Izvorni kôd stranice Elektromagnetno zračenje

[[Datoteka:Light-wave.svg|mini|300px|Elektromagnetni talas: prikaz električnog i magnetnog polja]]
'''Elektromagnetno zračenje''' je kombinacija oscilujućeg [[električno polje|električnog]] i [[magnetno polje|magnetnog polja]] koja zajedno putuju kroz prostor u obliku međusobno okomitih [[talas]]a. Ovo zračenje je nosilac elektromagnetne interakcije (sile) i može se interpretirati kao talas ili kao čestica, u zavisnosti od slučaja. Čestice koje kvantifikuju elektromagnetno zračenje su [[foton]]i.

Elektromagnetne talase je teorijski predvideo [[James Clerk Maxwell|James Maxwell]] pokušavajući da objasni efekte [[indukcija|indukcije]] električne struje u magnetnim poljima i obrnuto. Kasnije je [[Heinrich Rudolf Hertz]] potvrdio ovu teoriju proizvevši radiotalase koje je detektovao sa drugog kraja svoje laboratorije jednostavnom oscilacijom električne struje kroz provodnik (time demonstriravši primitivan oblik antene).

Svako naelektrisanje promjenom brzine kretanja generiše elektromagnetno polje. Ova informacija se prostire kroz prostor [[brzina svjetlosti|brzinom svjetlosti]] i osobine odgovarajućeg elektromagnetnog talasa su direktno vezane za dinamiku promjene kretanja naelektrisanja. Ako imamo provodnik u kome naelektrisanje osciluje, generisani elektormagnetni talas će imati istu [[frekvencija|frekvenciju]] oscilovanja. Alternativno, ako elektromagnetno zračenje gledamo kao emisiju čestica (fotona), [[energija]] koju one nose je direktno vezana za [[talasna dužina|talasnu dužinu]], odnosno učestalost talasa. Što je veća učestalost to je veća energija fotona. Tačan odnos je opisan Plankovom relacijom E = hν gdje je E energija fotona h je [[Planckova konstanta]], a ν je frekvencija talasa.

Kao što oscilujuća električna struja u provodniku može da proizvede elektromagnetni talas, takav talas također može da u nekom provodniku indukuje električnu struju iste oscilacije, na taj način omogućavajući transfer informacije od emitora ka prijemniku, što je osnov svih bežičnih komunikacija.

Osobine elektromagnetnog zračenja zavise od njegove talasne dužine. Cijeli opseg talasnih dužina elektromagnetnog zračenja naziva se [[elektromagnetni spektar]]. On obuhvata [[gama zračenje]], [[rendgensko zračenje]], [[ultraljubičasto zračenje]], vidljivu [[svjetlost]], [[infracrveno zračenje]], [[mikrotalasno zračenje]] i [[radiotalas]]e.

U [[vakuum]]u se elektromagnetni talasi prostiru brzinom svjetlosti, dok se pri prolasku kroz [[gas]]ove ili [[tečnost]]i dijelovi spektra mogu [[apsorpcija|apsorbovati]], odnosno rasipati pri haotičnom kretanju čestica usljed efekta ekscitacije atoma, pri čemu talas prestaje da se kreće pravolinijski pa je percepcija da se kreće sporije od brzine svjetlosti.

==Definicije==
[[Slika:Onde electromagnetique.svg|thumb|300px|[[linearna polarizacija|Linearno polarizirani]] [[sinusoida|sinusoidni]] elektromagnetski talas, širi se u pravcu +'''z''' kroz homogeni, izotropni medij bez rasipanja, kao što je vakuum. Električno polje (<span https://stats.u.org/#/be.wikisource.org{{Mrtav link}}  =span style = "color:blue;">plave strelice</span>) osciliraju u pravcu ±'''x''', a pravougaono [[magnetno polje]] (<span style = "color: red;">crvene strelice</span>) oscilira u fazi sa električnim poljem, ali u smjeru ± '''y'''.]] 
U [[fizika|fizici]], '''elektromagnetno zračenje''' ('''EM zračenje''' ili '''EMR''') odnosi se na talase (ili njihove [[kvant]]e, [[foton]]a) [[elektromagnetno polje|elektromagnetnog polja]], koje se širi (zrači) kroz svemir, noseći elektromagnetnu [[energija zračenja|energiju zračenja]].<ref>*{{cite book | author=Purcell and Morin, Harvard University. | title=Electricity and Magnetism, 820p| edition= 3rd | publisher= Cambridge University Press, New York| year = 2013 | isbn= 978-1-107-01402-2}} p 430: "These waves... require no medium to support their propagation. Traveling electromagnetic waves carry energy, and... the ''Poynting'' 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."</ref>  Uključuje [[radio talas]]a, [[mikrotalasna pećnica|mikrotalasne pećnice]], [[infracrvena svjetlost|infracrvenu]], [[Svjetlos|(vidljivu) svjetlost]], [[ultraljubičasto zračenje|ultraljubičasto]], [[X-zraka|rendgenska]] i [[gama zraka|gama zrake]].<ref>* {{cite book | author=Browne, Michael | title=Physics for Engineering and Science, p427| url=https://archive.org/details/schaumsoutlinesp0000brow | edition= 2nd | publisher= McGraw Hill/Schaum, New York.| year = 2013 | isbn= 978-0-07-161399-6}}; p319</ref>

[[Klasični elektromagnetizam|Klasično]], elektromagnetno zračenje sastoji se od '''elektromagnetnih talasa''', koji su sinhronizirane [[oscilacija|oscilacije]] [[električno polje|električnog]] i [[magnetno polje|magnetnih polja]]. U vakuumu, elektromagnetni talasi putuju [[brzina svjetlosti|brzinom svjetlosti]], obično označenom sa ''c''. U homogenim, izotropnim medijima, oscilacije dvaju polja međusobno su okomite i okomite na smjer širenja energije i talasa, formirajući [[poprečni talas]]. [[Talasni front]] elektromagnetnih talasaa koji se emituju iz [[tačkasti izvor|tačkastog izvora]] (kao što je sijalica) je [[sfera]]n. Položaj elektromagnetnog talasa unutar [[elektromagnetni spektar|elektromagnetnog spektra]] može se okarakterizirati ili njegovom [[frekvencija|frekvencijom]] oscilacije ili [[talasna dužina|talasnom dužinom]]. Elektromagnetni talasi različite frekvencije nazivaju se različitim imenima, jer imaju različite izvore i efekte na materiju. Redom za povećanje frekvencije i smanjivanje talasne dužine to su: radio talasi, mikrotalasi, infracrveno zračenje, vidljiva svetlost, ultraljubičasto zračenje, X-zrake i gama zrake.<ref>{{cite journal|last1=Maxwell|first1=J. Clerk|title=A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field|journal=Philosophical Transactions of the Royal Society of London|volume=155|pages=459–512|doi=10.1098/rstl.1865.0008|date=1. 1. 1865|bibcode=1865RSPT..155..459C}}</ref>

Elektromagnetni talasi emitiraju se električno [[nabijena čestica|nabijenim česticama]] pod ubrzanjem,<ref name="Cloude">{{cite book| last1  = Cloude| first1 = Shane | title  = An Introduction to Electromagnetic Wave Propagation and Antennas| publisher = Springer Science and Business Media| date   = 1995| pages  = 28–33| url = https://books.google.com/books?id=8-NLj54dU2YC&q=%22electromagnetic+radiation%22+charges+accelerates&pg=PA28| isbn   = 978-0387915012}}</ref><ref name="Bettini">{{cite book| last1  = Bettini| first1 = Alessandro | title  = A Course in Classical Physics, Vol. 4 - Waves and Light| publisher = Springer | date   = 2016| pages  = 95, 103| url    = https://books.google.com/books?id=Ip9xDQAAQBAJ&q=%22electromagnetic+waves%22+charges+accelerating&pg=PA95| isbn=978-3319483290}}</ref> i  mogu naknadno stupiti u interakciju s drugim nabijenim česticama, vršeći silu na njih. EM talasi nose [[energija|energiju]], [[zamah]] i [[ugaoni zamah]] dalje od izvorne čestice i mogu dati one količine [[materija]] kojima su u interakciji. Elektromagnetno zračenje povezano je s onim EM talasima koji se mogu sami širiti („zračiti“) bez trajnog uticaja pokretnih naboja koji su ih proizveli, jer su postigli dovoljnu udaljenost od tih naboja. Stoga se EMR ponekad naziva i [[Blisko i daleko polje|daleko polje]]. U ovom jeziku, [[Blisko i daleko polje|blisko polje]] odnosi se na EM polja u blizini naboja i struje koja ih je direktno proizvela, posebno pojave zvane [[elektromagnetna indukcija|elektromagnetna]] i [[elektrostatička indukcija]].

U [[kvantna mehanika|kvantnoj mehanici]], alternativni način gledanja EMR-a je taj da se sastoji od [[foton]]a, nenapunjenih [[elementarna čestica|elementarnih čestica]] s nultom [[masa mirovanja|masom mirovanja]] koji su [[kvant]]ovi [[elektromagnetno polje|elektromagnetnog polja]], odgovornog za sve elektromagnetske interakcije.<ref>{{Cite web|url=https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/themes/physics/ekspong/|title=The Dual Nature of Light as Reflected in the Nobel Archives|website=www.nobelprize.org|access-date=4. 9. 2017|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20170715170621/http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/themes/physics/ekspong/|archive-date=15. 7. 2017|df=dmy-all}}</ref>  [[Kvantna elektrodinamika]] je teorija o tome kako EMR djeluje s materijom na atomskom nivou.<ref>{{Cite web|url=http://www.encyclopedia.com/science-and-technology/astronomy-and-space-exploration/astronomy-general/electromagnetic-spectrum|title=Electromagnetic Spectrum facts, information, pictures {{!}} Encyclopedia.com articles about Electromagnetic Spectrum|website=www.encyclopedia.com|language=en|access-date=4. 9. 2017|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20170613005456/http://www.encyclopedia.com/science-and-technology/astronomy-and-space-exploration/astronomy-general/electromagnetic-spectrum|archive-date=13. 6. 2017|df=dmy-all}}</ref>  Kvantni efekti pružaju dodatne izvore EMR-a, poput [[Atomska elektronska tranzicija|tranzicije elektrona]] na niže [[nivo energije|nivoe energija]]  u atomu i [[zračenje crnog tijela]].<ref name="Tipler">{{cite book| last1  = Tipler| first1 = Paul A. | title  = Physics for Scientists and Engineers: Vol. 1: Mechanics, Oscillations and Waves, Thermodynamics| publisher = MacMillan| date=1999| pages  = 454| url=https://books.google.com/books?id=U9lkAkTdAosC&q=%22electromagnetic+waves%22+charges+accelerate&pg=PA454| isbn=978-1572594913}}</ref> Energija pojedinačnog fotona je [[Kvantizacija (fizika)|kvantizirana]] i veća je za [[foton]]e više frekvencije. Ovaj odnos daje [[Planck – Einsteinova relacija|Planckova jednadžba]] {{nowrap begin}}''E'' = ''hf''{{nowrap end}}, gdje je ''E'' = energija po fotonu, ''f'' = frekvencija fotona, a ''h'' = [[Planckova konstanta]]. Naprimjer, jedan foton gama zraka može nositi ~100.000 puta veću energiju pojedinog fotona vidljive svjetlosti.

Efekti EMR-a na hemijske spojeve i biološke organizme ovise, kako o [[Snaga (fizika)|snazi]] zračenja tako i o njegovoj učestalosti. EMR vidljivih ili nižih frekvencija (tj. vidljive i infracrvene svetlosti, mikrotalasa i radio talasa) naziva se ''[[neionizirajuće zračenje]]'', jer njegovi fotoni nemaju pojedinačno dovoljno energije da [[ionizacija|joniziraju]] atom ili molekulu ili da prekidaju [[hemijska veza|hemijsku vezu]]. Efekti ovih zračenja na hemijske sisteme i živo tkivo uzrokovani su prvenstveno efektima zagreijavanja od kombiniranog prijenosa energije mnogih fotona. Suprotno tome, visokofrekventna ultraljubičasta zračenja i gama zrake nazivaju se ''[[ionizirajuće zračenje]]'', jer pojedinačni fotoni tako visoke frekvencije imaju dovoljno energije da [[ionizacija|ionizuje]] molekule ili razbiju [[hemijska veza|hemijske veze]]. Ova zračenja imaju sposobnost da izazovu [[hemijska reakcija|hemijsku reakciju]] i oštete žive ćelije, osim onih koje nastaju jednostavnim zagrijavanjem i mogu predstavljati opasnost po zdravlje.

==Fizika==
===Teorija===
[[Slika:VisibleEmrWavelengths.svg|thumb|Prikaz relativne talasne dužine elektromagnetnih talasa tri različite boje [[svjetlost]]i (plava, zelena i crvena) sa skalom udaljenosti u mikrometrima duž osi x.]]
{{glavni|Maxwellove jednadžbe}}

==== Maxwellove jednadžbe ==== 
[[James Clerk Maxwell]] izveo je [[Jednadžba elektromagnetnog talasa|Oblik talasa električnih i magnetskih jednadžbi]], otkrivajući tako prirodu talasastih električnih i magnetskih polja i njihovu [[Simetrija (fizika)|simetriju]]. Budući da se brzina EM talasa predviđena ovom jednadžbom poklapala s izmjerenom [[brzina svjetlosti|brzinom svjetlosti]], Maxwell je zaključio da je i sama [[svjetlost]] EM talas.<ref>{{Cite web|url=https://physics.info/em-waves/|title=Electromagnetic Waves|website=The Physics Hypertextbook|last=Elert|first=Glenn|access-date=4. 6. 2018}}</ref><ref>{{Cite web|url=http://www.clerkmaxwellfoundation.org/html/maxwell-s_impact_.html|title=The Impact of James Clerk Maxwell's Work|website=www.clerkmaxwellfoundation.org|access-date=4. 9. 2017|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20170917213509/http://www.clerkmaxwellfoundation.org/html/maxwell-s_impact_.html|archive-date=17. 9. 2017|df=dmy-all}}</ref> Maxwellove jednadžbe potvrdio je [[Heinrich Hertz]] eksperimentima sa radio talasima.

Prema [[Maxwellove jednadžbe|Maxwellovim jednadžbama]], prostorno promenljivo [[električno polje]] uvek je povezano sa [[magnetno polje|magnetnim poljem]] koje se mijenja tokom vremena
.<ref>Purcell, p 438, section 9.4: ''An Electromagnetic Wave''.</ref> Slično tome, prostorno promjenjivo magnetno polje povezano je sa određenim promjenama u električnom polju tokom vremena. U elektromagnetnom talasu promjene u električnom polju uvijek prati talas u magnetnom polju u jednom smjeru i obrnuto. Ova veza između njih dvoje se javlja bez toga da bilo koja vrsta polja uzrokuje drugo. Događaju se zajedno, na isti način na koji se vremenske i prostorne promjene događaju zajedno i međusobno su povezane [[specijalna relativnost|specijalnom relativnošću]]. Zapravo, magnetna polja mogu se gledati kao električna polja u drugom referentnom okviru, a električna polja mogu se gledati kao magnetna polja u drugom referentnom okviru, ali imaju jednak značaj,  jer je fizika ista u svim referentnim okvirima, tako da blizak odnos između prostora i vremena ovdje je više od analogije. Ova polja zajedno tvore elektromagnetni talas koji se širi i odmiče u svemir i više nikada ne mora stupiti u interakciju s izvorom. Daleko EM polje nastalo na ovaj način ubrzanjem naboja sa sobom nosi energiju koja se "zrači" kroz svemir, pa otuda i pojam.

=== Svojstva ===
[[Slika:Electromagneticwave3D.gif|thumb|280px| Elektromagnetski talasi mogu se zamisliti kao samoproširujući poprečni oscilirajući talas električnih i magnetnih polja. <br>Ova 3D animacija prikazuje ravni linearno polariziranog talasa, koji se širi slijeva udesno. <br>Električno i magnetno polje u takvom talasu međusobno su u fazi, zajedno dostižući minimum i maksimum.]]

[[Elektrodinamika]] je [[fizika]] elektromagnetnog zračenja, a [[elektromagnetizam]] je fizički fenomen povezan sa teorijom elektrodinamike. Električna i magnetna polja podvrgavaju se svojstvima [[princip superpozicije|superpozicije]]. Dakle, polje zbog bilo koje određene čestice ili vremenski promenljivo električno ili magnetno polje doprinosi poljima koja se nalaze u istom prostoru zbog drugih uzroka. Dalje, kako su to [[vektor (geometrija)|vektorska]] polja, svi se vektori magnetnog i električnog polja zbrajaju prema [[vektorska adicija|adiciji vektora]].

Bilo koji broj elektromagnetnih talasa može se širiti kroz isto područje bez međusobnog utjecaja. Polje '''E''' u vremenskoj tački prostora je vektorski zbir električnih polja pojedinačnih talasa, a isto vrijedi i za '''B'''. Naprimjer, u optici dva ili više koherentnih svjetlosnih talasa mogu međudjelovati i konstruktivnim ili destruktivnim [[Interferencija|interferencijskim]] pojavama, rezultirajuće zračenje odstupa od zbira zračenja pojedinačnih svjetlosnih komponenti.

Putovanje kroz statička električna ili magnetna polja u linearnom mediju, kao što je vakuum ne utiče na elektromagnetna polja svjetlosti. Međutim, u nelinearnim medijima, poput nekih [[kristal]]a, mogu se pojaviti interakcije između svjetlosti i statičkih električnih i magnetnih polja – te interakcije uključuju i [[Faradayov efekt]] i [[Kerrov efekt]].<ref>{{cite journal|title=Experimental observation of relativistic nonlinear Thomson scattering|url=https://archive.org/details/sim_nature-uk_1998-12-17_396_6712/page/653|first1=Szu-yuan|last1=Chen|first2=Anatoly|last2=Maksimchuk|first3=Donald|last3=Umstadter|date=17. 12. 1998|journal=Nature|volume=396|issue=6712|pages=653–655|doi=10.1038/25303|arxiv=physics/9810036|bibcode=1998Natur.396..653C|df=dmy-all}}</ref><ref name=crowther-1920>{{cite book|last1=Crowther|first1=James Arnold|title=The life and discoveries of Michael Faraday|date=1920|publisher=Society for promoting Christian knowledge|pages=54–57|url={{google books |plainurl=y |id=iWe4AAAAIAAJ|page=5}}|access-date=15. 6. 2014}}</ref>

U [[refrakcija|refrakciji]], talas koji prelazi iz jednog u drugi medij različite [[gustoća|gustoće]] mijenja svoju  [[Brzina|brzinu i smjer]] pri ulasku u novi medij. Odnos indeksa loma medija određuje stepen refrakcije i sažet je u [[Snellov zakon]]. Svjetlost kompozitnih talasnih dužina (prirodne sunčeve svjetlosti) raspršuje se u vidljivi [[elektromagnetni spektar|spektar]] koji prolazi kroz prizmu, zbog [[indeks refrakcije|indeksa refrakcije]] [[prizma|prizmolikog]] materijala koji ovisi o talasnoj dužini ([[disperzija ( optika)|disperzije]]); to jest, svaki komponentni talas unutar kompozitnog svjetla ima savijenu i različitu količinu.<ref>{{Cite web|title=Prisms|url=https://www.spectroscopyonline.com/view/prisms|access-date=17. 1. 2021|website=Spectroscopy Online}}</ref>

EM zračenje istovremeno pokazuje svojstva talasa i svojstva [[Subatomska čestica|čestica]]. Karakteristike talasa i čestica potvrđene su u mnogim eksperimentima. Karakteristike talasa su očiglednije kada se EM zračenje mjeri na relativno velikim vremenskim skalama i na velikim udaljenostima, dok su karakteristike čestica očiglednije kada se mjere mali vremenski okviri i udaljenosti. Naprimjer, kada tvar apsorbira elektromagnetno zračenje, svojstva nalik česticama bit će očiglednija kada je prosječni broj fotona u kocki odgovarajuće talasne dužine mnogo manji od 1. Nije tako teško eksperimentalno promatrati nejednoliko taloženje energije kada se svjetlost apsorbira, ali samo to, nije dokaz ponašanja "čestica". Umjesto toga, odražava kvantnu prirodu "materije".<ref>{{cite web |url=http://www.qo.phy.auckland.ac.nz/talks/photoelectric.pdf|archive-url=https://web.archive.org/web/20070627171942/http://www.qo.phy.auckland.ac.nz/talks/photoelectric.pdf|url-status=dead|archive-date=27. 6. 2007|title=Einstein and the Photoelectric Effect |first=H. J. |last=Carmichael |publisher=Quantum Optics Theory Group, University of Auckland |access-date=22. 12. 2009}}</ref> Demonstriranje da je sama svjetlost kvantizirana, a ne samo njena interakcija s materijom, suptilnija je stvar.

Neki eksperimenti prikazuju i talasnu i čestičnu prirodu elektromagnetnih talasa, poput samointerferencije pojedinog [[foton]]a.<ref>{{cite journal|doi=10.1119/1.1737397|url=http://people.whitman.edu/~beckmk/QM/grangier/Thorn_ajp.pdf|title=Observing the quantum behavior of light in an undergraduate laboratory|year=2004|last1=Thorn|first1=J. J.|last2=Neel|first2=M. S.|last3=Donato|first3=V. W.|last4=Bergreen|first4=G. S.|last5=Davies|first5=R. E.|last6=Beck|first6=M.|journal=American Journal of Physics|volume=72|issue=9|pages=1210|bibcode=2004AmJPh..72.1210T|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20160201214040/http://people.whitman.edu/~beckmk/QM/grangier/Thorn_ajp.pdf|archive-date=1. 2. 2016|df=dmy-all}}</ref> Kada se jedan foton pošalje kroz [[interferometar]], on prolazi kroz obje staze, interferirajući, kao što to čine talasi, ali ga [[fotomultipler]] ili drugi osjetljivi detektor otkriva samo jednom.

[[Kvantna mehanika|Kvantna teorija]] interakcije između elektromagnetnog zračenja i materije kao što su elektroni opisana je teorijom [[kvantna elektrodinamika]].

Elektromagnetni talasi mogu biti [[Polarizacija|polarizirani]], reflektirani, lomljeni, [[Difrakcija|difraktirani]] ili ometati jedni druge.<ref>{{Cite web|url=http://galileo.phys.virginia.edu/classes/usem/SciImg/home_files/introduction.htm|title=DATE|website=galileo.phys.virginia.edu|access-date=4. 9. 2017|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20150512060344/http://galileo.phys.virginia.edu/classes/usem/SciImg/home_files/introduction.htm|archive-date=12. 5. 2015|df=dmy-all}}</ref><ref>{{Cite web|url=http://www-jcsu.jesus.cam.ac.uk/~rpc25/notes/physics/waves/waves.html|title=Physics – Waves|website=www-jcsu.jesus.cam.ac.uk|access-date=4. 9. 2017|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20170904153721/http://www-jcsu.jesus.cam.ac.uk/~rpc25/notes/physics/waves/waves.html|archive-date=4. 9. 2017|df=dmy-all}}</ref><ref>{{Cite web|url=https://science.nasa.gov/ems/03_behaviors|title=Wave Behaviors {{!}} Science Mission Directorate|website=science.nasa.gov|language=en|access-date=4. 9. 2017|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20170514053337/https://science.nasa.gov/ems/03_behaviors|archive-date=14. 5. 2017|df=dmy-all}}</ref>

===Talasni model===
[[Slika:Circular.Polarization.Circularly.Polarized.Light Right.Handed.Animation.305x190.255Colors.gif|thumb|right|280px| Prikaz vektora električnog polja talasa kružno polariziranog elektromagnetnog zračenja.]] 
U homogenim, izotropnim medijima, elektromagnetno zračenje je [[poprečni talas]],<ref>{{cite book |title=Electromagnetic Theory |first=Julius Adams|last=Stratton|publisher=McGraw-Hill Book Company, New York, NY |year=1941 |chapter-url=https://books.google.com/books?id=zFeWdS2luE4C&q=%22electromagnetic+theory%22+stratton |chapter=Chapter V Plane waves in unbounded, isotropic media|isbn=9780470131534}}</ref> što znači da su njegove oscilacije okomite na smjer prijenosa i putovanja energije. Električni i magnetni dijelovi polja stoje u fiksnom omjeru jakosti kako bi se zadovoljile dvije [[Maxwellove jednadžbe]] koje određuju kako se jedan proizvodi od drugog. U medijima bez rasipanja (bez gubitaka), ova polja '''E''' i '''B''' također su u fazi,  dostižući maksimume i minimume na istim tačkama u prostoru (vidi ilustracije). Uobičajena zabluda je da su polja '''E''' i '''B''' u elektromagnetnom zračenju izvan faze, jer promjena jednog proizvodi drugo, što bi stvorilo faznu razliku između njih, kao sinusoidnih funkcija (kao što se zaista događa u [[elektromagnetna indukcija|elektromagnetnoj indukciji]] i u [[blisko i daleko polje|bliskom polju]] blizu antena). Međutim, u EM zračenju dalekog polja koje je opisano s dvije Maxwellove jednadžbe bez izvora) tačniji je opis da je vremenska promjena u jednom tipu polja proporcionalna promjena prostora u drugom. Ovi derivati zahtijevaju da polja '''E''' i '''B''' u EMR budu u fazi .

Važan aspekt prirode svjetlosti je [[frekvencija]]. Frekvencija talasa je njegova brzina oscilacije i mjeri se u [[herc]]ima, [[SI]] jedinici frekvencije, gdje je jedan herc jednak jednom osciliranju po [[sekunda|sekundi]]. Svjetlost obično ima više frekvencija koje se zbrajaju da bi stvorile rezultujući talas. Različite frekvencije prolaze pod različitim uglovima loma, što je [[fenomen]] poznat kao [[Disperzijska relacija|disperziji]].

Monohromatski talas (talas jedne frekvencije) sastoji se od uzastopnih korita i grebena, a udaljenost između dva susjedna grebena ili korita naziva se [[talasna dužina]]. Talasi elektromagnetnog spektra variraju u veličini, od vrlo dugih radiotalasa dužih od kontinenta do vrlo kratkih gama zraka, manjih od atomskih jezgara. Frekvencija je obrnuto proporcionalna talasnoj dužini, prema jednadžbi
:<ref>{{Cite web|url=https://astronomy.swin.edu.au/cosmos/E/Electromagnetic+Radiation|title=Electromagnetic Radiation {{!}} COSMOS|website=astronomy.swin.edu.au|access-date=29. 3. 2020}}</ref>

:<math>\displaystyle v=f\lambda</math>

gdje ''v'' = brzina talasa  (''[[brzina svjetlostii]]'' u vakuumu ili manje u drugim medijima), ''f'' = frekvencija, a λ = talasna dužina. Kako valovi prelaze granice između različitih medija, njihove brzine se mijenjaju, ali frekvencije ostaju konstantne.

Elektromagnetni talasi u slobodnom prostoru moraju biti rješenja Maxwellove [[jednadžba elektromagnetnog talasa|jednadžbe elektromagnetnog talasa]]. Poznate su dvije glavne klase rješenja, a to su ravni i sferni talasi. Ravni talasi mogu se promatrati kao ograničavajući slučaj sfernih, na vrlo velikoj (idealno beskonačnoj) udaljenosti od izvora. Obje vrste talasaa mogu imati talasasti oblik koji je proizvoljna vremenska funkcija (sve dok je dovoljno diferencijabilan kako bi se prilagodio talasnoj jednadžbi). Kao i svaka vremenska funkcija, ona se pomoću [[Fourierova analiza|Fourierove analize]] može razgraditi na svoj [[frekvencijski spektar]] ili na pojedinačne sinusoidne komponente, od kojih svaka sadrži jednu frekvenciju, amplitudu i fazu. Za takav komponentni talas kaže se da je '' monohromatski''. Monohromatski elektromagnetni talas može se okarakterizirati frekvencijom ili talasnom dužinom, vršnom amplitudom, fazom u odnosu na neku referentnu fazu, smjerom širenja i polarizacijom.

Interferencija je superpozicija dva ili više talasa, što rezultira novim talasnim obrascem. Ako polja imaju komponente u istom smjeru, oni se konstruktivno ometaju, dok suprotni smjerovi uzrokuju destruktivne smetnje. Primjer smetnji uzrokovanih EMR-om je [[elektromagnetna interferencija]] (EMI) ili kako je poznatijE kao [[Radio frekvencijska nterferencija|radiofrekvencijska interferencija]] (RFI).  Pored toga, mogu se kombinirati (tj. Interferirati) višestruki polarizacijski signali, da bi se stvorila nova stanja polarizacije, koja su poznata kao [[paralelno stvaranje polarizacionog stanja]].<ref>{{cite journal|last1=She|first1=Alan|last2=Capasso|first2=Federico|title=Parallel Polarization State Generation|journal=Scientific Reports|volume=6|pages=26019|doi=10.1038/srep26019|pmid=27184813|pmc=4869035|date=17. 5. 2016|arxiv=1602.04463|bibcode=2016NatSR...626019S}}</ref>

Energija u elektromagnetnim talasima se ponekad naziva [[energija zračenja]].<ref>{{Cite news|url=https://www.livescience.com/38169-electromagnetism.html|title=What Is Electromagnetic Radiation?|work=Live Science|access-date=4. 9. 2017|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20170904152301/https://www.livescience.com/38169-electromagnetism.html|archive-date=4. 9. 2017|df=dmy-all}}</ref><ref>{{Cite book|url={{google books |plainurl=y |id=sjQHyn5ZVcIC|page=635}}|title=The Earth Around Us: Maintaining A Livable Planet|last=Schneiderman|first=Jill|date=27. 3. 2000|publisher=Henry Holt and Company|isbn=9781466814431|language=en|df=dmy-all}}</ref><ref>{{Cite book|url={{google books |plainurl=y |id=AUriAAAAMAAJ|page=22}}|title=The Michigan Technic|date=1960|publisher=UM Libraries|language=en|df=dmy-all}}</ref>

=== Model čestica i kvantna teorija ===
Potkraj 19. stoljeća pojavila se anomalija koja uključuje protivrječnost između talasne teorije svjetlosti i mjerenja elektromagnetnih spektara koju emitiraju toplotni radijatori poznati kao [[crno tijelo|crna tijela]]. Fizičari su se dugi niz godina bezuspješno borili s tim problemom. Kasnije je postala poznata kao [[ultraljubičasta katastrofa]]. U 1900., [[Max Planck]] razvio je novu teoriju [[Planckov zakon zračenja crnog tijela|zračenja crnog tijela]] koja je objasnila posmatrani spektar. Planckova teorija temeljila se na ideji da crna tijela emitiraju svjetlost (i drugo elektromagnetno zračenje) samo kao diskretne snopove ili pakete [[energija|energije]]. Ti paketi zvali su se [[kvant]]i. U 1905.,  [[Albert Einstein]] predložio je da se kvanti svjetlosti smatraju stvarnim česticama. Kasnije je čestica svjetlosti dobila ime [[foton]], kako bi odgovarala drugim česticama koje su se opisivale u to vrijeme, poput [[elektron]]a i [[proton]]a. Foton ima energiju, ''E'', proporcionalnu njegovoj frekvenciji, ''f'', prema

: <math>E = hf = \frac{hc}{\lambda} \,\! </math>

gdje ''h'' = [[Planckova konstanta]], <math>\lambda</math> = talasna dužina, a ''c'' = [[brzina svjetlosti]]. Ovo je poznato i kao [[Planck-Einsteinova jednadžba]].<ref>
{{cite book
 | title = Physical Chemistry
 | author = Paul M. S. Monk
 | publisher = John Wiley and Sons
 | year = 2004
 | isbn = 978-0-471-49180-4
 | page = [https://archive.org/details/physicalchemistr00monk_857/page/n460 435]
 | url =https://archive.org/details/physicalchemistr00monk_857
 | url-access = limited
 }}</ref> U kvantnoj teoriji, energija fotona je prema tome direktno proporcionalna frekvenciji talasa EMR .<ref>{{cite book
 |last=Weinberg
 |first=S.
 |title=The Quantum Theory of Fields
 |volume=1
 |publisher=Cambridge University Press
 |year=1995
 |isbn=978-0-521-55001-7
 |pages=[https://archive.org/details/quantumtheoryoff00stev/page/15 15–17]
 |url=https://archive.org/details/quantumtheoryoff00stev/page/15
 }}</ref>

Slično  tome, moment ''p'' fotona također je proporcionalan njegovoj frekvenciji i obrnuto proporcionalan njegovoj talasnoj dužini:

: <math>p = { E \over c } = { hf \over c } = { h \over \lambda }. </math>

Izvor Einsteinovog prijedloga da se svjetlost sastoji od čestica (ili bi mogla djelovati kao čestica u nekim okolnostima) bila je eksperimentalna anomalija koja nije objašnjena teorijom talasa: [[fotoelektrični efekt]], u kojem je svjetlost, udarajući o metalnu površinu, izbacivala elektrone iz površine, uzrokujući da [[električna struja]] teče preko primijenjenog [[napon]]a. Eksperimentalna mjerenja pokazala su da je energija pojedinačnih izbačenih elektrona proporcionalna ''[[frekvencija|frekvenciji]]'', a ne ''[[intenzitet (fizika)|intenzitetu]]'' svjetlosti. Nadalje, ispod određene minimalne frekvencije, koja je ovisila o određenom metalu, struja ne bi tekla, bez obzira na intenzitet. Činilo se da su ova zapažanja u suprotnosti s teorijom talasa i godinama su fizičari uzalud pokušavali pronaći objašnjenje. U 1905.,  Einstein je objasnio ovu zagonetku, uskrsnuvši teoriju čestica svjetlosti, kako bi objasnio opaženi efekt. Zbog prevlasti dokaza u korist teorije talasa, međutim, Einsteinove ideje su u početku nailazile na veliku skepsu među etabliranim fizičarima. Na kraju, prihvaćeno je Einsteinovo objašnjenje jer je uočeno novo ponašanje svjetla nalik na čestice, poput [[Comptonov efekt|Comptonovog efekta]].<ref>{{Cite book|last1=Ling|first1=Samuel J.|title=University physics. Volume 3|last2=Sanny|first2=Jeff|last3=Moebs|first3=William|publisher=OpenStax|year=2016|isbn=9781947172227|location=|pages=|chapter=The Compton Effect}}</ref>

Kako foton apsorbira [[atom]], [[pobuđeno stanje|pobuđuje]] ga, podižući [[elektron]] na viši [[nivo energije]] (onaj koji je u prosjeku udaljeniji od jezgra). Kada se elektron u pobuđenoj molekuli ili atomu spusti na niži nivo energije, emitira foton svjetlosti na frekvenciji koja odgovara energetskoj razlici. Budući da su nivoi energije elektrona u atomima diskretni, svaki element i svaka molekula emitiraju i apsorbiraju svoje karakteristične frekvencije. Neposredna emisija fotona naziva se [[fluorescencija]], tip [[fotoluminiscencija|fotoluminiscencije]]. Primjer je vidljiva svjetlost koja se emituje iz fluorescentnih boja, kao odgovor na ultraljubičasto svjetlo ([[crno svjetlo]]). Mnoge druge fluorescentne emisije poznate su u spektarskim opsezima, osim vidljive svjetlosti. Odložena emisija naziva se [[fosforescencija]].<ref>{{Cite web|url=http://www.majordifferences.com/2016/11/7-differences-between-fluorescence-and-Phosphorescence.html|title=7 Differences between Fluorescence and Phosphorescence|last=Haneef|first=Deena T. Kochunni, Jazir|access-date=4. 9. 2017|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20170904152324/http://www.majordifferences.com/2016/11/7-differences-between-fluorescence-and-Phosphorescence.html|archive-date=4. 9. 2017|df=dmy-all}}</ref><ref>{{Cite book|url={{google books |plainurl=y |id=kAn4AgAAQBAJ|page=93}}|title=Fundamental Physics of Radiology|last1=Meredith|first1=W. J.|last2=Massey|first2=J. B.|date=22. 10. 2013|publisher=Butterworth-Heinemann|isbn=9781483284354|language=en|df=dmy-all}}</ref>

===Dualnost talasne čestice ===
{{glavni|Dualnost talasne čestice}}
Moderna teorija koja objašnjava prirodu svjetlosti uključuje pojam dualnosti talasnih čestica. Općenito, teorija kaže da sve ima i prirodu čestica i prirodu talasa, a mogu se izvesti razni eksperimenti kako bi se otkrilo jedno ili drugo. Prirodu čestica lakše je prepoznati pomoću predmeta velike mase. Hrabar prijedlog naveo je [[Louis de Broglie]] 1924.,  naučnoj zajednicu da shvati da materija (npr. [[elektron]]i također pokazuje dualnost talas-čestica.<ref>{{cite book | author=Browne, Michael|title= ''Physics for Engineering and Science'' | url=https://archive.org/details/schaumsoutlinesp0000brow| publisher= McGraw-Hill/Schaum |edition= 2nd | date=2010| isbn= 978-0-07-161399-6}} Chapter 36, page 382: de Broglie Waves. "Light exhibits both wave properties (interference, diffraction, refraction) and particle properties (photoelectric effect, scattering.)"</ref>

=== Efekti talasa i čestica elektromagnetnog zračenja ===
Zajedno, efekti talasa i čestica u potpunosti objašnjavaju spektar emisije i apsorpcije EM zračenja. Sastav materije medija kroz koji svjetlost putuje određuje prirodu spektra apsorpcije i emisije. Ovi opsezi odgovaraju dozvoljenim nivoima energije u atomima. Tamne trake u [[apsorpciona spektroskopija|apsorpcijskom spektru]] nastaju zbog atoma u mediju koji intervenira između izvora i posmatrača. Atomi apsorbiraju određene frekvencije svjetlosti između emitora i detektora/oka, a zatim ih emitiraju u svim smjerovima. Detektoru se pojavljuje tamna traka zbog zračenja raspršenog izvan snopa. N primjer, tamne trake u svjetlosti koju emituje udaljena [[zvijezda]] nastaju zbog atoma u njenoj  atmosferi. Sličan fenomen dešava se za [[Emisija (fizika)|emisiju]], što se vidi kada emitirani plin svijetli usljed pobuđivanja atoma zbog bilo kojeg mehanizma, uključujući toplotu. Kako se elektroni spuštaju na niže energetske nivoe, emitira se spektar koji predstavlja skokove između energetskih nivoa elektrona, ali se vide linije, jer se emisija opet dešava samo kod određenih energija nakon pobude.<ref>Browne, p 376: "Radiation is emitted or absorbed only when the electron jumps from one orbit to the other, and the frequency of radiation depends only upon on the energies of the electron in the initial and final orbits.</ref>  Primjer je [[Emisija (fizika)|emisija]] spektarske [[maglica|maglice]]. Elektroni koji se brzo kreću najoštrije su ubrzani kada naiđu na područje sile, pa su odgovorni za proizvodnju mnogih najviših frekvencijsko elektromagnetnog zračenja uočenog u prirodi.

Ovi fenomeni mogu pomoći raznim hemijskim određivanjima sastava plinova, osvijetljenih straga (spektri apsorpcije) i užarenih plinova (spektri emisije). Spektroskopija (naprimjer) određuje šta [[hemijski element]] sadrži određene zvijezde. Koristi se i za određivanje udaljenosti zvijezde, pomoću [[crveni preokret|crvenog preokreta]].<ref>{{cite web|title=Spectroscopy|url=http://www.redshift.org.uk/spectroscopy|website=National Redshift Project|publisher=National Redshift Project|access-date=19. 1. 2017|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20170201234024/http://www.redshift.org.uk/spectroscopy|archive-date=1. 2. 2017|df=dmy-all}}</ref>

=== Specijalna teorija relativnosti ===
{{Glavni|Specijalna teorija relativnosti}}
Do kasnog devetnaestog stoljeća, razne eksperimentalne anomalije nisu se mogle objasniti teorijom jednostavnih talasaa. Jedna od ovih anomalija uključivala je kontroverzu oko brzine svjetlosti. Brzina svjetlosti i ostali EMR predviđeni Maxwellovim jednadžbama, nisu se pojavili ukoliko jednadžbe nisu izmijenjene na način koji su prvi predložili [[George Francis FitzGerald|FitzGerald]] i [[Hendrik Lorentz|Lorentz]]  ili bi u suprotnom ta brzina ovisila o brzini posmatrača u odnosu na "medij" (nazvan [[luminiferni eter]]) koji je navodno "nosio" elektromagnetni talas (na način analogan načinu na koji zrak prenosi zvučne talase). Eksperimenti nisu uspjeli pronaći nikakav efekat posmatrača. U 1905., Einstein je predložio da su prostor i vrijeme entiteti koji se mijenjaju brzinom širenja svjetlosti i sve druge procese i zakone. Ove promjene predstavljale su postojanost brzine svjetlosti i svih elektromagnetnih zračenja, sa stanovišta svih posmatrača – čak i onih u relativnom kretanju.

== Elektromagnetni spektar ==
{{glavni| Elektromagnetni spektar}}
[[Slika:EM spectrumrevised.png|thumb|upright=2.25|right|[[Elektromagni spektar]] sa označenom viljivom svjetlošću]]
[[Slika:Light spectrum.svg|right|frame|<br />
γ = [[Gama zrake]]<br/>
HX = Jake [[rendgen]]ske<br/>
SX = Mehke rendgenske zrake <br/>
EUV = Ekstremne [[ultraljubičasta svjetlost|UV-zrake]] <br />
NUV = Skoro ultraljubičaste <br/>
[[Vidljivo svjetlo]] (trake u boji) <br>
NIR = Blizu[[infracrvena svjettlost|infracrvene]] <br />
MIR = Srednje infracrvene zrake <br />
FIR = Dalekoinfracrvene zrake <br>
EHF = [[Izuzetno visoka frekvencija]] (mikotalasne pećnice) <br/>
SHF = [[Supervisoka frekvencija]] (mikrotalasne pećnice) <br/>
UHF = [[Ultravisoka frekvencija]] (radio talasi) <br/>
VHF = [[Vrlo visoka frekvencija]] (radio) <br/>
HF = [[Visoka frekvencija]] (radio) <br/>
MF = [[Srednja frekvencija]] (radio) <br/>
LF = [[Niska frekvencija]] (radio) <br/>
VLF = [[Vrlo niska frekvencija]] (radio) <br/>
VF = [[Frekvencija plina]] <br/>
ULF = [[Ultraniska frekvencija]] (radio) <br/>
SLF = [[Superniska frekvencija]] (radio) <br/>
ELF = [[Izuzetno niska frekvencija]] (radio)]]

EM zračenje (oznaka „zračenje“ isključuje statička električna i magnetna i [[blisko i daleko polje|bliska polja]]) klasificirano je prema talasnoj dužini u [[radiotalas]]ima, mikrotalasima, [[infracrvena svjetlost|infratalasima]], [[vidljivi spektar|vidljivim]], [[ultraljubičasta svjetlost|ultrljubičastim]], rendgenskim i [[gama zraci]]ma. Proizvoljni elektromagnetni talasi mogu se izraziti pomoću [[Fourierova analiza|Fourierove analize]] u terminima [[sinusoida|sinusoidnih]] [[boja|monohromatskih]] talasa, koji se zauzvrat mogu klasificirati u ove regije EMR spektra

Za određene klase EM talasaa, talasni oblik se najkorisnije tretira kao ''slučajan'', a zatim se spektarska analiza mora izvršiti malo drugačijim matematičkim tehnikama, prikladnim za slučajne ili [[stohastički proces|stohastičke procese]]. U takvim slučajevima su pojedinačne frekvencijske komponente predstavljene u smislu njihovog sadržaja „snage“, a informacije o fazi nisu sačuvane. Takav prikaz naziva se [[spektralna gustina snage]] slučajnog procesa. Slučajno elektromagnetno zračenje koje zahtijeva ovakvu analizu susreće se, naprimjer, u unutrašnjosti [[zvijezda]] i u nekim drugim vrlo širokopojasnim oblicima zračenja, poput [[polje nulte tačke|polja talasa nulte tačke]] elektromagnetnog vakuuma.

Ponašanje EM zračenja i njegova interakcija s materijom ovisi o njegovoj frekvenciji, a kvalitativno se mijenja kako se frekvencija mijenja. Niže frekvencije imaju duže talasne dužine, a veće frekvencije imaju kraće talaasne dužine i povezane su s fotonima veće energije. Ne postoji osnovno ograničenje koje je poznato za ove talasne dužine ili energije, ni na jednom kraju spektra, iako će fotoni sa energijama u blizini [[Planckove energije]] ili prekoračiti ih (daleko previsoke da bi ikad bile uočene) zahtijevati opise nove fizičke teorije.

=== Radio i mikrotalasi ===
{{glavni| Radio talasi}}
Radio talasii imaju najmanje energije i najnižu frekvenciju. Kada radio talasi nalete na [[električni vodič|vodič]], spajaju  se s provodnikom, putuju duž njega i [[radiofrekvencijska indukcija|indciraju]] električnu struju na površini provodnika, premeštajući elektrone provodnog materijala u korelirane gomile naboja. Takvi efekti mogu pokriti makroskopske udaljenosti u provodnicima (kao što su radio antene), jer je talasna dužina radiotalasa duga.

Fenomeni elektromagnetnog zračenja talasnih dužina u rasponu od jednog metra do kratkog milimetarskog, nazivaju se mikrotalasima; sa frekvencijama između 300&nbsp;MHz (0,3&nbsp;GHz) i 300&nbsp;GHz.

Na radio i mikrotalasnim frekvencijama, EMR komunicira s materijom uglavnom kao skup skupova naboja koji se šire na veliki broj zahvaćenih atoma. U [[električni provodnik|električnim provodnicima]], takvo inducirano skupno kretanje naboja ([[električna struja]]) rezultira apsorpcijom EMR-a ili odvajanjem naboja koji uzrokuju stvaranje novog EMR-a (efektivni odraz EMR-a). Primjer je apsorpcija ili emisija radio talasa antenama ili apsorpcija mikrotalasa vodom ili drugim molekulama sa električnim dipolnim momentom, kao naprimjer unutar [[mikrovalna pećnica|mikrovalne pećnice]]. Te interakcije proizvode ili električne struje ili toplotu, ili oboje.

=== Infracrvena ===
{{glavni|Infracrvena svjetlost}}
Poput radija i mikrotalasne pećnice, i infracrveno (IR) se reflektuje od metala (a također i većina EMR, i to u ultraljubičastom opsegu). Međutim, za razliku od radiofrekvencijskog i mikrotalasnog zračenja niže frekvencije, infracrveni EMR obično komunicira s dipolima u pojedinačnim molekulama, koji se mijenjaju, dok atomi vibriraju na krajevima jedne hemijske veze. Posljedično ga apsorbira širok spektar supstanci, što uzrokuje njihovo povišenje temperature, kako se vibracije raspršuju kao [[toplota]]. Isti postupak, izveden obrnuto, uzrokuje spontano zračenje rasutih supstanci u infracrvenom zračenju.

Infracrveno zračenje podijeljeno je u spektarske podregije. Iako postoje različite sheme podjele,<ref>{{cite web|last=Henderson |first=Roy |url=http://info.tuwien.ac.at/iflt/safety/section1/1_1_1.htm |title=Wavelength considerations |publisher=Instituts für Umform- und Hochleistungs |access-date=18. 10. 2007 |archive-url = https://web.archive.org/web/20071028072110/http://info.tuwien.ac.at/iflt/safety/section1/1_1_1.htm |archive-date = 28. 10. 2007}}</ref><ref>{{cite web |url=http://www.ipac.caltech.edu/Outreach/Edu/Regions/irregions.html |title=Near, Mid and Far-Infrared |publisher=NASA IPAC |access-date=4. 4. 2007 |url-status=dead |archive-url=https://archive.today/20120529/http://www.ipac.caltech.edu/Outreach/Edu/Regions/irregions.html |archive-date=29. 5. 2012 }}</ref> spektar se obično dijeli na blizinuinfracrvene (0,75–1,4 μm), infracrvene (kratke) talasne dužine (1,4–3 μm), dugotalasne infracrvene  srednje talasne dužine (3–8 μm), infracrvene dugotalasne dužine (8–15 μm) i [[daleka infracrvena]] (15–1000 μm).<ref name="Byrnes">{{Cite book|last=Byrnes |first=James |title=Unexploded Ordnance Detection and Mitigation |url=https://archive.org/details/unexplodedordnan00abry |url-access=limited |publisher=Springer |year=2009 |pages=[https://archive.org/details/unexplodedordnan00abry/page/n29 21]–22 |isbn=978-1-4020-9252-7|bibcode=2009uodm.book.....B }}</ref>

=== Vidljiva svjetlost ===
{{glavni|Svjetlost}}
Prirodni izvori proizvode EM zračenje u čitavom spektru. EM zračenje sa [[talasna dužina|talasnom dužinom]] između približno 400 [[nanometar|nm]] i 700&nbsp;nm direktno otkriva [[ljudsko oko]] i doživljava ga kao vidljivu [[svjetlost]]. Ostale talasne dužine, posebno infracrvene zrake u blizini (duže od 700&nbsp;nm) i ultraljubičaste (kraće od 400&nbsp;nm), također se ponekad nazivaju svjetlošću.

Kako se frekvencija povećava u vidljivi opseg, fotoni imaju dovoljno energije da promijene strukturu veze nekih pojedinačnih molekula. Nije slučajno što se to događa u vidljivom opsegu, jer [[čulo vida|mehanizam vida]] uključuje promjenu veze jednu molekule u [[mrežnjača|mrežnjači]], koja apsorbira jedan foton. Promjena mrežnjače uzrokuje promjenu oblika proteina [[rodopsin]]a, što započinje biohemijski proces koji uzrokuje da [[mrežnjača]] ljudskog oka osjeti svjetlost.

[[Fotosinteza]] postaje moguća i u ovom opsegu, iz istog razloga. Jedana molekula [[hlorofil]]a pobuđuje jedan foton. U biljnim tkivima koja vrše fotosintezu, [[karotenoid]]i djeluju na gašenje elektronski pobuđenog hlorofila proizvedenog vidljivom svjetlošću, u procesu koji se naziva [[nefotohemijsko gašenje]], kako bi se spriječile reakcije koje bi inače mogle ometati fotosintezu pri visokim nivoima svjetlosti .

Životinje koje otkrivaju infracrveno svjetlo ([[zmije]], npr.) koriste male paketiće vode koji mijenjaju temperaturu, u osnovi termički proces koji uključuje mnogo [[foton]]a.

Poznato je da infracrveni, mikrotalasi i radio talasi oštećuju molekule i biološko tkivo samo masovnim zagrijavanjem, a ne pobuđivanjem pojedinačnih fotona zračenja.

Vidljiva svjetlost može uticati na samo mali postotak svih molekula. Obično ne na trajni ili oštećujući način, već foton pobuđuje elektron, koji zatim emitira drugi foton, kada se vraća u prvobitni položaj. Ovo je izvor boje koju proizvodi većina nijansi. [[Mrežnjača]] je izuzetak. Kad se foton apsorbira, mrežnjača trajno mijenja strukturu iz cis u trans, i potreban joj je protein da je pretvori natrag, tj. resetira da bi mogla ponovo funkcionirati kao detektor svjetlosti.

Ograničeni dokazi ukazuju da su neke [[reaktivne vrste kisika]] stvorene vidljivom svetlošću u koži i da mogu imati neku ulogu u fotostarenju, na isti način kao i [[ultraljubičasta svjetloast|ultraljubičasto A]].<ref name="r1">{{Cite journal | last1 = Liebel | first1 = F. | last2 = Kaur | first2 = S. | last3 = Ruvolo | first3 = E. | last4 = Kollias | first4 = N. | last5 = Southall | first5 = M. D. | title = Irradiation of Skin with Visible Light Induces Reactive Oxygen Species and Matrix-Degrading Enzymes | doi = 10.1038/jid.2011.476 | journal = Journal of Investigative Dermatology | volume = 132 | issue = 7 | pages = 1901–1907 | year = 2012 | pmid = 22318388 | doi-access = free }}</ref>

=== Ultraljubičasta ===
{{glavni|Ultraljubičasta svjetlost}}
Kako se frekvencija povećava u ultraljubičasto zračenje, fotoni nose dovoljno energije (oko tri [[elektrovolt]]a ili više) da pobude određene dvostruko povezane molekule u trajno hemijsko preslagivanje. U [[DNK]] ovo uzrokuje trajna oštećenja. Također  je indirektno oštećuju reaktivne vrste kisika,  proizvedene ultraljubičastim A (UVA) dijelu, čija je energija preniska da bi mogla direktno oštetiti DNK. Zbog toga, ultraljubičasto zračenje na svim talasm dužinama može oštetiti DNK i sposobno je uzrokovati [[kancer|rak]] i  [[UVB]]opekotine kože (opekline od sunca) koje su daleko gore nego što bi nastale jednostavnim efektima zagrijavanja (porasta temperature). Ovo svojstvo nanošenja molekulskih oštećenja koje nije proporcionalno efektima zagrijavanja karakteristično je za sve EMR frekvencije u opsegu vidljive svjetlosti i više. Ova svojstva visokofrekventnog EMR-a su posljedica kvantnih efekata koji trajno oštećuju materijale i tkiva na molekularnom nivou.

Na višem kraju ultraljubičastog opsega, energija fotona postaje dovoljno velika da elektronima preda dovoljno energije da ih oslobodi od atoma, u procesu koji se naziva [[fotoionizacija]]. Energija potrebna za to uvijek je veća od oko 10 [[elektronska volta|elektrovolti]] (eV) što odgovara talasnim dužinama manjim od 124&nbsp;nm (neki izvori sugeriraju realniji presjek od 33 &nbsp;eV, što je energija potrebna za [[ionizacija|ionizaciju]] vode) . Ovaj visoki kraj ultraljubičastog spektra sa energijama u približnom opsegu ionizacije, ponekad se naziva "ekstremnim UV zračenjem". Ionizirajuće UV zrake snažno filtrira Zemljina atmosfera.

=== X-zrake i gama zrake ===
{{glavni|Gama zrake}}
Elektromagnetno zračenje sastavljeno od fotona koji nose energiju minimalne ionizacije ili više (što uključuje čitav spektar kraćih talasnih dužina); stoga se naziva [[ionizirajuće zračenje]]. (Mnoge druge vrste ionizujućeg zračenja izrađene su od ne-EM čestica). Ionizujuće zračenje elektromagnetnog tipa proteže se od krajnjeg ultraljubičastog zračenja do svih viših frekvencija i kraćih talasnih dužina, što znači da svi [[rendgenski zraci]] i [[gama zraci]] ispunjavaju ove uslove. Oni su sposobni za najteže vrste molekulskih oštećenja, koja se u biologiji mogu dogoditi bilo kojoj vrsti biomolekule, uključujući [[mutacije]] i rak, i često na velikim dubinama ispod kože, budući da je viši kraj rendgenskog spektra, i da cijeli  spektar gama zraka prodire u materiju.

== Atmosfera i magnetosfera ==
{{glavni|Ionosfera}}
[[Slika:Atmospheric electromagnetic opacity.svg|thumb|upright=2.25| Grubi prikaz Zemljine atmosferske apsorpcije i rasipanja (ili [[neprozirnost (optika)|neprozirnosti]]) različitih [[talasna dužina|talasnih dužina]] elektromagnetnog zračenja]] 
Većina UV i X-zraka blokiraju se apsorpcijom prvo iz molekulskog [[dušik]]a, a zatim (za talasne dužine u gornjem dijelu UV) elektronskim pobuđivanjem [[dioksigen]]a i konačno [[ozon]]a sredinom UV opsega. Samo 30%  Sunčeve ultraljubičaste svjetlosti dopire do tla i gotovo se sve to dobro prenosi.

Vidljiva svjetlost se dobro prenosi u zraku, jer nije dovoljno energična da pobuđuje dušik, kisik ili ozon, ali previše energična da pobuđuje molekulske vibracijske frekvencije vodene pare.

Apsorpcijski pojasevi u infracrvenom zraku nastaju zbog načina vibracijskog pobuđivanja u vodenoj pari. Međutim, pri energijama preniskim za pobuđivanje vodene pare, atmosfera ponovo postaje prozirna, što omogućava slobodan prijenos većine mikro- i radio-talasa.

Konačno, na talasnim dužinama dužim od 10 metara ili otprilike oko 30&nbsp;MHz, zrak u donjim slojevima atmosfere ostaje proziran za radio, ali plazma u određenim slojevima [[ionosfera|ionosfere]] počinje komunicirati sa radio-talasima. Ovo svojstvo omogućava da se reflektiraju neke duže talasne dužine (100 metara ili 3&nbsp;MHz) i rezultiraju u [[kratkotalasni radio]] izvan vidnog polja. Međutim, [[ionosfera|određeni ionosferski efekti]] počinju blokirati dolazne radiotalase iz svemira, kada je njihova frekvencija manja od oko 10&nbsp;MHz (talasna dužina veća od oko 30 metara).<ref>{{Cite journal|last=Dabas|first=R S|title=Ionosphere and its influence on radio communications|journal=Resonance|language=en|volume=5|issue=7|pages=28–43|doi=10.1007/bf02867245|issn=0971-8044|date=juli 2000}}</ref>

== Toplotno i elektromagnetno zračenje kao oblik toplote ==
{{glavni| Toplotno zračenje}}
Osnovna struktura [[materija|materije]] uključuje nabijene čestice povezane zajedno. Kada elektromagnetno zračenje naiđe na materiju, uzrokuje osciliranje nabijenih čestica i dobijanje energije. Krajnja sudbina ove energije ovisi o kontekstu. Moglo bi se odmah ponovo zračiti i izgledati kao rasulo, odbijeno ili prenošeno zračenje. Može se raspršiti i u drugim mikroskopskim pokretima unutar materije, doći do [[toplotne ravnoteže]] i manifestirati se kao [[toplotna energija]], ili čak [[Kinetika|kinetička energija]], u materijal. Uz nekoliko izuzetaka, koji se odnose na fotone visoke energije (kao što su [[fluorescencija]], [[stvaranje harmonika]], [[fotohemijska reakcija]]  [[fotonaponski efekt]] za ionizujuće zračenje dalekog ultraljubičastog zračenja, X- zračenje i gama zračenje), apsorbirano elektromagnetno zračenje jednostavno taloži svoju energiju [[toplota|toplotom]] materijala. To se događa kod infracrvenog, mikrotalasnog i radijskog talasa. Intenzivni radio talasi mogu toplotno sagorjeti živo tkivo i mogu kuhati hranu. Pored infracrvenih [[laser]]a, dovoljno intenzivni vidljivi i ultraljubičasti laseri mogu lahko zapaliti [[papir]].<ref name=":0">{{Cite web|url=http://www.nuceng.ca/candu/|title=CANDU textbook|website=www.nuceng.ca|access-date=24. 3. 2017|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20170420121747/http://www.nuceng.ca/candu/|archive-date=20. 4. 2017|df=dmy-all}}</ref>{{citation needed|date=juli 2013}}

Ionizujuće zračenje stvara elektrone velike brzine u materijalu i prekida hemijske veze, ali nakon što se ti elektroni sudare mnogo puta s drugim atomima, na kraju većina energije postaje toplotna, sve u malom djeliću sekunde. Ovaj postupak čini [[ionizirajuće zračenje]] daleko opasnijim po jedinici energije od [[neionizirajuće zračenje|neionizujućeg zračenja]]. Ovo upozorenje odnosi se i na UV, iako gotovo sve to nije ionizujuće, jer UV može oštetiti molekule uslijed elektronskog pobuđivanja, što je po jedinici energije daleko veće od efekata zagrijavanja.

Infracrveno zračenje u spektarskoj raspodjeli [[crno tijelo|crnog tijela]] obično se smatra oblikom toplote, jer ima ekvivalentnu temperaturu i povezano je sa promjenom entropije po jedinici toplotne energije. Međutim, "toplota" je u fizici i termodinamici tehnički pojam i često se brka s toplotnom energijom. Bilo koja vrsta elektromagnetne energije može se transformirati u toplotnu u interakciji s materijom. Dakle, 'bilo koje' elektromagnetno zračenje može "zagrijati" (u smislu povećanja [[toplotna enerfija|toplotne energije]] temperature) materijala kada se apsorbira.<ref>{{Cite web|url=https://docs.kde.org/stable5/en/kdeedu/kstars/ai-blackbody.html|title=Blackbody Radiation|website=docs.kde.org|access-date=24. 3. 2017|url-status=dead|archive-url=https://web.archive.org/web/20170808154617/https://docs.kde.org/stable5/en/kdeedu/kstars/ai-blackbody.html|archive-date=8. 8. 2017|df=dmy-all}}</ref>

Inverzni ili vremenski obrnuti proces apsorpcije je toplotno zračenje. Veliki dio toplotne energije u materiji sastoji se od slučajnog gibanja nabijenih čestica i ta se energija može zračiti dalje iz materije. Rezultirajuće zračenje može naknadno apsorbirati drugi komad materije, a taložena energija zagrijava materijal.<ref>{{Cite web|url=https://www2.southeastern.edu/Academics/Faculty/wparkinson/help/thermochemistry/|title=Thermodynamics Part 1: Work, Heat, Internal Energy and Enthalpy|website=www2.southeastern.edu|access-date=24. 3. 2017|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20170324012259/http://www2.southeastern.edu/Academics/Faculty/wparkinson/help/thermochemistry/|archive-date=24. 3. 2017|df=dmy-all}}</ref>

Elektromagnetno zračenje u neprozirnoj šupljini u toplotnoj ravnoteži je ustvari oblik toplotne energije koja ima maksimum [[entropija|entropije zračenja]].<ref>{{Cite web|url=http://www.astro.lu.se/Education/utb/ASTA21/pdf/Planck's%20law.pdf|title=Planck's law|website=astro.lu.se|url-status=dead|access-date=24. 3. 2017|archive-url=https://web.archive.org/web/20161130131244/http://www.astro.lu.se/Education/utb/ASTA21/pdf/Planck%27s%20law.pdf|archive-date=30. 11. 2016|df=dmy-all}}</ref>

== Biološki efekti ==
{{glavni|Elektromagnetno zračenje i zdravlje}}
[[Bioelektromagnetika]] je proučavanje interakcija i efekata EM-zračenja na žive organizme. Efekti elektromagnetnog zračenja na žive ćelije, uključujući one na ljude, ovise o snazi i frekvenciji zračenja. Za niskofrekventno zračenje (radiotalasi prema vidljivoj svjetlosti) najbolje se razumiju efekti samo zbog snage zračenja, koji djeluju zagrijavanjem, kada se zračenje apsorbuje. Za ove toplotne efekte važna je frekvencija jer utiče na intenzitet zračenja i prodiranje u organizam (naprimjer, mikrotalasi prodiru bolje od infracrvenih). Opće je prihvaćeno da polja niske frekvencije koja su preslaba da bi izazvala značajno zagrijavanje ne bi mogla imati bilo kakav biološki učinak.

Uprkos općeprihvaćenim rezultatima, provedeno je istraživanje koje je pokazalo da su slabija ''netoplotna'' elektromagnetna polja (uključujući i slaba ELF magnetna polja, iako se potonje ne kvalificira strogo kao EM zračenje.<ref name=Binhi/><ref>{{Cite journal | last1 = Delgado | first1 = J. M. | last2 = Leal | first2 = J. | last3 = Monteagudo | first3 = J. L. | last4 = Gracia | first4 = M. G. | title = Embryological changes induced by weak, extremely low frequency electromagnetic fields | journal = Journal of Anatomy | volume = 134 | issue = Pt 3 | pages = 533–551 | year = 1982 | pmid = 7107514 | pmc = 1167891 }}</ref><ref>{{Cite journal | last1 = Harland | first1 = J. D. | last2 = Liburdy | first2 = R. P. | doi = 10.1002/(SICI)1521-186X(1997)18:8<555::AID-BEM4>3.0.CO;2-1 | title = Environmental magnetic fields inhibit the antiproliferative action of tamoxifen and melatonin in a human breast cancer cell line | journal = Bioelectromagnetics | volume = 18 | issue = 8 | pages = 555–562 | year = 1997 | pmid = 9383244 | url = https://zenodo.org/record/1235522 }}</ref>), and modulated RF and microwave fields have biological effects.<ref name="Aalto S, Haarala C, Brück A, Sipilä H, Hämäläinen H, Rinne JO 2006 885–90">{{Cite journal | last1 = Aalto | first1 = S. | last2 = Haarala | first2 = C. | last3 = Brück | first3 = A. | last4 = Sipilä | first4 = H. | last5 = Hämäläinen | first5 = H. | last6 = Rinne | first6 = J. O. | doi = 10.1038/sj.jcbfm.9600279 | title = Mobile phone affects cerebral blood flow in humans | journal = Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism | volume = 26 | issue = 7 | pages = 885–890 | year = 2006 | pmid = 16495939 | doi-access = free }}</ref><ref>{{Cite journal | doi = 10.1002/bem.2250110107 | last1 = Cleary | first1 = S. F. | last2 = Liu | first2 = L. M. | last3 = Merchant | first3 = R. E. | title = In vitro lymphocyte proliferation induced by radio-frequency electromagnetic radiation under isothermal conditions | journal = Bioelectromagnetics | volume = 11 | issue = 1 | pages = 47–56 | year = 1990 | pmid = 2346507 }}</ref><ref>{{Cite journal | last1 = Ramchandani | first1 = P. | title = Prevalence of childhood psychiatric disorders may be underestimated | journal = Evidence-Based Mental Health | volume = 7 | issue = 2 | pages = 59 | year = 2004 | pmid = 15107355 | doi=10.1136/ebmh.7.2.59 | doi-access = free }}</ref> Osnovni mehanizmi interakcije između biološkog materijala i elektromagnetnih polja na netermičkim nivoima nisu u potpunosti razumljivi.<ref name=Binhi>{{cite book |last= Binhi|first= Vladimir N|others= Repiev, A & Edelev, M (translators from Russian)|title= Magnetobiology: Underlying Physical Problems |url= https://archive.org/details/magnetobiologyun00binh_968|url-access= limited|publisher= Academic Press|location= San Diego|year= 2002|pages= [https://archive.org/details/magnetobiologyun00binh_968/page/n11 1]–16|isbn= 978-0-12-100071-4|oclc= 49700531}}</ref>

[[Svjetska zdravstvena organizacija]] klasificirala je radiofrekvencijsko elektromagnetno zračenjeu IARC grupu 2B mogućih kancerogene.<ref>[http://www.iarc.fr/en/media-centre/pr/2011/pdfs/pr208_E.pdf IARC classifies Radiofrequency Electromagnetic Fields as possibly carcinogenic to humans] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20110601063650/http://www.iarc.fr/en/media-centre/pr/2011/pdfs/pr208_E.pdf |date=1. 6. 2011 }}. World Health Organization. 31 May 2011</ref><ref>{{cite news | url=http://www.cbsnews.com/2100-503063_162-20068246.html | work=CBS News | title=Trouble with cell phone radiation standard | url-status=live | archive-url=https://web.archive.org/web/20130509153533/http://www.cbsnews.com/2100-503063_162-20068246.html | archive-date=9. 5. 2013 | df=dmy-all }}</ref> Ova skupina sadrži moguće kancerogene tvari kao što su [[olovo]], [[DDT]] i stiren. Naprimjer, epidemiološke studije koje traže vezu između upotrebe [[mobilni telefon|mobilnih telefona]] i razvoja raka mozga, u velikoj mjeri nisu bile konačne, osim da bi se pokazalo da učinak, ako postoji, ne može biti velik.

Na višim frekvencijama (vidljivim i šire), efekti pojedinačnih fotona počinju da postaju važni, jer oni sada imaju dovoljno pojedinačne energije da direktno ili indirektno oštete biološke molekule<ref>See {{cite journal | pmid =22318388 | doi=10.1038/jid.2011.476 | volume=132 | issue=7 | title=Irradiation of skin with visible light induces reactive oxygen species and matrix-degrading enzymes | date=juli 2012 | journal=J. Invest. Dermatol. | pages=1901–7| last1=Liebel | first1=F | last2=Kaur | first2=S | last3=Ruvolo | first3=E | last4=Kollias | first4=N | last5=Southall | first5=M. D. | doi-access=free}}</ref> za dokaze o kvantnom oštećenju vidljive svjetlosti putem [[reaktivne vrste kisika]] generirane u koži. To se dešava i sa UVA. Uz UVB, oštećenje [[DNK]] postaje direktno, sa [[fotohemija|fotohemijskim]] stvaranjem [[pirimidin|pirimidinskih dimera]].<ref>{{cite journal|last=Narayanan|first=DL |author2=Saladi, RN |author3=Fox, JL|title=Ultraviolet radiation and skin cancer|url=https://archive.org/details/sim_international-journal-of-dermatology_2010-09_49_9/page/978|journal=International Journal of Dermatology|date=septembar 2010|volume=49|issue=9|pages=978–86|pmid=20883261|doi=10.1111/j.1365-4632.2010.04474.x}}</ref><ref name=Review05>{{cite journal|last=Saladi|first=RN|author2=Persaud, AN|title=The causes of skin cancer: a comprehensive review|journal=Drugs of Today|date=januar 2005|volume=41|issue=1|pages=37–53|pmid=15753968|doi=10.1358/dot.2005.41.1.875777}}</ref>

Dakle, na UV frekvencijama i višim (i vjerojatno donekle i u vidljivom opsegu),  elektromagnetno zračenje nanosi veću štetu biološkim sistemima, nego što predviđa jednostavno zagrijavanje. To je najočitije u "dalekom" (ili "ekstremnom") ultraljubičastom zračenju. UV-zračenje sa rentgenskim i gama-zračenjem naziva se [[ioniziraujuće zračenje]], zbog sposobnosti fotona ovog zračenja da proizvode [[ion]]e i [[slobodni radikali|slobodne radikale]]  u materijalima (uključujući žive tkivo). Budući da takvo zračenje može ozbiljno oštetiti život na nivoima energije koji proizvode malo zagrijavanja, smatra se daleko opasnijim (u smislu štete nastale po jedinici energije ili snage) od ostatka elektromagnetnog spektra.

== Također pogledajte ==
* [[Terahercno zračenje]]
* [[Neionizirajuće zračenje]]

==Reference==
{{reflist}}

== Vanjski linkovi ==
* http://www.lightandmatter.com/html_books/0sn/ch11/ch11.html {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20110603233123/http://www.lightandmatter.com/html_books/0sn/ch11/ch11.html |date=3. 6. 2011 }}
* https://web.archive.org/web/20120617205739/http://www.learnemc.com/tutorials/Radiation/EM_Radiation.html
* http://www.physnet.org/modules/pdf_modules/m210.pdf
* http://www.hydrogenlab.de/elektronium/HTML/einleitung_hauptseite_uk.html {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20100417023635/http://www.hydrogenlab.de/elektronium/HTML/einleitung_hauptseite_uk.html |date=17. 4. 2010 }}
{{Elektromagnetni spektar}}

{{FizikaPortal}}
{{Stub-fiz}}

{{Commonscat|Electromagnetic spectrum}}

[[Kategorija:Elektromagnetizam]]
[[Kategorija:Teorijska fizika]]