ELEKTROMAGNETINIS SPEKTRAS: CHARAKTERISTIKOS, JUOSTOS, TAIKYMAI - FIZINIS - 2025

Elektromagnetinio spektro sudaro užsakyto išdėstymo visų elektromagnetinių bangų ilgio bangų, kurios teisiškai teigiamą vertę, be jokių apribojimų. Jis yra padalintas į 7 dalis, įskaitant matomą šviesą.

Mes matome matomos šviesos dažnius, kai matome vaivorykštę, kurioje kiekviena spalva atitinka skirtingą bangos ilgį: raudona yra ilgiausia, o violetinė - trumpiausia.

Elektromagnetinis spektras. Atkreipkite dėmesį, kad šioje schemoje dažnis (o kartu ir energija) padidėja iš kairės į dešinę. André Oliva / viešoji nuosavybė

Matomos šviesos diapazonas užima tik labai trumpą spektro plotą. Kiti regionai, kurių mes nematome, yra radijo bangos, mikrobangos, infraraudonieji spinduliai, ultravioletiniai, rentgeno ir gama spinduliai.

Regionai nebuvo atrasti tuo pačiu metu, bet skirtingu metu. Pavyzdžiui, radijo bangų egzistavimą 1867 m. Numatė Jamesas Clerkas Maxwellas, o po metų, 1887 m., Heinrichas Hertzas pirmą kartą jas pagamino savo laboratorijoje, todėl jos vadinamos Hertzijos bangomis.

Visi sugeba sąveikauti su materija, tačiau skirtingais būdais, priklausomai nuo jų nešamos energijos. Kita vertus, skirtingi elektromagnetinio spektro regionai nėra tiksliai apibrėžti, nes iš tikrųjų ribos yra miglotos.

Juostos

Elektromagnetinio spektro juostos. Tatoutas ir Phrood / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

Ribos tarp skirtingų elektromagnetinio spektro sričių yra gana miglotos. Tai nėra natūralus padalijimas, iš tikrųjų spektras yra tęstinumas.

Tačiau padalijimas į juostas ar zonas padeda patogiai apibūdinti spektrą pagal jo savybes. Aprašymą pradėsime radijo bangomis, kurių bangų ilgis yra ilgesnis.

Radio bangos

Mažiausių dažnių diapazonas yra apie 10 ⁴ Hz, o tai savo ruožtu atitinka ilgiausius bangos ilgius, paprastai pastato dydį. AM, FM ir piliečių grupės radijas naudoja bangas šiame diapazone, taip pat VHF ir UHF televizijos laidas.

Ryšio tikslais radijo bangos pirmą kartą buvo naudojamos apie 1890 m., Kai Guglielmo Marconi išrado radiją.

Kadangi radijo bangų dažnis yra mažesnis, jos neturi jonizuojančio poveikio medžiagai. Tai reiškia, kad radijo bangoms trūksta pakankamai energijos, kad būtų galima išstumti elektronus iš molekulių, tačiau jos padidina objektų temperatūrą, padidindamos molekulių vibracijas.

Mikrobangų krosnelė

Mikrobangų bangos ilgis yra maždaug centimetrai ir jas pirmą kartą aptiko Heinrichas Hertzas.

Jie turi pakankamai energijos pašildyti maistą, kuriame daugiau ar mažiau yra vandens. Vanduo yra poliarinė molekulė, o tai reiškia, kad nors jis yra elektriškai neutralus, neigiami ir teigiami krūviai yra šiek tiek atskirti, sudarydami elektrinį dipolį.

Kai mikrobangos, kurios yra elektromagnetiniai laukai, smogia į dipolį, jos sukuria sukimo momentus, kurie priverčia juos suktis, kad atitiktų juos su lauku. Judėjimas virsta energija, kuri pasklinda po maistą ir ją kaitina.

Infraraudonųjų spindulių

Šią elektromagnetinio spektro dalį XIX amžiaus pradžioje atrado Williamas Herschelis ir jos dažnis yra mažesnis nei matomos šviesos, bet didesnis nei mikrobangų.

Infraraudonųjų spindulių spektro bangos ilgis (žemiau raudonos) yra panašus į adatos galiuką, todėl tai yra energingesnė spinduliuotė nei mikrobangų.

Didelė saulės spinduliuotės dalis patenka į šiuos dažnius. Bet kuris objektas skleidžia tam tikrą kiekį infraraudonųjų spindulių, ypač jei jie yra karšti, pavyzdžiui, virtuvės degikliai ir šiltakraujiški gyvūnai. Žmonėms jis nematomas, tačiau kai kurie plėšrūnai infraraudonuosius spindulius išskiria iš grobio, suteikdami pranašumą medžioklėje.

Matomas

Tai yra ta spektro dalis, kurią galime aptikti savo akimis - nuo 400 iki 700 nanometrų (1 nanometras, sutrumpintai nm yra 1 × 10 ^-9 m) bangos ilgio.

Baltoje šviesoje yra visų bangų ilgių mišinys, kurį galime pamatyti atskirai, kai praeina per prizmę. Lietaus debesys kartais elgiasi kaip prizmės, todėl galime pamatyti vaivorykštės spalvas.

Vaivorykštės spalvos žymi skirtingus matomos šviesos bangos ilgius. Šaltinis: „Pixabay“.

Spalvų, kurias matome, nanometrais, bangos ilgiai:

-Red: 700–620

-Orange: 620–600

-Jolas: 600–580

-Žalia: 580–490

-Mėlynas: 490–450

-Violetas: 450–400

Ultravioletinis

Tai energingesnis regionas nei matoma šviesa, kurio bangos ilgis viršija violetinę, tai yra didesnis nei 450 nm.

Negalime to pamatyti, tačiau saulės skleidžiama radiacija yra labai gausi. Kadangi ši energija turi didesnę energiją nei matomoji dalis, ši radiacija daug labiau sąveikauja su materija ir daro žalą daugeliui biologiškai svarbių molekulių.

Ultravioletiniai spinduliai buvo aptikti netrukus po infraraudonųjų spindulių, nors iš pradžių jie buvo vadinami „cheminiais spinduliais“, nes jie reaguoja su tokiomis medžiagomis kaip sidabro chloridas.

Rentgeno spinduliai

Juos atrado Wilhelmas Roentgenas 1895 m., Eksperimentuodamas su pagreičio elektronais (katodo spinduliais), nukreiptais į taikinį. Negalėdamas paaiškinti, iš kur jie atsirado, jis pavadino juos rentgeno spinduliais.

Tai labai energetinė spinduliuotė, kurios bangos ilgis yra panašus į atomo dydį, galintis praeiti pro nepermatomus kūnus ir sukurti vaizdus kaip rentgeno spinduliuose.

Radiografija gaunama naudojant rentgeno spindulius: Šaltinis: „Pixabay“.

Kadangi jie turi daugiau energijos, jie gali sąveikauti su medžiaga, ištraukdami elektronus iš molekulių, todėl jie yra žinomi jonizuojančiosios spinduliuotės pavadinimu.

Gama spinduliai

Tai yra pati energingiausia spinduliuotė iš visų, kurios bangos ilgiai yra atominio branduolio tvarka. Gamtoje jis pasitaiko dažnai, nes jį skleidžia radioaktyvūs elementai, nes jie suyra į stabilesnius branduolius.

Visatoje yra supernovos sprogimų gama spindulių šaltiniai, taip pat paslaptingi objektai, tarp kurių yra pulsarai, juodosios skylės ir neutroninės žvaigždės.

Žemės atmosfera apsaugo planetą nuo šių labai jonizuojančių radiacijos, sklindančios iš visatos, ir dėl savo didelės energijos jos daro žalingą poveikį biologiniam audiniui.

Programos

- Radijo bangos arba radijo dažniai naudojami telekomunikacijose, nes jie gali perduoti informaciją. Taip pat terapiniais tikslais, norint sušildyti audinius ir pagerinti odos tekstūrą.

- Norint gauti magnetinio rezonanso vaizdus, ​​taip pat reikia radijo dažnių. Astronomijoje radijo teleskopai juos naudoja dangaus objektų struktūrai tirti.

-Koliniai telefonai ir palydovinė televizija yra dvi mikrobangų krosnelių programos. Radarai yra dar viena svarbi programa. Be to, visa Visata yra panardinta į mikrobangų spinduliuotės foną, kylantį iš Didžiojo sprogimo, ir šios fono radiacijos aptikimas yra geriausias šios teorijos įrodymas.

Radaras skleidžia impulsą link objekto, kuris išsklaido energiją visomis kryptimis, tačiau dalis jo atsispindi, pateikdama informaciją apie objekto vietą. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

-Įsivaizduojama šviesa yra būtina, nes ji leidžia efektyviai sąveikauti su aplinka.

- Rentgeno spinduliai gali būti naudojami kaip diagnostikos įrankis medicinoje ir medžiagų mokslo lygiu, siekiant nustatyti daugelio medžiagų savybes.

-Gammos spinduliuotė iš skirtingų šaltinių naudojama kaip vėžio gydymas, taip pat norint sterilizuoti maistą.

Nuorodos

1. Giambattista, A. 2010. Fizika. Antrasis leidimas. McGraw Hill.
2. Giancoli, D. 2006. Fizika: principai su taikymu. 6-asis. Edas Prentice'o salė.
3. Rex, A. 2011. Fizikos pagrindai. Pearsonas.
4. „Serway“, R. 2019. Fizika mokslui ir inžinerijai. 10-oji. Leidimas. 2 tomas. „Cengage“.
5. Shipman, J. 2009. Įvadas į fizinius mokslus. Dvyliktas leidimas. „Brooks / Cole“, „Cengage“ leidimai.