Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!
Elektromagnetski spektar sažima cjelokupno elektromagnetsko zračenje i klasificira ga u kategorije različitih vrsta zračenja, uključujući dobro poznati spektar boja vidljive svjetlosti.
Elektromagnetski valovi koji se koriste u emitiranju, televiziji i radaru samo su dio cjelovitog skupa koji se naziva elektromagnetski spektar. Podjela elektromagnetskog spektra na specifične frekvencijske raspone i odgovarajuće raspone valnih duljina rezultat je načina na koji se stvaraju i koriste omotani valovi. Međutim, ti rasponi nisu strogo ograničeni i preklapaju se, a neke vrste valova mogu se dobiti na različite načine.
Razdvajanje elektromagnetskog spektra
U elektromagnetskom spektru zračenje je karakterizirano valnom duljinom λ ili frekvencijom f. Budući da elektromagnetski valovi uvijek putuju brzinom svjetlosti c ≈ 108 m/s, vrijedi ovisnost valne duljine i frekvencije: λ=c / f .
Obrnuta proporcionalnost valne duljine i frekvencije λ ~ f-1 ovdje je važna. Što je veći λ, manji je f i obrnuto.
Zahvaljujući fotoelektričnom efektu, znamo da vidljiva svjetlost, a time i elektromagnetsko zračenje općenito, također pokazuje svojstva čestica, takozvanih fotona. Njihova se energija može izračunati na sljedeći način: EF=hf=( hc ) / λ, gdje je h Planckova konstanta. Stoga se elektromagnetsko zračenje također može karakterizirati i sortirati prema energiji njegovih fotona. Ovdje opet moramo paziti na proporcionalnost EF~ f ~ λ-1 .
Obično je elektromagnetski spektar postavljen samo na gornju i donju granicu frekvencije i valne duljine, budući da zračenja iznad ili ispod toga praktički nema u prirodi.Unutar tih granica, spektar je podijeljen na mnogo malih podpojasa, tako da sve emisije s frekvencijama u tim rasponima imaju određene, identične karakteristike. Ova karakteristična svojstva razlikuju se između frekvencijskih područja toliko da možemo govoriti o različitim vrstama zračenja.
Slijedom povećanja frekvencije f i smanjenja valne duljine λ, elektromagnetski spektar (vidi sliku 1) uključuje niskofrekventno zračenje, radio valove, mikrovalove, infracrveno zračenje ili toplinsko zračenje, vidljivu svjetlost, ultraljubičasto zračenje, x-zrake, i konačno, gama zračenje (γ - zračenje).
Riža. 1. Elektromagnetski spektar. (Širina raspona vidljive svjetlosti značajno je povećana radi jasnoće slike - (I)).
Granice pojedinih raspona su, naravno, samo približne, a prijelazi između različitih vrsta zračenja su glatki, jer smo, na kraju krajeva, elektromagnetsko zračenje umjetno podijelili u te kategorije.
Vrste elektromagnetskih valova i njihove karakteristike
| Vrsta emisije/naziv raspona spektra | Valna duljina, λ | Frekvencija, f | Energija fotona, Ef |
| Niska frekvencija | 100.000 km - 10 km | 3Hz - 30kHz | 12.4 fev - 124 peV |
| Radio valovi | 10 km - 1 m | 30 kHz - 300 MHz | 124peV - 1,24µeV |
| Mikrovalne pećnice | 1 m - 1 mm | 300 MHz - 300 GHz | 1,24 µeV - 1,24 meV |
| Infracrveno/toplinsko zračenje | 1 mm - 780 nm | 300 GHz - 385 THz | 1,24 meV - 1,59 eV |
| Vidljivo svjetlo | 780nm - 380nm | 385 THz - 789 THz | 1,59 eV - 3,27 eV |
| UV | 380 nm - 10 nm | 789 THz - 30 PHz | 3,27 eV - 124 eV |
| rendgenske snimke | 10 nm - 22h | 30Phz - 30Ehz | 124 eV - 124 keV |
| Gama zrake | <10 пм | 30 Hz | 124 keV |
Ovdje korišteni opskurniji prefiksi jedinica su "f" za "femto" i 10-15, "p" za "pico" i 10- 12, "T" za "tera" i 1012, "P" za "penta" i 1015, i "E" za "exa" i 1018Osim toga, imamo konverziju od 1 eV ≈ 1,60210-19 J kroz elementarni naboj e.
Gama zračenje zapravo se odnosi na bilo koje zračenje s valnom duljinom manjom od 10 pm. Također vidimo da je vidljiva svjetlost samo mali dio cjelokupnog elektromagnetskog spektra. Na kraju, treba napomenuti da je ovo samo okvirna klasifikacija, a svaka od ovih vrsta zračenja se u praksi rastavlja na još više podvrsta.
Prijava
Svaka vrsta elektromagnetskih valova pojavljuje se u prirodi i nalazi svoju primjenu u tehnologiji. Evo nekoliko primjera.
Zračenje niske frekvencije.
- Slučajevi munja u gornjoj atmosferi uzrokovani povećanom solarnom aktivnošću.
- Radio navigacija i podvodne komunikacije.
Radio valovi.
- hladni oblaci plina i prašine (temperatura ≤ 1 K) u prostoru između zvijezda emitiraju radio emisiju.
- radio i TV emisije, magnetska rezonanca (MRI).
Mikrovalne pećnice.
- Kozmička mikrovalna (" kozmička mikrovalna pozadina" ) u mikrovalnom području, posljednje zaostalo zračenje od Velikog praska od 380 000 godina nakon Velikog praska, (slabo) prisutno u cijelom svemiru.
- Mikrovalne pećnice, radari, satelitsko emitiranje, WLAN, Bluetooth, GPS.
Infracrveno.
- " Toplotno zračenje" svih živih bića zbog njihove temperature, glavno zračenje na svim "svakodnevnim" temperaturama do najviše nekoliko tisuća Kelvina (dakle i jako zračenje npr. vatre i hladnoće, male zvijezde).
- Daljinski upravljači, toplinsko zračenje (npr. u stočarstvu), uređaji za noćno gledanje.
Vidljivo svjetlo.
- Prosječne zvijezde nalik Suncu imaju maksimalnu emisiju u vidljivom području.Temperatura Sunčeve površine je oko 6000 K, pa maksimum njegovog zračenja pada na plavozelenu svjetlost. Međutim, on također emitira bilo koju drugu vidljivu svjetlost u dovoljnoj mjeri da nam se čini bijelom. Hladne zvijezde s površinskom temperaturom oko 4000 K emitiraju uglavnom crvenu svjetlost, a nama se čine crvenkaste jer emitiraju premalo plave svjetlosti. S druge strane, vruće zvijezde s temperaturom površine oko 10 000 K izgledaju plavkasto.
- Rasvjeta, tehnologija zaslona, fotografija, mikroskopija, DVD i Blu-ray playeri, laser (pokazivač).
UV zračenje.
- Vruće zvijezde s površinskom temperaturom od 10 000 K emitiraju uglavnom ultraljubičasto, sunce također emitira ultraljubičasto, što rezultira tamnjenjem kože, kao i opeklinama.
- Ubija bakterije, pa se koristi za sterilizaciju u bolnicama, za provjeru novčanica, u solarijima.
X-zrake.
- Eksplozije supernova velikih zvijezda, materija koja pada u crne rupe i Sunce emitiraju vrlo slabe rendgenske zrake koje, međutim, ne dopiru do Zemljine površine.
- Istraživanje rendgenskim zrakama u medicini, istraživanje kristalnih struktura (Braggova jednadžba), sterilizacija u bolnicama.
Gama zrake.
- Radioaktivni raspad, eksplozije supernova velikih zvijezda, materija pada u crne rupe.
- Radioterapija u medicini, senzorska tehnologija i ispitivanje materijala, sterilizacija u bolnicama.