Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Електромагнитният спектър обобщава съвкупността от електромагнитно излъчване и го класифицира в категории от различни видове излъчване, включително добре познатия цветен спектър на видимата светлина.

Електромагнитните вълни, използвани в радиоразпръскването, телевизията и радара, са само част от пълен набор, наречен електромагнитен спектър. Разделянето на електромагнитния спектър на специфични честотни диапазони и съответните диапазони на дължина на вълната е резултат от начина, по който се създават и използват обвитите вълни. Тези диапазони обаче не са строго ограничени и се припокриват, а някои видове вълни могат да бъдат получени по различни начини.

Разделяне на електромагнитния спектър

В електромагнитния спектър радиацията се характеризира с дължина на вълната λ или честота f. Тъй като електромагнитните вълни винаги се разпространяват със скоростта на светлината c ≈ 108 m/s, се прилага зависимостта дължина на вълната-честота: λ=c / f .

Тук е важна обратната пропорционалност на дължината на вълната и честотата λ ~ f-1. Колкото по-голямо е λ, толкова по-малко е f и обратното.

Благодарение на фотоелектричния ефект ние знаем, че видимата светлина, и следователно електромагнитното излъчване като цяло, също проявява свойствата на частиците, така наречените фотони. Тяхната енергия може да се изчисли по следния начин: EФ=hf=( hc ) / λ , където h е константата на Планк. Следователно електромагнитното излъчване може също да се характеризира и сортира по енергията на неговите фотони. Тук отново трябва да спазваме пропорционалността EФ~ f ~ λ-1 .

Обикновено електромагнитният спектър е настроен само на горната и долната граница на честота и дължина на вълната, тъй като радиация над или под това практически не се среща в природата.В рамките на тези граници спектърът е разделен на много малки поддиапазони, така че всички емисии с честоти в тези диапазони имат определени, идентични характеристики. Тези характерни свойства се различават толкова много в различните честотни диапазони, че можем да говорим за различни видове излъчване.

По реда на увеличаване на честотата f и намаляване на дължината на вълната λ, електромагнитният спектър (вижте фигура 1) включва нискочестотно лъчение, радиовълни, микровълни, инфрачервено лъчение или топлинно лъчение, видима светлина, ултравиолетово лъчение, рентгенови лъчи, и накрая, гама радиация (γ - радиация).

Ориз. 1. Електромагнитен спектър. (Ширината на обхвата на видимата светлина е значително увеличена за яснота на фигурата - (I)).

Границите на отделните диапазони, разбира се, са само приблизителни и преходите между различните типове радиация са плавни, защото в крайна сметка ние изкуствено разделихме електромагнитното излъчване на тези категории.

Видове електромагнитни вълни и техните характеристики

Таблица: Видове електромагнитни вълни и техните свойства
Тип излъчване/име на обхвата на спектъраДължина на вълната, λЧестота, fФотонна енергия, Ef
Ниска честота100 000 км - 10 км3Hz - 30kHz12,4 фев - 124 peV
Радиовълни10 км - 1 м30 kHz - 300 MHz124peV - 1.24µeV
Микровълнови1 m - 1 mm300 MHz - 300 GHz1,24 µeV - 1,24 meV
Инфрачервено/топлинно излъчване1 mm - 780 nm300 GHz - 385 THz1,24 meV - 1,59 eV
Видима светлина780nm - 380nm385 THz - 789 THz1,59 eV - 3,27 eV
UV380 nm - 10 nm789 THz - 30 PHz3,27 eV - 124 eV
рентгенови лъчи10 nm - 10 pm30Phz - 30Ehz124 eV - 124 keV
Гама лъчи<10 пм30 Hz124 keV

По-неясните префикси на единици, използвани тук, са "f" за "фемто" и 10-15, "p" за "пико" и 10- 12, "T" за "tera" и 1012, "P" за "penta" и 1015и "E" за "exa" и 1018Освен това имаме преобразуване на 1 eV ≈ 1,60210-19 J чрез елементарен заряд д.

Гама лъчение всъщност се отнася до всяко лъчение с дължина на вълната под 10 pm. Виждаме също, че видимата светлина е само много малка част от целия електромагнитен спектър. И накрая, трябва да се отбележи, че това е само приблизителна класификация и всеки от тези видове радиация на практика се разделя на още повече подвидове.

Приложение

Всеки тип електромагнитна вълна се среща в природата и намира приложение в технологиите. Ето няколко примера.

Нискочестотна радиация.

  • Случаи от мълнии в горните слоеве на атмосферата, причинени от повишена слънчева активност.
  • Радионавигация и подводни комуникации.

Радиовълни.

  • студени облаци от газ и прах (температура ≤ 1 K) в пространството между звездите излъчват радиоизлъчване.
  • радио и телевизионни предавания, ядрено-магнитен резонанс (MRI).

Микровълнови.

  • Космически микровълни („космически микровълнов фон“) в микровълновия диапазон, последното остатъчно лъчение от Големия взрив след 380 000 години след Големия взрив, (слабо) присъстващо в цялата вселена.
  • Микровълнови печки, радари, сателитни излъчвания, WLAN, Bluetooth, GPS.

Инфрачервена връзка.

  • " Топлинното излъчване" на всички живи същества, дължащо се на тяхната температура, основното излъчване при всички "ежедневни" температури до максимум няколко хиляди Келвина (следователно и силно излъчване, например от огън и студ, малки звезди)
  • Дистанционни управления, топлинно излъчване (напр. в животновъдството), устройства за нощно виждане.

Видима светлина.

  • Средните звезди, подобни на Слънцето, имат максимална емисия във видимия диапазон.Температурата на повърхността на Слънцето е около 6000 K, така че максимумът на излъчването му пада върху синьо-зелената светлина. Въпреки това, той също така излъчва всяка друга видима светлина, достатъчна, за да изглежда бяла за нас. Хладните звезди с температура на повърхността около 4000 K излъчват предимно червена светлина и изглеждат червеникави за нас, защото излъчват твърде малко синя светлина. От друга страна, горещите звезди с температура на повърхността около 10 000 K изглеждат синкави.
  • Осветление, дисплейна технология, фотография, микроскопия, DVD и Blu-ray плейъри, лазер (показател).

UV радиация.

  • Горещи звезди с повърхностна температура от 10 000 K излъчват предимно ултравиолетови лъчи, слънцето също излъчва ултравиолетови лъчи, което води до тен на кожата, както и до слънчево изгаряне.
  • Убива бактериите, затова се използва за стерилизация в болници, за проверка на банкноти, в солариуми.

рентгенови лъчи.

  • Супернова експлозия на големи звезди, падаща материя в черни дупки и Слънцето излъчват много слаби рентгенови лъчи, които обаче не достигат земната повърхност.
  • Рентгенови изследвания в медицината, изследване на кристални структури (уравнение на Браг), стерилизация в болници.

Гама лъчи.

  • Радиоактивен разпад, експлозии на свръхнови на големи звезди, материя, падаща в черни дупки.
  • Лъчетерапия в медицината, сензорна технология и тестване на материали, стерилизация в болници.

Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Категория:

Сграда