برقي مقناطيسي لهرن جو بنيادي نظريو
برقي مقناطيسي لهرون جديد سائنس ۽ ٽيڪنالاجي جي ڪيترن ئي پهلوئن لاءِ بنيادي حيثيت رکن ٿيون. اهي لهرون نه رڳو ڪائنات کي سمجهڻ لاءِ اهم آهن پر مختلف شعبن ۾ عملي استعمال پڻ آهن، جهڙوڪ مواصلات، طب، ۽ انجنيئرنگ. انهن جي بنياد تي، برقي مقناطيسي لهرون برقي ۽ مقناطيسي شعبن جي وچ ۾ متحرڪ تعلق جو هڪ مظهر آهن، جيڪي خلا ذريعي پکڙجن ٿيون. برقي مقناطيسي لهرن جي بنيادي نظرين کي سمجهڻ هڪ شخص کي انهن بنيادي اصولن جي تعريف ڪرڻ جي قابل بڻائي ٿو جيڪي انهن جي رويي ۽ استعمال کي منظم ڪن ٿا.
تاريخي پسمنظر
برقي مقناطيسي لهرن جو مطالعو 19 صدي ۾ جيمس ڪلارڪ ميڪسويل جي ڪم سان سنجيدگي سان شروع ٿيو. ميڪسويل جون مساواتون، جيڪي 1860 جي ڏهاڪي ۾ تيار ڪيون ويون هيون، برقي مقناطيسي نظريي جو بنياد آهن. اهي مساواتون بيان ڪن ٿيون ته برقي ۽ مقناطيسي شعبا ڪيئن پکڙجن ٿا ۽ ان سان رابطو ڪن ٿا. ميڪسويل جي ڪم بجلي ۽ مقناطيس جي اڳ ۾ الڳ الڳ نظرين کي متحد ڪيو ۽ برقي مقناطيسي لهرن جي وجود جي اڳڪٿي ڪئي. هينريچ هرٽز بعد ۾ 1880 جي ڏهاڪي ۾ تجربن ذريعي ميڪسويل جي اڳڪٿين جي تصديق ڪئي، لهرن جي وجود لاءِ تجرباتي ثبوت فراهم ڪيا.
ميڪسويل جون مساواتون
ميڪسويل جي مساواتن ۾ چار جزوي فرق مساواتون شامل آهن جيڪي بيان ڪن ٿيون ته ڪيئن برقي ميدان (E) ۽ مقناطيسي ميدان (B) هڪ ٻئي ۽ چارجز ۽ ڪرنٽ ذريعي پيدا ٿين ٿا ۽ تبديل ٿين ٿا:
1. بجلي لاءِ گاس جو قانون: هي قانون ٻڌائي ٿو ته بند مٿاڇري ذريعي بجلي جو وهڪرو ان مٿاڇري سان بند ٿيل چارج جي متناسب آهي. رياضي طور تي، ان کي هن طرح ظاهر ڪيو ويو آهي:
\[
\nabla \cdot \mathbf{E} = \frac{\rho}{\epsilon_0}
\]
جتي \(\rho\) چارج جي کثافت آهي، ۽ \(\epsilon_0\) خالي جاءِ جي اجازت آهي.
2. گاس جو مقناطيسيت جو قانون: هي قانون ٻڌائي ٿو ته بند مٿاڇري ذريعي مقناطيسي وهڪري صفر آهي، جيڪو ظاهر ڪري ٿو ته برقي چارجن جي برابر ڪو به 'مقناطيسي چارج' ناهي. ان کي هن طرح پيش ڪيو ويو آهي:
\[
\nabla \cdot \mathbf{B} = 0
\]
3. فيراڊي جو انڊڪشن جو قانون: هي قانون بيان ڪري ٿو ته ڪيئن وقت سان مختلف ٿيندڙ مقناطيسي ميدان هڪ برقي ميدان پيدا ڪري ٿو. رياضياتي شڪل هي آهي:
\[
\nabla \times \mathbf{E} = -\frac{\partial \mathbf{B}}{\partial t}
\]
4. ايمپيئر جو قانون (مڪسويل جي اصلاح سان): هي قانون ٻڌائي ٿو ته مقناطيسي ميدان برقي وهڪرن ۽ برقي ميدان ۾ تبديلين جي ڪري پيدا ٿين ٿا. اهو ڏنل آهي:
\[
\nabla \times \mathbf{B} = \mu_0 \mathbf{J} + \mu_0 \epsilon_0 \frac{\partial \mathbf{E}}{\partial t}
\]
جتي \(\mathbf{J}\) موجوده کثافت آهي، ۽ \(\mu_0\) خالي جاءِ جي پارگميتا آهي.
لهرن جي مساوات جي حاصلات
ميڪسويل جي مساواتن مان، ڪو به برقي مقناطيسي لهر جي مساوات حاصل ڪري سگهي ٿو. فاراڊي جي قانون جي موڙ کي کڻڻ ۽ ان کي ايمپيئر جي قانون ۾ تبديل ڪرڻ سان، جڏهن ته آزاد چارجز ۽ ڪرنٽ جي غير موجودگي کي فرض ڪندي، اسان حاصل ڪريون ٿا:
\[
\nabla \times (\nabla \times \mathbf{E}) = - \frac{\partial (\nabla \times \mathbf{B})}{\partial t}
\]
ویکٹر جي سڃاڻپ کي استعمال ڪندي \(\nabla \times (\nabla \times \mathbf{E}) = \nabla (\nabla \cdot \mathbf{E}) – \nabla^2 \mathbf{E}\) ۽ بجلي لاءِ گاس جو قانون (\(\nabla \cdot \mathbf{E}) = اسان ڪري سگهون ٿا: pl0:
\[
\nabla^2 \mathbf{E} = \mu_0 \epsilon_0 \frac{\partial^2 \mathbf{E}}{\partial t^2}
\]
هي برقي ميدان لاءِ لهر مساوات آهي. مقناطيسي ميدان لاءِ لهر مساوات حاصل ڪرڻ لاءِ ساڳيو طريقو لاڳو ڪري سگهجي ٿو، \(\mathbf{B}\). اهي لهر مساوات بيان ڪن ٿا ته برقي مقناطيسي لهرون خلا ۾ ڪيئن پکڙجن ٿيون.
برقي مقناطيسي لهرن جي نوعيت
هڪ برقي مقناطيسي لهر ۾ ٻڏندڙ برقي ۽ مقناطيسي ميدان شامل آهن جيڪي هڪ ٻئي ڏانهن ۽ لهر جي پکيڙ جي هدايت تي عمودي آهن. لهر جا برقي ميدان (E) ۽ مقناطيسي ميدان (B) جزا مرحلي ۾ آهن ۽ سائنوسائيڊ طور تي ٻڏندا آهن. E ۽ B شعبن جي هن عمودي نوعيت جو مطلب آهي ته برقي مقناطيسي لهرون ٽرانسورس لهرون آهن.
هڪ خلا ۾ برقي مقناطيسي لهرن جي رفتار، جيڪا \(c\) سان ظاهر ڪئي وئي آهي، ڏنل آهي:
\[
c = frac{1}{\sqrt{\mu_0 \epsilon_0}}
\]
هي قابل ذڪر نتيجو ڏيکاري ٿو ته خلا ۾ روشني جي رفتار وچولي جي هڪ بنيادي ملڪيت آهي، جيڪا آزاد جاءِ جي اجازت ۽ پارگميتا سان ڳنڍيل آهي. خلا ۾، c تقريبن \(3 \times 10^8 \text{ m/s}\) آهي.
برقي مقناطيسي لهرن جو اسپيڪٽرم
برقي مقناطيسي لهرون فريڪوئنسي ۽ طول موج جي وسيع رينج کي پکڙيل آهن، جيڪي برقي مقناطيسي اسپيڪٽرم ٺاهين ٿيون. هي اسپيڪٽرم مختلف قسمن جي لهرن کي شامل ڪري ٿو، گهٽ فريڪوئنسي ريڊيو لهرن کان وٺي اعليٰ فريڪوئنسي گاما شعاعن تائين. اسپيڪٽرم کي عام طور تي موج موج ۽ فريڪوئنسي جي بنياد تي علائقن ۾ ورهايو ويندو آهي، جنهن ۾ (وڌندڙ فريڪوئنسي جي ترتيب ۾): ريڊيو لهرون، مائڪرو ويز، انفراريڊ شعاع، نظر ايندڙ روشني، الٽراوائليٽ شعاع، ايڪس ريز، ۽ گاما شعاع شامل آهن.
اسپيڪٽرم جي هر علائقي ۾ منفرد خاصيتون ۽ ايپليڪيشنون آهن. مثال طور، ريڊيو لهرون رابطي لاءِ استعمال ٿينديون آهن، ريڊار ۽ پچائڻ لاءِ مائڪرو ويز، ٿرمل اميجنگ لاءِ انفراريڊ، انساني نظر لاءِ نظر ايندڙ روشني، نسبندي لاءِ الٽراوائليٽ روشني، طبي اميجنگ لاءِ ايڪس ري، ۽ ڪينسر جي علاج لاءِ گاما شعاع.
پوليڪرائزيشن
پولرائيزيشن هڪ برقي مقناطيسي لهر جي برقي ميدان جي ویکٹر جي رخ ڏانهن اشارو ڪري ٿو. هڪ لڪير پولرائيزڊ لهر ۾، برقي ميدان هڪ واحد جهاز ۾ oscillates. گول پولرائيزيشن تڏهن ٿيندي آهي جڏهن برقي ميدان هڪ گول حرڪت ۾ گھمندو آهي جيئن لهر پکيڙيندي آهي. بيضوي پولرائيزيشن هڪ وڌيڪ عام حالت آهي جتي برقي ميدان هڪ بيضوي کي نشان لڳائيندو آهي.
پولرائيزيشن آپٽڪس ۽ ڪميونيڪيشن ۾ هڪ اهم تصور آهي. مثال طور، پولرائيزڊ چشما چمڪ کي گهٽائڻ لاءِ روشني جي لهرن جي ڪجهه رخن کي بلاڪ ڪن ٿا، ۽ اينٽينا موثر رابطي لاءِ منتقل ٿيل ۽ وصول ٿيل سگنلن جي پولرائيزيشن سان ملائڻ لاءِ ٺاهيا ويا آهن.
موٽ، موڙ، ۽ تفاوت
برقي مقناطيسي لهرون موٽ، موٽ ۽ وڇوڙي جهڙن عملن ذريعي مواد سان لهه وچڙ ڪن ٿيون. موٽ تڏهن ٿيندي آهي جڏهن ڪا لهر هڪ حد سان ٽڪرائجي ٿي ۽ واپس اُڇلي ٿي. موٽ هڪ لهر جو موڙ آهي جڏهن اها هڪ وچولي کان ٻئي وچولي ۾ مختلف خاصيتن سان گذري ٿي، جيڪا سنيل جي قانون جي خاصيت آهي. پکيڙ ۾ رڪاوٽن جي چوڌاري ۽ سوراخن ذريعي لهرن جو ڦهلاءُ شامل آهي، جيڪو ڊگهي موج جي ڊيگهه لاءِ وڌيڪ واضح آهي.
ٿڪل
برقي مقناطيسي لهرن جو بنيادي نظريو، جيڪو ميڪسويل جي مساواتن ۾ جڙيل آهي، انهن لهرن جي رويي ۽ استعمال کي سمجهڻ لاءِ بنياد فراهم ڪري ٿو. اهي نظريا برقي مقناطيسي لهرن جي پکيڙ، انهن جي رفتار، ۽ مادي سان انهن جي رابطي، ٻين خاصيتن جي وضاحت ڪن ٿا. ٽيڪنالاجي کي اڳتي وڌائڻ ۽ قدرتي دنيا جي اسان جي سمجھ کي وڌائڻ لاءِ انهن بنيادي تصورن تي عبور حاصل ڪرڻ ضروري آهي.
