Перегляд вихідного коду сторінки Електромагнітна взаємодія

{{unibox}}
[[Файл:Particles by fundamental interactions.svg|right|thumb]]
'''Електромагні́тна взаємоді́я'''&nbsp;— найбільш досліджена з чотирьох [[Фундаментальні взаємодії|фундаментальних фізичних взаємодій]], адже нею зумовлено більшість явищ у світі, які оточують людину. Електромагнітна взаємодія відповідає за притягання [[електрон]]ів до [[ядро атома|ядер атомів]], а тому відповідає за формування [[атом]]ів та [[молекула|молекул]] і за їхні властивості. Проявом електромагнітної взаємодії є також [[світло]]&nbsp;— потік [[фотон]]ів.

Основними рівняннями електромагнетизму є [[рівняння Максвелла]]. Поширюється у формі [[електромагнітне поле|електромагнітного поля]], що складається з векторних безмасових [[квант]]ів&nbsp;— [[фотон]]ів. Завдяки нульовій масі фотонів взаємодія є [[далекодійна взаємодія|далекодійною]]; прикладом електромагнітної взаємодії на великій відстані є прийом випромінювання [[галактика|галактик]] і [[квазар]]ів на відстанях у мільярди [[світловий рік|світлових років]]. В електромагнітній взаємодії беруть участь [[кварк]]и і [[лептон]]и, що мають [[електричний заряд]], натомість вона не впливає на нейтральні частинки [[нейтрино]]<ref name=":0">[https://books.google.com.ua/books?id=vFnmDAAAQBAJ&pg=PT123&lpg=PT123&dq=Електромагнітна+взаємодія&source=bl&ots=HN_sgkMO_E&sig=9p3kn4_bG6BMWFCHYTKtWhXiWLs&hl=uk&sa=X&ved=0ahUKEwjQwKKFpP3UAhVkP5oKHRXiAps4ChDoAQgxMAM#v=onepage&q=Електромагнітна%20взаємодія&f=false «Найкоротша історія часу»: ''Стівен Гокінґ, Леонард Млодінов'': «Family Leisure Club», 27 лип. 2016 р.]</ref>.

== Електромагнітна взаємодія в шкалі взаємодій ==

Серед фундаментальних взаємодій другою за інтенсивністю є Електромагнітна взаємодія. Слабша лише від [[сильна взаємодія|сильної взаємодії]] (яка має коротший радіус дії) та набагато сильніша за [[слабка взаємодія|слабку взаємодію]] і [[гравітація|гравітацію]]. Особливістю електромагнітної взаємодії є те, що [[електричний заряд|електричні заряди]] бувають двох знаків, а тому можуть як притягуватися, у випадку різнойменних зарядів, так і відштовхуватися, у випадку однойменних зарядів. Цим електромагнітна взаємодія суттєво відрізняється від гравітаційної, яка завжди має характер притягування. Завдяки існуванню двох типів зарядів, більшість тіл у навколишньому світі електрично нейтральні, в той час як великі маси створюють великі сили тяжіння, попри слабкість гравітаційної взаємодії.

Електромагнітна взаємодія за своєю інтенсивністю в 10²...10³ разів слабша від сильної взаємодії і спостерігається між електрично зарядженими частинками. Нею зумовлені кулонівські сили, процеси народження електронно-позитронних пар γ-фотонами, розпад π-мезона на два γ-фотони. Електромагнітні взаємодії відрізняються від сильних взаємодій тим, що вони досить слабкі (константа взаємодії набагато менша за одиницю). При цьому можна провести точні розрахунки і побудувати досить досконалу теорію електромагнітних взаємодій — квантову електродинаміку. У класичних (неквантових) рамках така взаємодія описується законами [[класична електродинаміка|класичної електродинаміки]], а квантовий опис електромагнітної взаємодії дає [[квантова електродинаміка]]. 

Природу електромагнітної взаємодії можна описати, якщо припустити, що електрони обмінюються фотонами подібно до того, як нуклони обмінюються π-мезонами. Тільки обмін фотонами відбувається не за 10-²³ с, а за 10-²° с — характерний час електромагнітної взаємодії. На відміну від сильної взаємодії для електромагнітної взаємодії порушується закон збереження ізотопічного спіну<ref>[http://subject.com.ua/physics/cholpan/192.htm Підручник з фізики: Розділ 18 Фізика елементарних частинок. І:  18.3. Види взаємодії.]{{Недоступне посилання|date=липень 2019 |bot=InternetArchiveBot }}l</ref>.

На сучасному етапі розвитку фізики висунута ще теорія [[електрослабка взаємодія|електро-слабкої взаємодії]], яка об'єднує ці два типи взаємодії в єдине поле.

[[Файл:Circular.Polarization.Circularly.Polarized.Light And.Linearly.Polarized.Light.Comparison.svg|thumb]]

== Історія вивчення електромагнітної взаємодії ==
Протягом тривалого часу електричні та магнітні процеси вивчалися незалежно одні від інших. 

Поняття поля (електричного та магнітного) ввів М. Фарадей у 1830 році. Згідно з цими уявленнями, заряджені частинки або струми створюють в усіх точках оточуючого їх простору особливий стан — поле, яке діє на всяку іншу заряджену частинку або струм, вміщені в довільну точку цього простору. Отже, поле заряджених електричних частинок або струмів зосереджене в усіх точках простору, що їх оточує. У кожній такій точці електромагнітне поле характеризується енергією, імпульсом.

Вирішальний крок у пізнанні електромагнетизму зробив у середині XIX століття Дж. К. Максвелл, який об'єднав електрику й магнетизм у єдину теорію електромагнетизму - першу єдину теорію поля. Він стверджував, що електромагнітне поле може існувати і вільно, незалежно від джерел, які його створили, у вигляді електромагнітних хвиль. У 1865 році Джордж Максвелл теоретично показав, що електромагнітні коливання за своєю внутрішньою природою мають властивість поширюватись у просторі зі швидкістю світла<ref>{{Cite web |url=http://elib.lutsk-ntu.com.ua/book/colleges/teh_lntu/2012/12-50/page16.html |title=Електромагнетизм та його особливості |accessdate=10 липня 2017 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20170725113808/http://elib.lutsk-ntu.com.ua/book/colleges/teh_lntu/2012/12-50/page16.html |archivedate=25 липня 2017 |deadurl=yes }}</ref>.

А в середині 60-х років ХІХ століття Максвелл, працюючи над експериментальними результатами (дослідження явища електромагнітної індукції) Фарадея, дійшов висновку, що в природі існує зворотній процес - змінне електричне поле викликає появу змінного магнітного поля (вихрового). Отже, магнітне поле може створюватися не тільки електричним струмом - рухомими зарядами, але й змінним електричним полем.

Потім були вже досліди Герца, які показали, що електромагнітні хвилі мають такі властивості: в однорідному середовищі поширюються рівномірно і прямолінійно; відбиваються діелектриками, а ще краще провідниками, при цьому виконуються закони відбивання хвиль; заломлюються; фокусуються; дають явища дифракції та інтерференції; поляризуються. Для отримання електромагнітних хвиль Герц використав простий пристрій, який нині називають вібратором Герца або відкритим коливальним контуром. Пізніше, пристрій, що здатний випромінювати електромагнітні хвилі, Герц назвав антеною, що в перекладі означає вуса.

Важливим етапом у вивченні електромагнітної взаємодії стало вивчення й розвиток радіозв'язку: коли було створено, в  1913 році, генератор електромагнітних коливань, за допомогою якого можна було здійснювати надійний і високочастотний радіотелефонний зв'язок - передачу розмови чи музики за допомогою електромагнітних хвиль. 

Існування електрона (одиниці електричного заряду) було доведене в 90-і роки XIX століття. Але не всі матеріальні частинки є носіями електричного заряду. Електрично нейтральними є, наприклад, фотон і нейтрино. У ньому відмінність електрики від гравітації. Усі матеріальні частинки створюють гравітаційне поле, тоді як електромагнітне поле пов'язане тільки із зарядженими частинками.

== Електричний заряд ==
[[Файл:E FieldOnePointCharge.svg|thumb]]
{{main|Електричний заряд}}
Основною характеристикою [[Елементарна частинка|частинок]], що визначає їхню здатність взаємодіяти між собою через електромагнітну взаємодію є електричний заряд. Заряджені частинки й [[Фізичне тіло|тіла]], що складаються з них, можуть як притягатися, так і відштовхуватися, і для опису такої відмінності, частинки поділяють на від'ємно (негативно) заряджені й додатно (позитивно) заряджені. Частинки з різнойменними зарядами притягаються, частинки з однойменними зарядами&nbsp;— відштовхуються. Відповідно, в [[атомна система одиниць|атомній системі одиниць]] частинки можуть мати заряд -1 або 1. У популярних системах одиниць, таких як [[Міжнародна система одиниць (SI)|SI]], заряд частинок за абсолютною величиною дорівнює [[елементарний електричний заряд|елементарному електричному заряду]] е.

Інтенсивність взаємодії між зарядженими частинками визнається [[стала тонкої структури|сталою тонкої структури <math> \alpha </math>]]. Вона на два порядки величини менша від інтенсивності [[сильна взаємодія|сильної взаємодії]] і набагато більша від інтенсивності як слабкої, так і гравітаційної взаємодії. Зважаючи на те, що сильна взаємодія проявляється тільки на віддалях порядку розмірів атомного ядра, більшість сил у макроскопічному світі має електромагнітний характер. Винятком є тільки сили тяжіння, які, хоча й є дуже слабкими, завжди мають характер притягання, і, сумуючись від великої кількості частинок, дають у сумі значний ефект.

Електромагнітна взаємодія здійснюється через [[електромагнітне поле]], що має дві складові: електричну й магнітну. Заряджені частинки створюють навколо себе [[електричне поле]], частинки, які мають, [[магнітний момент]] створюють [[магнітне поле]]. Умовою існування магнітного моменту є або відмінний від нуля [[Момент імпульсу|момент кількості руху]], або [[спін]]. Магнітний момент можуть мати також незаряджені, нейтральні частинки, такі як, наприклад, [[нейтрон]], Це свідчить про певний неоднорідний внутрішній розподіл заряду, про структуру. Чисельно зв'язок між моментом кількості руху частинки та його магнітним моментом задається [[Гіромагнітне співвідношення|гіромагнітним співвідношенням]].
Гіпотетично, можливе існування магнітного заряду, так званого [[магнітний монополь|магнітного монополя]], але експериментально частинок із таким зарядом ще не виявлено.

Електрична та магнітна складові електромагнітного поля, створені однією частинкою, діють на електричний заряд або магнітний момент іншої, і навпаки.

== Електромагнітне поле ==
{{main|Електромагнітне поле}}
Електромагнітне поле може існувати і вільно, незалежно від джерел, які його створили, у вигляді електромагнітних хвиль. Сукупність нерозривно взаємопов'язаних змінних вихрових електричного і магнітного полів називають електромагнітним полем. У природі взагалі немає відокремлених одне від одного електричних і магнітних полів, а існують електромагнітні поля як особливий вид матерії, через який відбувається електромагнітна взаємодія. Як нам вже відомо, електромагнітне поле у вакуумі характеризується векторами напруженості електричного поля  й індукції магнітного поля . Цими векторами визначаються сили, які діють з боку електромагнітного поля на рухомі й нерухомі електрично заряджені частинки. У середовищі електромагнітне поле характеризують двома додатковими параметрами: вектором індукції (зміщення) електричного поля  і вектором напруженості магнітного поля .

Електромагнітне поле зазвичай описується двома векторами&nbsp;— [[Напруженість електричного поля|напруженістю електричного поля]] <math> \mathbf{E} </math> та [[Магнітна індукція|магнітною індукцією]] <math> \mathbf{B} </math>. Ці дві складові електромагнітного поля не є незалежними одна від іншої. При зміні [[Система відліку|системи відліку]], переході від одної [[інерційна система відліку|інерційної системи відліку]] до іншої, вони переходять одна в іншу за законом, заданим [[Перетворення Лоренца|перетвореннями Лоренца]]. У [[Теорія відносності|теорії відносності]] їх об'єднують у [[тензор електромагнітного поля]] <math> F_{ik} </math>.

Завдяки існуванню електричних зарядів, електрична складова поля може бути як [[Потенціальне векторне поле|потенціальною]] так і вихровою, тоді як магнітна складова поля можу бути тільки вихровою. Разом, потенціальну та вихрову складові поля можна описати електричним потенціалом <math> \varphi </math> та [[векторний потенціал|векторним потенціалом]] <math> \mathbf{A} </math>, визначеними з точністю до певного [[Калібрування векторного потенціалу|калібрування]].

Змінне в часі магнітне поле породжує [[вихрове електричне поле]], змінне електричне поле породжує вихрове магнітне поле. Перше з цих явищ називається [[Електромагнітна індукція|електромагнітною індукцією]], друге&nbsp;— робить змінне електричне поле аналогічним [[Електричний струм|електричному струму]]. Разом ці два явища створюють можливість для існування в просторі [[Електромагнітна хвиля|електромагнітних хвиль]]. Саме у вигляді електромагнітних хвиль поширюється збурення електричного поля, викликане рухом його джерел: частинок з електричними зарядами та магнітними моментами. Електромагнітні хвилі поширюються в просторі зі скінченною швидкістю, яка задається фундаментальною фізичною константою [[Швидкість світла|швидкістю світла]]. Скінченна швидкість розповсюдження збурення електромагнітного поля забезпечує виконання [[Принцип близькодії|принципу близькодії]].

=== Рівняння ===
{{main|Рівняння Максвелла}}
Рівняння руху для електромагнітного поля називаються [[Рівняння Максвелла|рівняннями Максвелла]] й у системі СГС мають форму
: <math> \text{rot} \, \mathbf{B} = \frac{1}{c}\frac{\partial \mathbf{E}}{\partial t} + \frac{4\pi}{c}
\mathbf{j} </math>,
: <math> \text{rot} \, \mathbf{E} = - \frac{1}{c}\frac{\partial \mathbf{B}}{\partial t} </math>,
: <math> \text{div} \, \mathbf{B} =  0 </math>
: <math> \text{div} \, \mathbf{E} = 4\pi \rho</math>,

де <math> \mathbf{j} </math>&nbsp;— [[густина струму|густина електричного струму]], а <math> \rho </math>&nbsp;— [[густина заряду]]. Ці рівняння інваріантні щодо перетворень Лоренца, тобто є релятивістськими. Водночас вони є квантовими рівняннями, якщо замість густини струму й густини заряду підставити відповідні квантові вирази.

Через тензор електромагнітного поля вони записуються:
: <math> \frac{\partial F^{ik}}{\partial x^k} = -\frac{4\pi}{c}j^i</math>.

=== Фотони ===
{{main|Фотон}}
Кванти електромагнітного поля фотони вводяться через процедуру [[Вторинне квантування|вторинного квантування]]. Вони характеризуються [[хвильовий вектор|хвильовим вектором]] і [[поляризація електромагнітної хвилі|поляризацією]]. [[Закон дисперсії]] фотонів лінійний, тобто вони є безмасовими частинками. Оскільки фотони описуються векторним полем, вони мають [[спін]] 1.

Кожна з мод фотонів задовольняє рівнянню [[гармонічний осцилятор|гармонічного осцилятора]], а це означає, що в [[основний стан квантовомеханічної системи|основному стані]] вони здійснюють [[нульові коливання]]. Фізичний вакуум заповнений електромагнітним полем. Про існування такого поля свідчить [[ефект Казимира]], однак із ним також пов'язана проблема [[енергія вакууму|енергії вакууму]], яка виявляється нескінченно великою.

Фотони є [[бозон]]ами, тобто у стані з певними [[Квантове число|квантовими числами]] їх може бути довільна кількість. Число фотонів відповідає інтенсивності електромагнітної хвилі.

== Основні формули класичної електродинаміки ==
[[Файл:CoulombsLaw.svg|thumb|Ілюстрація відштовхування і притягання заряджених тіл]]
У класичній електродинаміці, що виникла ще до відкриття [[електрон]]а та інших [[Субатомна частинка|субатомних частинок]], електричний заряд вважався неквантованою величиною. Втім, це не завадило побудувати правильний кількісний опис сил взаємодії між зарядами та струмами.

Сили притягання чи відштовхування між двома зарядженими тілами описуються [[Закон Кулона|законом Кулона]]:
{| class = "wikitable"
|align = center width = 250|[[СГС]]Г ||align = center width = 250| [[Міжнародна система величин|ISQ]]
|-
|align = center|<math> \mathbf{F} = \frac{q_1 q_2}{r^3} \mathbf{r} </math> ||align = center| <math> \mathbf{F} = \frac{1}{4\pi \varepsilon_0} \frac{q_1 q_2}{r^3} \mathbf{r} </math>
|}
де <math> q_1 </math> та <math> q_2 </math> електричні заряди тіл, а вектор <math> \mathbf{r} </math> задає їхнє відносне положення. <math> \varepsilon_0 </math>&nbsp;— [[Діелектрична проникність вакууму|електрична стала]]. Сила взаємодії спадає як квадрат відстані між зарядами. Це дуже повільне спадання порівняно, наприклад, із сильною взаємодією, для якої спадання експоненційне, тому електростатичні сили далекодійні.

[[Магнітне поле]] навколо ланки провідника довжиною <math> \Delta \mathbf{l} </math> з електричним струмом <math> I </math> визначається [[Закон Біо — Савара — Лапласа|законом Біо-Савара-Лапласа]].

{| class = "wikitable"
|align = center width = 250|СГС ||align = center width = 250| [[Міжнародна система величин|ISQ]]
|-
|align = center|<math> \mathbf{B} = \frac{1}{c}\frac{I \Delta \mathbf{l} \times \mathbf{r} }{r^3}  </math> ||align = center| <math> \mathbf{B} = \frac{\mu_0}{4\pi} \frac{I \Delta \mathbf{l} \times \mathbf{r} }{r^3}  </math>
|}

де <math> \mu_0 </math>&nbsp;— [[Магнітна проникність вакууму|магнітна стала]].

На провідник зі струмом, поміщений у [[магнітне поле]] з [[Магнітна індукція|індукцією]] <math> \mathbf{B} </math>, діє [[Закон Ампера|сила Ампера]]:
: <math> \mathbf{F}_A = I  [\Delta \mathbf{l} \times \mathbf{B}] </math>.

На заряджену частинку із зарядом <math> q </math>, що рухається зі швидкістю <math> \mathbf {v} </math> в магнітному полі з [[Магнітна індукція|індукцією]] <math> \mathbf{B} </math> та в електричному полі з напруженістю <math> \mathbf{E} </math>, діє [[сила Лоренца]]:
{| class = "wikitable"
|align = center width = 250|СГС ||align = center width = 250| [[Міжнародна система величин|ISQ]]
|-
|align = center|<math> \mathbf{F}_L = q\mathbf{E} + \frac{q}{c}  [\mathbf{v} \times \mathbf{B}] </math> ||align = center| <math> \mathbf{F}_L = q\mathbf{E} + q  [\mathbf{v} \times \mathbf{B}] </math>
|}

== Взаємодія електромагнітних хвиль з речовиною ==

=== Випромінювання ===
Заряджена частинка, яка рухається у [[вакуум]]і зі сталою швидкістю, створює навколо себе електричне і магнітне поле, але не випромінює електромагнітних хвиль<ref>Винятком є [[черенковське випромінювання]], коли частинка рухається не у вакуумі, а в середовищі, і її швидкість перевищує швидкість світла в цьому середовищі.</ref>. Її поля залишаються [[Ближнє поле|ближніми]]. Електромагнітні хвилі випромінюються частинками, які рухаються з [[прискорення]]м. Випромінюючи хвилі, заряджені частинки втрачають енергію, тому таке випромінювання називають [[Гальмівне випромінювання|гальмівним]].

Випромінювання електромагнітних хвиль складнішими, зокрема електрично нейтральними, фізичними об'єктами на зразок [[атом]]ів, потребує розгляду в рамках [[Квантова механіка|квантової механіки]]. Класично атом можна змоделювати як [[диполь]], що у збудженому стані здійснює коливання, в результаті чого виникає [[дипольне випромінювання]], але така картина тільки наближена і не відображає фізичну ситуацію повністю. Квантова система має певний набір дозволених станів. Переходи між станами можливі за рахунок взаємодії з електромагнітним полем, яке завжди присутнє в просторі. Існує імовірність процесу при якому квантова система переходить в стан з іншою енергією і одночасно виникає квант електромагнітного поля&nbsp;— [[фотон]]. Цей процес відбувається із виконанням [[Закон збереження енергії|законів збереження енергії]] та [[Закон збереження імпульсу|імпульсу]]. Імпульс фотона зазвичай малий, а тому віддачею при випромінюванні фотона зазвичай можна знехтувати, за винятком [[гамма-квант]]ів. Енергія фотона дорівнює різниці енергій станів, між якими відбувається перехід. Імовірність випромінювання пропорційна числу фотонів, що існували в системі, плюс 1. Це означає, що акт випромінювання фотона може відбутися й тоді, коли в системі до нього не було фотонів. Таке випромінювання називають [[Спонтанне випромінювання|спонтанним]]. Випромінювання, зумовлене взаємодією із фотонами, що існували до нього, називають [[Вимушене випромінювання|вимушеним]]. Завдяки спонтанному випромінюванню будь-який збуджений стан квантової системи має скінченний [[час життя]].

=== Поглинання ===
[[Вільна частинка|Вільні]] заряджені частинки не поглинають фотонів. Такий процес заборонений законами збереження: імпульс фотона малий, а зміна енергії потрібна велика. Фотони поглинаються багаточастинковими квантовими системами, атомами, молекулами, кристалами, тощо. Процес поглинання описується квантовою механікою аналогічно процесу випромінювання і має [[резонанс]]ний характер. Фотон поглинається ефективно тоді, коли його енергія збігається з різницею енергій початкового та кінцевого стану квантової системи. Цим зумовлений лінійчастний характер спектрів поглинання атомів. Якщо перехід відбувається між локалізованим та делокалізованим станом, спектр поглинання стає неперервним. Спектри поглинання задовольняють також [[Правила відбору|правилам відбору]]&nbsp;— квантові переходи можливі не між будь-якими станами.

=== Розсіяння ===
Явище [[Розсіювання частинок і хвиль|розсіяння]] фотона на вільній зарядженій частинці називається [[Комптонівське розсіювання|ефектом Комптона]] і відбувається тільки з високоенергетичними фотонами. Для низькоенергетичних фотонів неможливе одночасне виконання законів збереження енергії та імпульсу. Це розсіяння непружне, фотон передає частину своєї енергії зарядженій частинці й змінює свою частоту.

Складніші фізичні системи можуть розсіювати електромагнітне поле як пружно, так і непружно, існує багато видів розсіяння в залежності від розмірів розсіювачів та частоти електромагнітного поля. Зокрема, [[Томсонівське розсіювання|Томсонівське розсіяння]] рентгенівських променів викликане коливанням електронів у складі атомів та молекул, [[релеївське розсіювання]] зумовлене тілами з розмірами, меншими від довжини хвилі тощо.

== Квантова електродинаміка ==
[[Файл:MollerScattering-t.svg|thumb|Діаграма Фейнмана основного внеску в електрон-електронне розсіяння]]
[[Квантова електродинаміка]] дає найбільш повний опис електромагнітної взаємодії і дозволяє розглянути такі фундаментальні для фізики явища, як електрон-електронне розсіяння, ефект Комптона тощо. [[Лагранжіан|Функція Лагранжа]], з якої виводяться рівняння руху для електрона та електромагнітного поля має вигляд:
: <math>\mathcal{L}=\bar\psi(i\gamma^\mu D_\mu-m)\psi -\frac{1}{4}F_{\mu\nu}F^{\mu\nu}</math>,

де <math> \psi </math>&nbsp;— [[хвильова функція]] електрона, [[біспінор]], <math> \gamma^\mu </math>&nbsp;— [[матриці Дірака]], <math> m </math>&nbsp;— [[маса електрона]], <math> D_\mu = \partial \mu + ieA_\mu  </math>, <math> F_{\mu\nu} </math>&nbsp;— [[тензор електромагнітного поля]], <math> A^\mu </math>&nbsp;— [[Електромагнітний потенціал|4-потенціал]].

Завдяки <math> D_\mu </math> рівняння руху для електрон-позитронного та електромагнітного полів нелінійні, і жодна задача квантової електродинаміки, крім модельних, не розв'язується аналітично. Зате, завдяки малості сталої тонкої структури, <math> \alpha </math>, розроблена детальна теорія збуджень, що дозволяє з великою точністю передбачати результати експериментів.

Електромагнітна взаємодія в поданні теорії збурень квантової електродинаміки подається я сума усіх процесів обміну так званими [[Віртуальна частинка|віртуальними частинками]], а ймовірності цих процесів обчислюються за допомогою спеціальних малюнків&nbsp;— [[Діаграма Фейнмана|діаграм Фейнмана]]. Зокрема, власна енергія будь-якого об'єкту квантової електродинаміки, навіть, [[вакуум]]у&nbsp;— найнижчого стану простору, в якому відсутні частинки, повинна розраховуватися з врахуванням безперестанного і повсюдного [[Народження пар|народження]] й [[Анігіляція|анігіляції]] пар частинок та [[Античастинка|античастинок]], що називається [[Поляризація вакууму|поляризацією вакууму]]. Оскільки для розрахунку характеристик частинок, таких як заряд і маса, теж потрібно враховувати віртуальні взаємодії, їхні спостережувані значення відрізняються від «істинних», тобто [[Перенормування|перенормовуються]].

== Практичні експерименти на основі електромагнітної взаємодії ==
Електромагнітні взаємодії найзручніші для експериментального і теоретичного дослідження, оскільки електромагнітні сили, що діють між тілами звичайних розмірів, можна легко спостерігати. Електромагнетизм відомий людям, ще з незапам'ятних часів ([[Полярне сяйво|полярні сяйва]], спалахи [[Блискавка|блискавки]])<ref>{{Cite web |url=http://pidruchniki.com/13820328/prirodoznavstvo/elektromagnetizm |title='''«Електромагнетизм'''». Підручник «Концепції сучасного природознавства» створено й підготовлено до друку Валентином Глібовичем Падалко — доктор фізико-математичних наук, професор, колишній завідувач кафедрою фізики Національного аерокосмічного університету ім. М. Є. Жуковського "ХАІ", фізик-експериментатор в галузі фізики плазми. |accessdate=9 липня 2017 |archive-date=8 листопада 2016 |archive-url=https://web.archive.org/web/20161108045321/http://pidruchniki.com/13820328/prirodoznavstvo/elektromagnetizm }}</ref>. Прояви  електромагнітної взаємодії широко використовуються в електротехніці, радіотехніці, електроніці, оптиці, квантовій електроніці<ref>{{Cite web |url=http://vseslova.com.ua/word/Електромагнітні_взаємодії-125103u |title=Визначення й особливості електромагнітної взаємодії |accessdate=10 липня 2017 |archive-date=28 липня 2017 |archive-url=https://web.archive.org/web/20170728215613/http://vseslova.com.ua/word/Електромагнітні_взаємодії-125103u }}</ref>.

Вчені підмітили, що електромагнітне тяжіння між негативно зарядженими електронами й позитивно зарядженими протонами атомного ядра утримує електрони на орбіті довкола атомного ядра, аналогічно тому, як гравітаційне тяжіння змушує Землю обертатися навколо Сонця.<ref name=":0"/>

Електромагнітні хвилі мають майже необмежений діапазон частот і довжин хвиль. Весь їх діапазон поділяють на декілька вузьких ділянок, для яких установлено конкретні межі.

Практичний застосунок електромагнітної взаємодії лежить в основі принципу радіозв'язку: коли змінний електричний струм високої частоти, який створюють в антені передавача, викликає в просторі навколо антени електромагнітні хвилі високої частоти, й ті вільно поширюються в просторі. Коли хвилі досягають антени приймача, вони індукують в ній змінний струм такої ж частоти, на якій працює передавач.

== Див. також ==

* [[Електромагнітна хвиля]]
* [[Електромагнетизм]]
* [[Електромагнітний потенціал]]
* [[Електромагнітна індукція]]

== Примітки ==
{{reflist}}

== Джерела ==

* {{cite book
|автор= [[Болеста Іван Михайлович|Іван Болеста]]
|назва= Теорія електромагнітного поля: навч. посіб.
|дата=
|рік= 2013
|видавництво= [[Львівський національний університет імені Івана Франка|ЛНУ ім. Івана Франка]]
|знаходження= Львів
|isbn =  
}}
* {{cite book
|автор=[[Кучерук Іван Митрофанович|І. М. Кучерук]], [[Горбачук Іван Тихонович|І. Т. Горбачук]], [[Луцик Петро Павлович|П. П. Луцик]]
|назва=Загальний курс фізики: Навчальний посібник у 3-х т. Т. 2. Електрика і магнетизм
|дата=
|рік=2006
|видавництво=Техніка
|знаходження=Київ}}
* {{cite book
|автор = [[Фріш Сергій Едуардович|С. Е. Фріш]] і [[Тіморєва Олександра Василівна|О. В. Тіморєва]]  
|назва = Курс загальної фізики. Том II. Електричні і електромагнітні явища
|дата =
|рік = 1953
|видавництво = Радянська школа
|знаходження = Київ
|isbn =  
}}
* {{книга
|автор        = [[Сугаков Володимир Йосипович|Сугаков В. Й.]]
|назва        = Електродинаміка
|рік          = 1974
|видавництво  = Вища школа
|місто        = {{Comment|К.|Київ}}
|сторінок     = 271
}}
* Теорія електромагнітного поля : підручник / В. О. Іванов, Є. І. Габрусенко, Л. В. Сібрук ; Нац. авіац. ун-т. — Київ : НАУ, 2017. — 334, [1] с. : іл., табл. — Бібліогр.: с. 332 (14 назв). — ISBN 978-966-932-039-1
* {{книга
|автор        = [[Федорченко Адольф Михайлович|Федорченко А. М.]]
|заголовок    = Теоретична фізика
|частина      = Класична механіка і електродинаміка
|том          = 1
|рік          = 1992
|видавництво  = Вища школа
|місто        = {{Comment|К.|Київ}}
|сторінок     = 535
}}
* {{cite book
|автор=[[Ландау Лев Давидович|Ландау Л. Д.]], [[Ліфшиць Євген Михайлович|Лифшиц Е. М.]] 
|назва=Теоретическая физика. т. ІІ. Теория поля.
|дата=
|рік=1974
|видавництво=Наука. 
|знаходження=Москва}}

* {{cite book
|автор=[[Берестецький Володимир Борисович|Берестецкий В. Б.]], [[Ліфшиць Євген Михайлович|Лифшиц Е. М.]], [[Питаєвський Лев Петрович|Питаевский Л. П.]] 
|назва=Теоретическая физика. т. IV. Квантовая электродинамика.
|дата=
|рік=1989
|видавництво=Наука. 
|знаходження=Москва}}

* {{cite book
|автор=[[Макс Борн|Борн М.]], [[Еміль Вольф|Вольф Э.]] 
|назва=Основы оптики. 
|дата=
|рік=1973
|видавництво=Наука. 
|знаходження=Москва}}

* {{cite book
|автор=[[Сивухін Дмитро Васильович|Сивухин Д. В.]]
|назва=Общий курс физики. т III. Электричество
|дата=
|рік=1977
|видавництво=Наука
|знаходження=Москва}}

* {{cite book
|автор= [[Джеймс Б'єркен|Дж. Д. Бьеркен]], [[Сідні Дрелл|С. Д. Дрелл]]
|назва= Релятивистская квантовая теория. Т. 1. Релятивистская квантовая механика
|дата=
|рік= 1978
|видавництво=Наука 
|знаходження=Москва}}

* {{cite book
|автор= Дж. Д. Бьеркен, С. Д. Дрелл
|назва= Релятивистская квантовая теория. Т. 2. Релятивистские квантовые поля
|дата=
|рік= 1978
|видавництво=Наука 
|знаходження=Москва}}

* {{книга
|автор        = [[Тамм Ігор Євгенович|Тамм И. Е.]]
|назва        = Основы теории электричества
|рік          = 1989
|видавництво  = Наука
|місто        = {{Comment|М.|Москва}}
|сторінок     = 500
}}

{{Фундаментальні взаємодії}}

[[Категорія:Фундаментальні взаємодії]]
[[Категорія:Електромагнітне поле| ]]