12.1 : הטבע הכפול של קרינה אלקטרומגנטית (EM)

קרינה אלקטרומגנטית (EM) מורכבת מרכיבים של שדה חשמלי ומגנטי המתנודדים במישורים מאונכים זה לזה וביחס לכיוון התפשטות הקרינה במרחב. קרינה אלקטרומגנטית ניתנת לסיווג כגל, המתאפיין בתכונות של גלים כגון אורך גל (מסומן כ-λ) ותדירות (מסומנת כ-ν).

אורך גל הוא המרחק בין שני שיאים (הנקודה הגבוהה ביותר) או שני שקעים (הנקודה הנמוכה ביותר) עוקבים בגל. תדירות היא מספר הגלים או מחזורי הגל החוזרים העוברים בנקודה נתונה בזמן קבוע. סוגי הקרינה האלקטרומגנטית השונים מתאפיינים באורכי גל ותדירויות מגוונים. הספקטרום האלקטרומגנטי הוא אוסף מסודר של קרינה אלקטרומגנטית הממוינת לפי תדירות או אורך גל. אורך הגל והתדירות קשורים למהירות הקרינה דרך תווך. מהירות הקרינה בריק (מסומנת כ- c) היא קבוע פיזיקלי אוניברסלי בערך של כ- 3 × 10^8 m/s.

לפיכך, אורך הגל והתדירות קשורים בקשר הפוך. קרינה בתדירות גבוהה מתאפיינת באורך גל נמוך, ולהיפך.

בנוסף להתנהגות כגל, ניתן להתייחס לקרינה אלקטרומגנטית כאוסף חלקיקים הנקראים פוטונים. פוטון הוא היחידה הקטנה ביותר או "קוונט" של אור או קרינה אלקטרומגנטית. לפוטון אין מסה או מטען, אך הוא נושא אנרגיה. כל פוטון מכיל כמות קבועה של אנרגיה שניתן להעביר לחומר בעת אינטראקציה. האנרגיה של פוטון (מסומנת כ-E) פרופורציונלית ישירות לתדירות וביחס הפוך לאורך הגל. המשוואה הקושרת את אנרגיית הפוטון לתדירות הקרינה נקראת משוואת פלאנק.

קבוע פלאנק מסומן כ-h וערכו הוא 6.626 × 10^34 m^2 kg s^-1