Home » Articole » RO » Știință » Fizica » Electromagnetism » Spectrul electromagnetic

Spectrul electromagnetic

O diagramă a spectrului electromagnetic
Sursa https://en.wikipedia.org/wiki/File:Electromagnetic-Spectrum.svg

(O diagramă a spectrului electromagnetic, care prezintă diferite proprietăți în întreaga gamă de frecvențe și lungimi de undă.)

Spectrul electromagnetic este domeniul de frecvențe (spectrul) radiației electromagnetice și a lungimilor de undă respective și a energiilor fotonice.

Spectrul electromagnetic acoperă undele electromagnetice cu frecvențe variind de la mai putin de un hertz la peste 1025 hertzi, corespunzând lungimilor de undă de la mii de kilometri până la o fracțiune din dimensiunea nucleului atomic. Această gamă de frecvențe este împărțită în benzi separate, iar undele electromagnetice din fiecare bandă de frecvențe sunt numite prin nume diferite; începând cu frecvența joasă (lungimea de undă lungă) a spectrului, acestea sunt: ​​undele radio, microundele, infraroșu, lumina vizibilă, ultravioletele, razele X și razele gamma la capătul de frecvență înaltă (lungime de undă scurtă). Undele electromagnetice din fiecare dintre aceste benzi au caracteristici diferite, cum ar fi modul în care sunt produse, modul în care acestea interacționează cu materia și aplicațiile lor practice. Limita pentru lungimi de undă lungi este dimensiunea universului în sine, în timp ce se consideră că limita de lungime de undă scurtă este în vecinătatea lungimii Planck. Razele gama, razele X și radiațiile ultraviolete sunt clasificate drept radiații ionizante, deoarece fotonii lor au suficientă energie pentru a ioniza atomii, provocând reacții chimice. Expunerea la aceste raze poate fi un pericol pentru sănătate, cauzând boală prin radiații, daune ADN și cancer. Radiația lungimilor de undă ale luminii vizibile și a celor inferioare se numesc radiații neionizante, deoarece acestea nu pot provoca aceste efecte.

În majoritatea benzilor de frecvență de mai sus, o tehnică numită spectroscopie poate fi utilizată pentru a separa fizic undele de frecvențe diferite, producând un spectru care prezintă frecvențele constituente. Spectroscopia este folosită pentru a studia interacțiunile undelor electromagnetice cu materia.

Clasa Frecvența Lungimea de undă Energia
Radiații ionizante γ Raze gama 300 EHz 1 pm 1.24 MeV
30 EHz 10 pm 124 keV
HX Raze X tari
3 EHz 100 pm 12.4 keV
SX Raze X moi
300 PHz 1 nm 1.24 keV
30 PHz 10 nm 124 eV
EUV Ultraviolete extreme
3 PHz 100 nm 12.4 eV
NUV Ultraviolete apropiate
Vizibile 300 THz 1 μm 1.24 eV
NIR Infraroșii apropiate
30 THz 10 μm 124 meV
MIR Infraroșii medii
3 THz 100 μm 12.4 meV
FIR Infraroșii îndepărtate
300 GHz 1 mm 1.24 meV
Microunde și radiounde EHF Frecvență extrem de înalte
30 GHz 1 cm 124 μeV
SHF Frecvențe super înalte
3 GHz 1 dm 12.4 μeV
UHF Frecvențe ultra înalte
300 MHz 1 m 1.24 μeV
VHF Frecvențe foarte înalte
30 MHz 10 m 124 neV
HF Frecvențe înalte
3 MHz 100 m 12.4 neV
MF Frecvențe medii
300 kHz 1 km 1.24 neV
LF Frecvențe joase
30 kHz 10 km 124 peV
VLF Frecvențe foarte joase
3 kHz 100 km 12.4 peV
ULF Frecvențe ultra joase
300 Hz 1 Mm 1.24 peV
SLF Frecvențe super joase
30 Hz 10 Mm 124 feV
ELF Frecvențe extrem de joase
3 Hz 100 Mm 12.4 feV
Legend
γ = Raze gama MIR = Infraroșii medii HF = Frecvență înaltă
HX = Raze X tari FIR = Infraroșii îndepărtate MF = Frecvență medie
SX = Raze X moi Unde radio LF = Frecvență joasă
EUV = Ultraviolete extreme EHF = Frecvență extrem de înaltă VLF = Frecvență foarte joasă
NUV = Ultraviolete apropiate SHF = Frecvență super înaltă VF/ULF = Frecvență vocală
Lumina vizibilă UHF = Frecvență super înaltă SLF = Frecvență super joasă
NIR = Infraroșii apropiate VHF = Frecvență foarte înaltă ELF = Frecvență extrem de joasă
Freq = Frecvență

Intervalul spectrului

Spectrul luminii
Sursa https://en.wikipedia.org/wiki/File:Light_spectrum.svg

(Spectrul luminii.)

Undele electromagnetice sunt în mod obișnuit descrise prin oricare dintre următoarele trei proprietăți fizice: frecvența f, lungimea de undă λ sau energia fotonică E. Frecvențele observate în astronomie variază de la 2,4×1023 Hz (raze gama de 1 GeV) până la frecvența plasmatică locală a mediului interstelar ionizat (~ 1 kHz). Lungimea de undă este invers proporțională cu frecvența undei, astfel încât razele gama au lungimi de undă foarte scurte care sunt fracții ale mărimii atomilor, în timp ce lungimile de undă de pe capătul opus al spectrului pot de mărimea universului. Energia fotonică este direct proporțională cu frecvența undei, astfel încât fotonii cu raze gama au cea mai mare energie (aproximativ un miliard de electroni volți), în timp ce fotonii cu unde radio au energie foarte mică (în jurul unui femtoelectronvolt). Aceste relații sunt ilustrate prin următoarele ecuații:

f = c/λ sau f = E/h sau E = hc/λ,

unde: c = 299792458 m/s este viteza luminii în vid, h = 6.62606896(33)×10-34 J·s = 4.13566733(10)×10-15 eV · s este constanta lui Planck.

Ori de câte ori există unde electromagnetice într-un mediu cu materie, lungimea lor de undă scade. Lungimile de undă ale radiației electromagnetice, indiferent de mediul în care se deplasează, sunt de obicei citate în termeni de lungime de undă în vid, deși acest lucru nu este întotdeauna specificat explicit.

În general, radiațiile electromagnetice sunt clasificate prin lungimi de undă în radiații radio, microunde, radiații terahertz (sau submilimetrice), infraroșu, regiunea vizibilă care este percepută ca lumină, ultraviolet, raze X și raze gama. Comportamentul radiației electromagnetice depinde de lungimea de undă. Când radiația electromagnetică interacționează cu atomii și moleculele individuale, comportamentul acesteia depinde și de cantitatea de energie pe o cuantă (foton) pe care îl transportă.

Spectroscopia poate detecta o regiune mult mai largă a spectrului electromagnetic decât domeniul vizibil de 400 nm până la 700 nm. Un spectroscop de laborator comun poate detecta lungimi de undă de la 2 nm la 2500 nm. Informații detaliate despre proprietățile fizice ale obiectelor, gazelor sau chiar stelelor pot fi obținute de pe acest tip de dispozitiv. Spectroscoapele sunt utilizate pe scară largă în astrofizică. De exemplu, mulți atomi de hidrogen emit un foton cu unde radio care are o lungime de undă de 21,12 cm. De asemenea, frecvențele de 30 Hz și mai mici pot fi obținute și sunt importante în studiul anumitor nebuloase stelare, iar frecvențele de până la 2,9×1027 Hz au fost detectate din surse astrofizice.

Spectrul electromagnetic
Sursa https://en.wikipedia.org/wiki/File:EM_Spectrum_Properties_edit.svg 

(Spectrul electromagnetic.)

Argumentare pentru denumirile regionale ale spectrului

Radiațiile electromagnetice interacționează cu materia în diferite moduri pe întreg spectrul. Aceste tipuri de interacțiuni sunt atât de diferite încât istoric diferite nume au fost aplicate la diferite părți ale spectrului, ca și cum acestea ar fi diferite tipuri de radiații. Astfel, deși aceste “tipuri diferite” de radiații electromagnetice formează un spectru cantitativ continuu de frecvențe și lungimi de undă, spectrul rămâne împărțit din motive practice legate de aceste diferențe calitative de interacțiune.

Interacțiunea radiației electromagnetice cu materia
Regiunea spectrului Principalele interacțiuni cu materia
Radio Oscilația colectivă a purtătorilor de sarcină în material (oscilație în plasmă). Un exemplu ar fi călătoriile oscilante ale electronilor dintr-o antenă.
Cuptor cu microunde prin infraroșu Oscilația plasmei, rotația moleculară
Infraroșu apropiat Vibrații moleculare, oscilații în plasmă (numai în metale)
Vizibil Excitație electronică moleculară (inclusiv molecule de pigment găsite în retina umană), oscilații plasmatice (numai în metale)
Ultraviolet Excitarea electronilor de valență moleculară și atomică, inclusiv ejectarea electronilor (efect fotoelectric)
Razele X Excitare și ejecție a electronilor atomici de bază, împrăștiere Compton (pentru numere atomice scăzute)
Raze gama Ejectarea energetică a electronilor de bază în elemente grele, împrăștierea Compton (pentru toate numerele atomice), excitarea nucleelor ​​atomice, inclusiv disocierea nucleelor
Razele gama de mare putere Crearea de perechi de particule-antiparticule. La energii foarte înalte un singur foton poate crea o avalanșă de particule de energie înaltă și antiparticule la interacțiunea cu materia.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.