12.1 : Podwójna natura promieniowania elektromagnetycznego (EM)

Promieniowanie elektromagnetyczne (EM) składa się ze składowych pola elektrycznego i magnetycznego oscylujących w płaszczyznach prostopadłych do siebie i wzajemnie prostopadłych do propagacji promieniowania w przestrzeni. Promieniowanie EM można sklasyfikować jako falę, charakteryzującą się właściwościami fal, takimi jak długość fali (oznaczona jako λ) i częstotliwość (reprezentowana przez ν).

Długość fali to odległość między dwoma kolejnymi szczytami (najwyższy punkt) lub dolinami (najniższy punkt) w fali. Częstotliwość to liczba powtarzających się fal lub cykli fal, które przechodzą przez dany punkt w ustalonym czasie. Różne rodzaje promieniowania elektromagnetycznego mają różne długości fal i częstotliwości. Widmo elektromagnetyczne to uporządkowany zbiór promieniowania elektromagnetycznego pogrupowanego według częstotliwości lub długości fali. Długość fali i częstotliwość są powiązane z prędkością promieniowania przez medium. Prędkość promieniowania w próżni (oznaczona jako c) jest uniwersalną stałą fizyczną o wartości około 3 × 10^8 m/s.

Dlatego długość fali i częstotliwość są odwrotnie proporcjonalne. Promieniowanie o wysokiej częstotliwości charakteryzuje się niską długością fali i odwrotnie.

Oprócz zachowywania się jak fala, promieniowanie elektromagnetyczne można również uznać za zbiór cząstek zwanych fotonami. Foton jest najmniejszą jednostką lub „kwantem” światła lub promieniowania elektromagnetycznego. Nie ma masy ani ładunku, ale przenosi energię. Każdy foton posiada określoną ilość energii, która może zostać przeniesiona do materii po interakcji. Energia fotonu (oznaczona jako E) jest wprost proporcjonalna do częstotliwości i odwrotnie proporcjonalna do długości fali. Równanie wiążące energię fotonu z częstotliwością jego promieniowania jest znane jako równanie Plancka.

Stała Plancka jest oznaczona jako h o wartości 6,626 × 10^34 m^2 kg s^-1.