1. الضوء والإشعاع

الموجات الكهرومغناطيسية (3 \ 4)

حتى الآن كنا قد فحصنا كميات المجال الكهربائي E و المجال المغناطيسي B. و ماذا الآن

ترى بالعين المجردة، ويتم قياسها بمستشعر الصور أو تلتقط كصورة بالكاميرا؟

كشف الضوء، إما بصريا أو بجهاز بصري، لا يتم مع المجال الكهربائي E و المجال المغناطيسي B مباشرة. أنها طاقة المجال الكهربائي والمجال المغناطيسي التي تحدد الشدة. إن طاقة المجال تتناسب مع القيمة التربيعية للمجالات، أي E² و B². كميات كلا المجالان وقيمتهما المربعة لهما ترددات عالية جدا، من رتبة 500 ميغاهيرتز مع الضوء المرئي. هذه الترددات عالية جدا بما لا يتيح رؤيتها بالمستقبلات الضوئية بالعين البشرية.

لذلك فإن العين وجميع المستشعرات الألكترونية تقوم بكشف الضوء المرئي عن طريق حساب المتوسط الزمني لمربع كميات المجالين. إن هذا المتوسط هو الذي له علاقة بشدة الضوء.

قيمته التربيعية تقابل أقتران جيب له نصف سعته و نصف فترته T، وله إزاحة مقدارها 0.5 بالقيمة الإيجابية:

منحنى المجال الكهربائي E(t) مرسوم بالنسبة للزمن t (الخط الأزرق)، و قيمته التربيعية E²(t) (الخط الأحمر). إتساع الموجة E_o=1 وبالتالي فإن E_o²=1. و مربع متوسط الزمن لـ E²(t) هو $⟨E^2⟩=0.5$ (الخط الأخضر).

تستخدم الأقواس $⟨\mathrm{...}⟩$ للدلالة على معدل الإشارة بالنسبة للزمن لـ E²(t). حيث أن E²(t) متماثل حول E²(t)=0.5، و بالتالي:

إن الإشارة الثابتة هذه (ما دامت سعة الموجة ثابتة) هي التي تشاهدها العين كشدة ضوء.

أقراء المزيد عن كثافة الطاقة وكثافة الموجات الكهرومغناطيسية في الملحق رقم 4.