnevnom životu je uporaba mikrovalna pećnica. Linije jakosti rotirajućeg polja prelaze objekt i prenose dio svoje energije, zagrijavajući ga.

Tehnološki napredak ima i lošu stranu. Globalna uporaba razne opreme, pokretan električnom energijom, uzrokovao je onečišćenje, koje je dobilo naziv - elektromagnetski šum. U ovom članku ćemo pogledati prirodu ovog fenomena, stupanj njegovog utjecaja na ljudsko tijelo i mjere zaštite.

Što je to i izvori zračenja

Elektromagnetsko zračenje su elektromagnetski valovi koji nastaju kada je magnetsko ili električno polje poremećeno. Suvremena fizika taj proces tumači u okviru teorije dualnosti val-čestica. To jest, minimalni udio elektromagnetskog zračenja je kvant, ali istovremeno ima frekvencijsko-valna svojstva koja određuju njegove glavne karakteristike.

Spektar frekvencija zračenja elektromagnetskog polja omogućuje nam da ga klasificiramo u sljedeće vrste:

• radio frekvencija (to uključuje radio valove);
• toplinska (infracrvena);
• optički (to jest, vidljiv oku);
• zračenje u ultraljubičastom spektru i tvrdo (ionizirano).

Detaljan prikaz spektralnog raspona (skala elektromagnetskog zračenja) može se vidjeti na donjoj slici.

Priroda izvora zračenja

Ovisno o podrijetlu, izvori zračenja elektromagnetskih valova u svjetskoj praksi obično se klasificiraju u dvije vrste, i to:

• smetnje elektromagnetskog polja umjetnog podrijetla;
• zračenje koje dolazi iz prirodnih izvora.

Zračenja koja izviru iz magnetskog polja oko Zemlje, električni procesi u atmosferi našeg planeta, nuklearna fuzija u dubinama sunca – svi su prirodnog porijekla.

Što se tiče umjetnih izvora, oni su nuspojava uzrokovana radom raznih električnih mehanizama i uređaja.

Zračenje koje proizlazi iz njih može biti niske i visoke razine. Stupanj intenziteta zračenja elektromagnetskog polja u potpunosti ovisi o razinama snage izvora.

Primjeri izvora s visokim razinama EMR uključuju:

• Električni vodovi obično su visokonaponski;
• sve vrste elektrotransporta, kao i popratna infrastruktura;
• televizijski i radio tornjevi, kao i mobilne i pokretne komunikacijske stanice;
• instalacije za pretvorbu napona električna mreža(osobito valovi koji izlaze iz transformatora ili distribucijske podstanice);
• dizala i druge vrste opreme za dizanje koja koristi elektromehaničko postrojenje.

Tipični izvori niske razine zračenja uključuju sljedeću električnu opremu:

• Gotovo svi uređaji s CRT zaslonom (na primjer: terminal za plaćanje ili računalo);
• Različite vrste Kućanski aparati, počevši od glačala i završavajući s klimatskim sustavima;
• inženjerski sustavi koji pružaju opskrbu električnom energijom različitim objektima (to uključuje ne samo kabele za napajanje, već i prateću opremu, kao što su utičnice i brojila električne energije).

Zasebno je vrijedno istaknuti posebnu opremu koja se koristi u medicini koja emitira tvrdo zračenje (rendgenski uređaji, MRI, itd.).

Utjecaj na ljude

Tijekom brojnih istraživanja radiobiolozi su došli do razočaravajućeg zaključka - dugotrajno zračenje elektromagnetskih valova može izazvati "eksploziju" bolesti, odnosno izazvati brzi razvoj patoloških procesa u ljudskom tijelu. Štoviše, mnogi od njih uzrokuju poremećaje na genetskoj razini.

Video: Kako elektromagnetsko zračenje utječe na ljude.
https://www.youtube.com/watch?v=FYWgXyHW93Q

To se događa zbog činjenice da elektromagnetsko polje visoka razina biološka aktivnost, koja negativno utječe na žive organizme. Faktor utjecaja ovisi o sljedećim komponentama:

• priroda proizvedenog zračenja;
• koliko dugo i kojim intenzitetom traje.

Učinak zračenja na ljudsko zdravlje, koje je elektromagnetske prirode, izravno ovisi o lokaciji. Može biti lokalna ili opća. U potonjem slučaju dolazi do izloženosti velikih razmjera, na primjer, zračenju koje proizvode dalekovodi.

Prema tome, lokalno zračenje odnosi se na izloženost određenim dijelovima tijela. Dolazi iz elektronski sat ili elektromagnetski valovi mobitela, živopisan primjer lokalnog utjecaja.

Zasebno je potrebno napomenuti toplinski učinak visokofrekventnog elektromagnetskog zračenja na živu tvar. Energija polja se pretvara u Termalna energija(zbog titranja molekula), ovaj efekt je osnova za rad industrijskih mikrovalnih emitera koji se koriste za zagrijavanje raznih tvari. Za razliku od koristi proizvodni procesi, toplinski učinci na ljudsko tijelo mogu biti štetni. S radiobiološkog gledišta, boravak u blizini "tople" električne opreme nije preporučljiv.

Potrebno je uzeti u obzir da smo u svakodnevnom životu redovito izloženi zračenju, a to se ne događa samo na poslu, već i kod kuće ili u kretanju po gradu. S vremenom biološki učinak akumulira i pojačava. Kako se elektromagnetski šum povećava, broj karakterističnih bolesti mozga odn živčani sustav. Imajte na umu da je radiobiologija prilično mlada znanost, tako da šteta koju elektromagnetsko zračenje uzrokuje živim organizmima nije temeljito proučena.

Slika prikazuje razinu elektromagnetskih valova koje proizvode konvencionalni kućanski uređaji.

Imajte na umu da razina jakosti polja značajno opada s udaljenošću. Odnosno, da bi se smanjio njegov učinak, dovoljno je udaljiti se od izvora na određenu udaljenost.

Formula za izračunavanje norme (standardizacije) zračenja elektromagnetskog polja navedena je u relevantnim GOST-ovima i SanPiN-ovima.

Zaštita od zračenja

U proizvodnji se apsorbirajući (zaštitni) zasloni aktivno koriste kao sredstva za zaštitu od zračenja. Nažalost, nije moguće zaštititi se od zračenja elektromagnetskog polja pomoću takve opreme kod kuće, jer nije za to dizajnirana.

• kako bi se utjecaj zračenja elektromagnetskog polja sveo na gotovo nulu, trebali biste se udaljiti od dalekovoda, radio i televizijskih tornjeva na udaljenosti od najmanje 25 metara (potrebno je uzeti u obzir snagu izvora);
• za CRT monitore i televizore ta je udaljenost znatno manja - oko 30 cm;
• Elektronski satovi ne smiju se stavljati blizu jastuka, optimalna udaljenost za njih više od 5 cm;
• što se tiče radija i Mobiteli, ne preporučuje se približavanje na manje od 2,5 centimetra.

Imajte na umu da mnogi ljudi znaju koliko je opasno stajati pored vodovi visokog napona prijenos energije, ali većina ljudi ne pridaje važnost običnim kućanskim električnim uređajima. Iako je dovoljno postaviti sistemsku jedinicu na pod ili je odmaknuti, a vi ćete zaštititi sebe i svoje voljene. Savjetujemo vam da to učinite, a zatim izmjerite pozadinu s računala pomoću detektora zračenja elektromagnetskog polja kako biste jasno provjerili njegovo smanjenje.

Ovaj se savjet odnosi i na smještaj hladnjaka; Kuhinjski stol, praktično, ali nesigurno.

Nijedna tablica ne može naznačiti točnu sigurnu udaljenost od određene električne opreme, jer zračenje može varirati, ovisno o modelu uređaja i zemlji proizvodnje. Trenutno nema singla međunarodni standard, dakle u različite zemlje standardi se mogu značajno razlikovati.

Intenzitet zračenja može se točno odrediti pomoću posebnog uređaja - fluksmetra. Prema standardima usvojenim u Rusiji, najveća dopuštena doza ne smije biti veća od 0,2 µT. Preporučamo mjerenje u stanu pomoću gore navedenog uređaja za mjerenje stupnja zračenja elektromagnetskog polja.

Pokušajte smanjiti vrijeme izlaganja zračenju, odnosno nemojte se dugo zadržavati u blizini električnih uređaja koji rade. Na primjer, uopće nije potrebno stalno stajati uz električni štednjak ili mikrovalnu pećnicu dok kuhate. Što se tiče električne opreme, možete primijetiti da toplo ne znači uvijek sigurno.

Uvijek isključite električne uređaje kada ih ne koristite. Ljudi ga često ostavljaju uključenim razne uređaje, ne uzimajući u obzir da u ovom trenutku elektromagnetsko zračenje izlazi iz električne opreme. Isključite prijenosno računalo, pisač ili drugu opremu; nema potrebe da se ponovno izlažete zračenju;

2. Opišite Hertzov eksperiment detekcije elektromagnetskih valova

3. Objasnite rezultate Hertzovog pokusa koristeći Maxwellovu teoriju. Zašto je elektromagnetski val transverzalan?

Budući da su smjerovi vektora indukcije magnetskog polja i jakosti električnog polja okomiti jedan na drugi i na smjer vala.

4. Zašto dolazi do zračenja elektromagnetskih valova uz ubrzano kretanje električnih naboja? Kako jakost električnog polja u emitiranom elektromagnetskom valu ovisi o ubrzanju emitirane nabijene čestice?

5. Kako gustoća energije elektromagnetskog polja ovisi o jakosti električnog polja?

Godine 1864. James Clerk Maxwell predvidio je mogućnost postojanja elektromagnetskih valova u svemiru. Iznio je ovu tvrdnju na temelju zaključaka proizašlih iz analize svih u to vrijeme poznatih eksperimentalnih podataka o elektricitetu i magnetizmu.

Maxwell je matematički ujedinio zakone elektrodinamike povezujući električne i magnetske pojave i tako došao do zaključka da se električno i magnetsko polje mijenjajući tijekom vremena međusobno generiraju.

U početku se usredotočio na činjenicu da odnos između magnetskih i električnih pojava nije simetričan, te je uveo pojam "vrtlog električno polje", nudeći vlastito doista novo objašnjenje fenomena elektromagnetske indukcije koju je otkrio Faraday: "svaka promjena u magnetskom polju dovodi do pojave u okolnom prostoru vrtložnog električnog polja sa zatvorenim linijama sile."

Prema Maxwellu, bila je istinita i suprotna tvrdnja: "promjenjivo električno polje stvara magnetsko polje u okolnom prostoru", ali je ta tvrdnja u početku ostala samo hipoteza.

Maxwell je zapisao sustav matematičke jednadžbe, koji je dosljedno opisivao zakone međusobnih transformacija magnetskog i električnog polja, te su jednadžbe kasnije postale osnovne jednadžbe elektrodinamike, te su se počele nazivati ​​"Maxwellove jednadžbe" u čast velikog znanstvenika koji ih je zapisao. Maxwellova hipoteza, temeljena na napisanim jednadžbama, imala je nekoliko iznimno važnih zaključaka za znanost i tehnologiju, koji su navedeni u nastavku.

Elektromagnetski valovi stvarno postoje

U prostoru mogu postojati transverzalni elektromagnetski valovi koji se šire kroz vrijeme. Da su valovi transverzalni govori činjenica da su vektori magnetske indukcije B i jakosti električnog polja E međusobno okomiti i oba leže u ravnini okomitoj na smjer širenja elektromagnetskog vala.

Brzina širenja elektromagnetskih valova u tvari je konačna, a određena je električnim i magnetska svojstva tvar kroz koju se val širi. Duljina sinusoidnog vala λ povezana je s brzinom υ određenim točnim omjerom λ = υ / f, a ovisi o frekvenciji f oscilacija polja. Brzina c elektromagnetskog vala u vakuumu je jedna od osnovnih fizičke konstante- brzina svjetlosti u vakuumu.

Budući da je Maxwell proglasio konačnu brzinu širenja elektromagnetskog vala, to je stvorilo kontradikciju između njegove hipoteze i tada prihvaćene teorije dugodometnog djelovanja, prema kojoj bi brzina širenja valova trebala biti beskonačna. Maxwellova teorija je stoga nazvana teorijom djelovanja kratkog dometa.

U elektromagnetskom valu, transformacija električnog i magnetskog polja jedno u drugo događa se istovremeno, stoga volumetrijske gustoće magnetske energije i električna energija su međusobno jednaki. Dakle, istina je da su moduli jakosti električnog polja i indukcije magnetskog polja međusobno povezani u svakoj točki prostora sljedećim odnosom:

Elektromagnetski val u procesu svog širenja stvara tok elektromagnetske energije, a ako promatramo područje u ravnini okomitoj na smjer širenja vala, tada će se u kratkom vremenu pomaknuti određena količina elektromagnetske energije kroz to. Gustoća toka elektromagnetske energije je količina energije koju elektromagnetski val prenese kroz površinu jedinice površine u jedinici vremena. Zamjenom vrijednosti brzine, kao i magnetske i električne energije, možemo dobiti izraz za gustoću toka u smislu vrijednosti E i B.

Budući da se smjer širenja energije vala poklapa sa smjerom brzine širenja vala, protok energije koji se širi u elektromagnetskom valu može se zadati pomoću vektora usmjerenog na isti način kao i brzina širenja vala. Ovaj vektor nazvan je "Poyntingov vektor" - u čast britanski fizičar Henry Poynting, koji je razvio teoriju širenja energije elektromagnetskog polja 1884. Gustoća toka energije valova mjeri se u W/m².

Kada električno polje djeluje na tvar, u njoj se pojavljuju male struje koje predstavljaju uređeno kretanje električki nabijenih čestica. Ove struje u magnetskom polju elektromagnetskog vala podložne su djelovanju Amperove sile koja je usmjerena duboko u tvar. Amperova sila u konačnici stvara pritisak.

Ovu je pojavu kasnije, 1900. godine, proučavao i eksperimentalno potvrdio ruski fizičar Pjotr ​​Nikolajevič Lebedev, čiji je eksperimentalni rad bio vrlo važan za potvrdu Maxwellove teorije elektromagnetizma te njezino prihvaćanje i odobravanje u budućnosti.

Činjenica da elektromagnetski val vrši pritisak omogućuje nam da prosudimo da elektromagnetsko polje ima mehanički impuls, koji se može izraziti za jedinicu volumena kroz nasipna gustoća elektromagnetska energija i brzina širenja valova u vakuumu:

Budući da je količina gibanja povezana s kretanjem mase, moguće je uvesti takav pojam kao što je elektromagnetska masa, a tada će za jedinicu volumena taj odnos (u skladu s STR) poprimiti karakter univerzalnog zakona prirode, te će vrijedi za sva materijalna tijela, bez obzira na oblik materije. A elektromagnetsko polje je tada slično materijalnom tijelu - ima energiju W, masu m, impuls p i konačnu brzinu širenja v. Odnosno, elektromagnetsko polje je jedan od oblika materije koji stvarno postoji u prirodi.

Prvi put 1888. Heinrich Hertz eksperimentalno je potvrdio Maxwellovu elektromagnetsku teoriju. Eksperimentalno je dokazao stvarnost elektromagnetskih valova i proučavao njihova svojstva kao što su lom i apsorpcija u različitim medijima, kao i refleksija valova od metalnih površina.

Hertz je izmjerio valnu duljinu i pokazao da je brzina širenja elektromagnetskog vala jednaka brzini svjetlosti. Hertzov eksperimentalni rad postao je posljednji korak do priznanja elektromagnetska teorija Maxwell. Sedam godina kasnije, 1895., ruski fizičar Aleksandar Stepanovič Popov upotrijebio je elektromagnetske valove za stvaranje bežične komunikacije.

U istosmjernim krugovima naboji se kreću sa stalna brzina, a elektromagnetski valovi se u ovom slučaju ne emitiraju u svemir. Za zračenje je potrebno koristiti antenu u kojoj se izmjenične struje, odnosno struje koje brzo mijenjaju smjer.

U svom najjednostavnijem obliku, električni dipol je pogodan za emitiranje elektromagnetskih valova mala veličina, čiji bi se dipolni moment brzo mijenjao s vremenom. Upravo se takav dipol danas naziva “Hertz dipol”, čija je veličina nekoliko puta manja od valne duljine koju emitira.

Kada zrači Hertzov dipol, najveći tok elektromagnetske energije pada na ravninu okomitu na os dipola. Ne postoji zračenje elektromagnetske energije duž osi dipola. U Hertzovim najvažnijim eksperimentima elementarni dipoli korišteni su za emitiranje i primanje elektromagnetskih valova, te je dokazano postojanje elektromagnetskih valova.