promenljivo električno poljeE stvara promenljivo magnetno poljeB.
Iz Maksvelovih jednačina sledi niz uzajamnih promenaelektričnih polja koje se prostiru prostorom kao elektromagnetni valovi. Tilancielektričnih imagnetnih polja mogu se odvojiti odnaboja istruje te se slobodno širiti prostorom u vidu talasa. Oni traju i nakon što se ukloni njihov izvor, slično valovima koji se šire vodom nakon pada kamena.
Maksvel je uvideo vezu izmeđusvetlosti i elektromagnetnih valova, zaključivši da se elektromagnetni valovi šire istombrzinom kao i valovisvetlosti i da imaju ista svojstva.
Krajem 1880-ih godine valjanost Maksvelove teorije potvrdio je nemački fizičarH. R. Herc, koji je uspio da eksperimentalno pokaže postojanje elektromagnetnih talasa.[5][6] On je odaslao radio-talase jednostavnomoscilacijom električne struje kroz provodnik (time demonstriravši primitivan oblikantene). Pri tom se služio aparatom za proizvodnju oscilacija koji se zoveoscilator. Taj se oscilator sastoji od dve metalne šipke koje na svojim unutarnjim krajevima imaju metalne kuglice. Te su kuglice spojene sprigušnicom koji ih naelektriše. Kada između kuglica preskoči električna iskra, nastaju električne oscilacije. Uiskrištu jeelektrična struja najjača, a na krajevima šipki jednaka je nuli.
Za dokaz elektromagnetnih talasa služirezonator, koji se takođe sastoji od dve ravne šipke na čijim se unutarnjim krajevima nalaze kuglice. Da bi prilagodio rezonanciju, Herc je menjaoelektrični kapacitet rezonatora produžujući ili skraćujući dužinu šipki. Kada je rezonator u rezonanciji s oscilatorom i s njime paralelan, između kuglica rezonatora preskaču električne iskre.[7]
Hercov eksperiment je u znatnoj meri pomogao razumevanjuelektromagnetnog spektra, i pružio je dokaz da se valovi mogu stvarati i širiti kroz prostor.[8]
Valna dužina je rastojanje na kojem se oblik vala ponavlja.Način rada polutalasnedipolneantene koja dobijaenergiju odradio-talasa.Električno polje talasa(E, zeleno) potiskujeelektrone u anteni nazad i napred(crne strelice), stvarajući na krajevima antene pozitivni ili negativninaboj. Budući da je dužina antene polovinadužineradio vala, ona stvarastajaće talasenapona(V, crveno) istruje u anteni. Ta oscilujuća struja koja teče napred-nazad putuje dolje do prenosne linije kroz radio prijamnik (prikazanotpornikomR).
Elektromagnetni valovi imaju četiri važna svojstva:
Za razliku od ostalih valova koji se šire nekim sredstvom, elektromagnetni se mogu širitivakuumom.
Smerovi električnog i magnetnog polja u talasu su međusobno normalni (okomiti) i oba su normalna na smer širenja talasa, što ih činitransverzalnim.
Brzina talasa zavisi samo od električnih i magnetnih svojstva medija, ne odamplituda elektromagnetnog polja.
Na putu kojem se elektromagnetni talase šire nisu neophodne oscilujuće čestice nekog medija, nego pri širenju elektromagnetnog talasa osciluju električna i magnetna polja. Elektromagnetne talase stvaranaelektrisanje koje se krećeubrzano. Ako električni naboj osciluje, on emituje kontinuirani elektromagnetni val, a ako ima samo kratkotrajnu akceleraciju, tada emituje pulsni elektromagnetni val.
Svakonaelektrisanje promenom brzine kretanja generišeelektromagnetno polje. Osobine elektromagnetnog vala direktno su vezane za dinamiku promene naelektrisanja. Ako naelektrisanje osciluje, generisani elektromagnetni val će imati istuučestalost oscilovanja.
Ako se u nekoj tački prostora stvori promjenljivo magnetno polje ono će u susednoj tački indukovati vrtložno električno polje, koje je takođe promjenljivo. Ono će indukovati vrtložno magnetno polje, a ovo vrtložno električno polje, itd. Na taj način nastaje proces širenja promjenljivog elektromagentskog polja kroz prostor odnosno elektromagnetni val.
Kao što oscilujuća struja u provodniku može proizvesti elektromagnetni val, takav val takođe može u provodniku indukovati električnu struju iste oscilacije, tako omogućujući protok informacije od emitora ka prijemniku, što je osnov svih bežičnih komunikacija. Uvakuumu se elektromagnetni valovi prostirubrzinom svetlosti, dok se pri prolasku kroz gasove ili tečnosti delovi spektra mogu apsorbovati, odnosno rasuti pri haotičnom kretanju čestica usled efektaekscitacije atoma, pri čemu val prestaje da se kreće pravolinijski pa deluje da se kreće sporije od svetlosti.
Elektromagnetno polje se širi putem elektromagnetnih valova.Električna struja proizvodi u svojoj okolinimagnetno polje. Međutim, ako se ustrujnom kolu menjajuelektrični napon ili struja, pojavljuju se elektromagnetni valovi, koji se šire prostorom.[9] Električno i magnetno polje uzajamno deluju. Promenljivo magnetno polje proizvodi električno, a promenljivo električno polje – magnetno. Proces uzajamnog proizvođenja električnog i magnetnog polja širi sebrzinom svetlosti, i naziva se elektromagnetnim valom u širem smislu. Ako električna strujaharmonijski osciluje određenomfrekvencijom, elektromagnetno je poljesinusno s istom frekvencijom, a u prostoru nastaje valni učinak. To je elektromagnetni val u užem smislu.
Ako se valni učinak širi brzinomv, a polje se menja frekvencijomν, odgovarajuća dužina talasaλ iznosi:
.
Sredstvo koje ispunjava prostor se opire prodiranju talasa. Zato se val u sredstvu širi manjom brzinom nego u praznom prostoru. Ako je brzina elektromagnetnog talasa u vakuumuc0, a u prostoru ispunjenom nekim sredstvomc, njihov odnos određujeindeks prelamanja:
Ako je sredstvoelektrično provodno, u njemu pod uticajem elektromagnetnih talasa nastaje električna struja, a val gubi na energiji i prigušuje se. Nastala struja proizvodi sa svoje strane nove valove te nastaje zbirni valni učinak, koji se širi manjom brzinom nego u sredstvu bez gubitaka. U provodnim sredstvima mora se razlikovati brzina širenja procesa stvaranja talasa ili brzinačela talasa (grupna brzina) od brzine talasnog učinka (fazna brzina). Čelo talasa širi se uvek brzinom svetlosti, a fazna je brzina manja ako sredstvo troši energiju talasa, te njegoveamplitude opadaju. Udaljenost na kojoj se one smanje na 37% svog prvotnog iznosa zove se dubina prodiranja talasa. Ona zavisi od svojstava sredstva i od frekvencije. Dubina prodiranja televizijskog talasa u morskoj vodi iznosi tek nekoliko centimetara.
Kada val dođe na granicu između dva sredstava, delom sereflektuje nazad u prvo sredstvo, a delom nastavlja širenje u drugom sredstvu. Na električno provodnim pločama dolazi do totalnerefleksije talasa. Svojstvo refleksije talasa koristi se u izradi talasnih reflektora, na čemu se zasniva i radradara.
Elektromagnetni valovi iskorištavaju se za prenos različitih signala na daljinu. U emisijskim uređajima proizvode se promenljive električne struje koje prolaze kroz provodnike te tako stvaraju elektromagnetne talase. Prvi jeNikola Tesla primenioantenu u emisijskom uređaju.
U fizici se dugo raspravljalo pitanje nosioca elektromagnetnih talasa. Ranije se smatralo da je nosilac tih talasa hipotetična materija,eter, koji ispunjava čitavsvemir. Dalji razvojnauke je potpuno odbacio tuhipotezu. Ta bi, naime, materija morala da ima čudna svojstva, to jest ona bi morala da bude savršeno kruta, a ipak bi se kroz nju kretala svanebeska tela bez ikakvog otpora. Osim toga morala bi biti i savršenoelastična. Danas se smatra da za elektromagnetne talase nije neophodan bilo kakav materijalni nosilac, i da su to samoperiodične promene određenog fizičkog stanja u prostoru. Njihov je nosilac samprostor, u kome se te promene zbivaju.
Valovisvetlosti i elektromagnetni valovi imaju ista osnovna svojstva i šire se istom brzinom. Između njih nema nikakve razlike u fizičkim svojstvima, već se samo razlikuju u talasnoj dužini, odnosno frekvenciji.Difrakcija,interferencija ipolarizacija su pokazali da je svetlosttransverzalni val. Kod elektromagnetnog talasa električnooscilovanje je normalno na magnetno, pa se te dve promene šire u prostor normalno (okomito) na smer svoga kretanja. Prema tome i elektromagnetni val takođe transverzalno osciluje. Eksperimenti pokazuju da električne promene u elektromagnetnom talasu deluju nafotografsku ploču i na vidni živac u našem oku, pa imamoosećaj svetla. Sve to upućuje zaključak da su valovi svetlosti, kao i infracrveni, ultraljubičasti, rendgenski i gama zraci takođe elektromagnetni valovi, samo drukčije dužine. Od valne dužini zavise njihova posebna svojstva. Svi valovi raspoređeni po svojoj talasnoj dužini čineelektromagnetni spektar.
↑*Purcell and Morin, Harvard University. (2013). Electricity and Magnetism, 820p (3rd izd.). Cambridge University Press, New York. ISBN978-1-107-01402-2. p 430: "These waves... require no medium to support their propagation. Traveling electromagnetic waves carry energy, and... thePoynting vector describes the energy flow...;" p 440: ... the electromagnetic wave must have the following properties: 1) The field pattern travels with speed c (speed of light); 2) At every point within the wave... the electric field strength E equals "c" times the magnetic field strength B; 3) The electric field and the magnetic field are perpendicular to one another and to the direction of travel, or propagation."
↑Hertz, H.R (1893). Electric waves: being researches on the propagation of electric action with finite velocity through space. Ithaca, New York: Cornell University Library. ISBN978-1-4297-4036-4.
↑Hertz, H. R.(1899)The Principles of Mechanics Presented in a New Form, London, Macmillan, with an introduction by Hermann von Helmholtz (English translation ofDie Prinzipien der Mechanik in neuem Zusammenhange dargestellt, Leipzig, posthumously published in 1894).
↑Velimir Kruz: "Tehnička fizika za tehničke škole", "Školska knjiga" Zagreb, 1969.
Taflove, Allen & Hagness, Susan C. (2005). Computational Electrodynamics: The Finite-Difference Time-Domain Method, 3rd ed. Artech House Publishers. ISBN978-1-58053-832-9.
