התשובה הניתנת כאן עונה גם על השאלות הבאות:
מדוע אלומיניום ממסך גלי רדיו ולא גלים אחרים והאם יש מתכות דומות? נדב
איך ניתן לחסום תקשורת רדיו (לא רק פלאפון)? אלון
האם כיסוי קיר ברדיד אלומיניום יפחית את הקרינה מאנטנה סלולארית? רונן
אילו גלים אלקטרומגנטיים חוסם כלוב פאראדיי? מיכאל
בטבע, קרינה אפשר לתאר בשתי דרכים: כגל המתפשט במרחב או כזרימה של חלקיקים נושאי אנרגיה. חשוב להדגיש כי קרינה אינה זקוקה לתווך חומרי בכדי לעבור דרכו, היא יכולה לעבור גם בריק. קרינה אלקטרומגנטית היא שם הכולל בין היתר גלי רדיו, אור נראה וקרינת חום, קרני רנטגן וקרינת גאמא. הקרינה האלקטרומגנטית היא גל אלקטרומגנטי (או זרם של פוטונים) המתקדם בריק במהירות האור, 300,000 ק”מ בשנייה.
ספקטרום הקרינה האלקטרומגנטית: את ספקטרום הקרינה האלקטרומגנטית אפשר לסווג על פי אורך הגל של הקרינה, או לחלופין, על פי תדירות הקרינה, שהיא הערך ההופכי לאורך הגל. היחס בין אורך הגל לתדירות מתבטא בנוסחה: [אורך הגל בריק X תדירות הגל = מהירות האור] מכיוון שמהירות האור היא ערך קבוע בריק הרי שכול שינוי במשתנה אחד מחייב שינוי הפוך יחסי במשתנה השני.
תכונות הקרינה האלקטרומגנטית תלויים במידה רבה באורך הגל (או התדר). בתחתית הספקטרום, הקרינה בעלת אורכי הגל הארוכים ביותר (בתדרים הנמוכים ביותר), נמצאים גלי הרדיו. אורך הגל של גלי הרדיו יכול להגיע מעשרות סנטימטרים עד קילומטרים רבים. אחריהם ישנם גלי המיקרו, הקצרים מגלי הרדיו רק במעט, וגם הם משמשים לתקשורת, בטווחים הקצרים יותר, כמו תקשורת סלולרית ומכ"ם. שימוש נוסף של גלי מיקרו הוא לבישול (מיקרוגל). אורכם של גלי המיקרו נע בין מילימטרים ספורים לעשרות סנטימטרים.
מלבד אורך הגל, תכונה חשובה שעל פיה ניתן לסווג קרינה היא יינון. קרינה מייננת היא קרינה הגורמת ליינון של אטומים, כלומר לפליטה של אלקטרונים. ליינון דרושה קרינה בתדר גבוה (חשוב להדגיש כי עוצמת הגל אין בה בכדי לגרום ליינון). דוגמאות לקרינה מיינת הם קרינה רדיואקטיבית כמו קרינת אלפא, קרינת בטא, וקרינה אלקטרומגנטית בתדרים גבוהים, כמו קרני רנטגן וקרינת גמא. באורכי גל ארוכים מעל סגול הקרינה אינה מייננת כלומר, גלים אלה אינם אנרגטיים מספיק כדי ליינן אטומים. בתדרים אלו נמצאים האור הנראה, קרינת אינפרה אדום, קרינת UV קרוב (UV A), קרינה בתדר הרדיו, ומיקרו. הקרינה הבלתי מייננת משמשת בכבלי החשמל, תחנות השנאה, קרינת מיקרוגל ותקשורת סלולארית. מן הראוי גם לציין, כי עוצמת הקרינה האלקטרומגנטית בטלפונים סלולריים, מכשירי רדיו, טלוויזיה ומכשירי מיקרוגל הינה נמוכה מאוד יחסית. כאשר גל אלקטרומגנטי פוגע בחומר מוליך, הוא יוצר צימוד עם המוליך, נע לאורכו ומשרה זרם חשמלי על שטח אותו מוליך ע"י מתרחש האלקטרונים במוליך. אפקט זה מתרחש למשל באנטנה. קרינה אלקטרומגנטית יכולה גם לגרום למולקולות מסוימות לספוג אנרגיה ובכך להתחמם. תופעה זו מנוצלת בתנורי מיקרוגל.
מיסוך של קרינה אלקטרומגנטית:
כשאנו מדברים על מיסוך אלקטרומגנטי, אנו מתכוונים לתהליך שבו אנו מגבילים את השדה האלקטרומגנטי במרחב, על ידי כך שאנו חוסמים אות הקרינה בעזרת מחסומים העשויים מחומר מתכתי מוליך. בדרך כלל, אנו עוטפים מתקנים חשמליים מהסביבה, כמו לדוגמא כבל חשמלי. הסיכוך יכול להפחית את הצימוד של גלי רדיו, שדות אלקטרומגנטיים וכמו כן שדות אלקטרוסטטיים. יכולת הפחתת הקרינה תלויה במידה רבה בסוג החומר שבו אנו משתמשים, העובי שלו וגודל הנפח של הגוף הסיכוך. לתדירות הקרינה ישנה גם כמובן חשיבות על יכולת הסיכוך. חומרים המשמשים לסיכוך אלקטרומגנטי הם ציפוי מתכתי, כמו לדוגמא רדיד אלומניום וגם פלסמה (גז מיונן). כל חור במיגון חייב להיות קטן מאוד יחסית לאורך הגל של הקרינה החיצונית. אף על פי שגלי רדיו (וגלי מיקרו) מושפעים מחומרים מתכתיים, אנו לא יכולים "לחסום" גלי רדיו רק בכך שאנו שמים מחיצת מתכת בין מקור הקרינה לגוף הקולט. על מנת שהחסימה תהיה משמעותית, המחסום המתכתי צריך להיות בעובי וגובה בהרבה מעבר לאורך הגל הפוגע וגם אז הפחתת הקרינה תהיה קטנה. גלי רדיו הם בעלי אורך גל ארוך מאוד (לדוגמא, 3 מטר) ולכן אנו זקוקים ללוחות מתכת גדולים על מנת להפחית את עוצמת הקרינה. בטווח של תדרים של טלפון סלולארי, אורך הגל הינו קטן יותר, אך עדיין בטווח של כ 0.3 מטר או יותר. כאשר גל רדיו פוגע בחומר, חלק מהעוצמה של הקרינה מוחזרת מהמשטח וחלק חודר למשטח ואפילו עובר דרכו. אם החומר הינו מתכתי, כמעט כל עוצמת גל הרדיו מוחזרת מהמשטח. חלק קטן מאוד מהעוצמה נספגת בחומר ומומרת לחום. לדוגמא, מראת כסף מחזירה כ 95% מעוצמת הקרינה של גלי רדיו וסופגת כ 5% מהעוצמה.
כאשר גל רדיו (או גל מיקרו) עובר דרך חומר מבודד חלק מעוצמת הקרינה נספג בחומר והופך לחום וחלק עובר דרך החומר ויוצא מעברו השני. הדרך האפקטיבית ביותר למסך קרינה של גלי רדיו הינה לשים את הגוף אותו אנו רוצים להגן בתוך קופסא סגורה. כלומר, קופסא מתכתית אשר סוגרת לחלוטין את הגוף. כלוב פארדיי הינו דוגמא למיסוך של קרינה אלקטרומגנטית בתוך קופסא סגורה. מתקן זה מונע משדות אלקטרומגנטיים מלחדור לתוכו (לא רק גלי רדיו). כתוצאה מחוק גאוס, מטען חשמלי מוכל תמיד כולו בצד החיצוני של מוליך טעון. כל מה שנמצא בחלל הפנימי של הכלוב, המוקף לגמרי במוליך, יהיה מוגן מהשפעתם של השדות האלקטרומגנטיים שבחוץ. למעשה כל תנור מיקרוגל מכיל כלוב פאראדיי. ציוד חשמלי הרגיש למטען חיצוני מוגן על ידי כלובים כאלה (סיכוך). אם ברק לדוגמא פוגע במכונית הוא למעשה אינו מזיק לנוסעי הרכב, זאת משום ששלדת הרכב משמשת ככלוב פאראדיי. זו גם הסיבה לכך שאנטנת הרדיו ממוקמת מחוץ למכונית, גלי הרדיו פשוט לא מסוגלים לחדור באופן איכותי אל תוך הרכב. ראוי לציין כי בדרך כלל, גלי רדיו עוברים דרך חומרים שאינם מתכתיים ללא כל תלות בעוביו של החומר. בדרך כלל החומר החוסם הינו בעל הולכה גבוהה במיוחד כמו אלומיניום או נחושת בניגוד לחומרים מולכים פחות כמו פליז, פלדה או פלדת אל חלד. ככל השחומר החוסם הינו בעל הולכה חשמלית גבוהה יותר כך הוא יכול להיות דק ועדיין אפקטיבי. אנו יכולים לקלוט גלי רדיו ברוב הבתים העשויים מלבנים , עץ,גבס. בניינים העשויים מתכת, ציפוי זגוגית מתכתי או בטון פלדה מזוין מחזיר את רוב עוצמת גל הרדיו ולכן אין אפשרות לקלוט בתוך המבנה את גל הרדיו המשודר. בכדור הארץ ישנם חומרים רבים אשר סופגים גלי רדיו ולכן, לדוגמא אין באפשרותנו לקלוט שידוי רדיו בתוך מנהרה ארוכה.
כלוב פארדיי: השדה החיצוני גורם להיווצרותו של זרם חשמלי במעטפת הכלוב אשר יוצר שדה חשמלי זהה בגודלו והפוך בכיוונו לשדה החיצוני. שני השדות מבטלים האחד את השניולכן השגה שבתוך הכלוב הינו אפס.
התמונה לקוחה מויקיפדיה
מאת: חיים ברק
המחלקה לפיזיקה של חלקיקים ואסטרופיזיקה
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.
