Elektromagnetski spektar

Iz Wikipedije, besplatne enciklopedije
Idi na navigaciju Idi na pretraživanje
Brojni rasponi elektromagnetskog zračenja, poredani po rastućoj valnoj duljini

Elektromagnetski spektar - ukupnost svih raspona elektromagnetskog zračenja , ovisno o frekvenciji ili valnoj duljini [1] .

Talasna dužina - frekvencija - energija fotona

Sljedeće veličine se koriste kao spektralne karakteristike elektromagnetskog zračenja :

Energija fotona, prema kvantnoj mehanici , proporcionalna je frekvenciji: , gdje je h Planckova konstanta , E je energija, - frekvencija. Dužina elektromagnetskog vala u vakuumu je obrnuto proporcionalna frekvenciji i izražava se brzinom svjetlosti : ... Govoreći o duljini elektromagnetskih valova u mediju, oni obično znače ekvivalentnu vrijednost valne duljine u vakuumu, koja se razlikuje po indeksu loma , budući da je frekvencija vala pri prelasku s jednog medija na drugi očuvana, ali se valna duljina mijenja .

Vrijednosti energije (u elektron voltima ) prikazane su pri vrhu ljestvice. Frekvencije navedene na dnu ljestvice izražene su u hercima , kao i u višekratnicima: kHz = 1000 Hz, MHz = 1000 kHz = 1.000.000 Hz, GHz = 1000 MHz = 10 9 Hz, THz = 1000 GHz = 10 12 Hz .

Skala frekvencija (talasne dužine, energije) je kontinuirana, ali tradicionalno podijeljena u nekoliko raspona. Susjedni rasponi mogu se blago preklapati.

Glavni elektromagnetski rasponi

γ-zračenje

Gama zraci imaju energije iznad 124.000 eV i talasne dužine manje od 0,01 nm = 0,1 Å .

Izvori: svemir, nuklearne reakcije , radioaktivno raspadanje , sinhrotronsko zračenje .

Prozirnost tvari za gama zrake, za razliku od vidljive svjetlosti, ne ovisi o kemijskom obliku i agregatnom stanju tvari, već uglavnom o naboju jezgri koje tvore tvar i o energiji gama quanta. Stoga se apsorpcijski kapacitet sloja tvari za gama kvante u prvom približavanju može okarakterizirati površinskom gustoćom (u g / cm²). Dugo se vjerovalo da je stvaranje ogledala i leća za γ-zrake nemoguće, međutim, prema najnovijim istraživanjima u ovoj oblasti, refrakcija γ-zraka je moguća. Ovo otkriće može značiti stvaranje nove grane optike - γ -optike [2] [3] [4] [5] .

Ne postoji oštra donja granica za gama zračenje, ali se obično vjeruje da gama kvante emitira jezgra, a kvante rendgenskih zraka - elektronska ljuska atoma (ovo je samo terminološka razlika koja ne utječe na fizičko svojstva zračenja).

Rendgensko zračenje

  • od 0,1 nm = 1 Å (12,400 eV) do 0,01 nm = 0,1 Å (124,000 eV) - teško rendgensko zračenje . Izvori: neke nuklearne reakcije , katodne cijevi .
  • od 10 nm (124 eV) do 0,1 nm = 1 Å (12 400 eV) - meko rendgensko zračenje . Izvori: katodne cijevi, toplinsko zračenje iz plazme.

Kvanti rendgenskih zraka emitiraju se uglavnom pri prijelazima elektrona u elektronskoj ljusci teških atoma na nisko postavljene orbite. Slobodna mjesta u niskim orbitama obično nastaju elektronskim udarom. Rendgenski zraci proizvedeni na ovaj način imaju linijski spektar sa frekvencijama karakterističnim za dati atom (vidi karakteristično zračenje ); ovo omogućava, posebno, proučavanje sastava supstanci ( rentgenska fluorescentna analiza ). Toplinski , krajnji zraci i sinhrotronski rendgenski zraci imaju kontinuirani spektar.

Na rendgenskim zrakama opaža se difrakcija kristalnih rešetki, budući da su duljine elektromagnetskih valova na tim frekvencijama bliske razdobljima kristalnih rešetki. Ovo je osnova metode analize rentgenske difrakcije .

Ultraljubičasto zračenje

Domet: 400 nm (3.10 eV) do 10 nm (12.4 eV)

Ime Skraćenica Talasna dužina u nanometrima Energija po fotonu
Blizu NUV 400 - 300 3.10 - 4.13 eV
Prosjek MUV 300 - 200 4,13 - 6,20 eV
Dalje FUV 200 - 122 6,20 - 10,2 eV
Ekstremno EUV, XUV 121 - 10 10,2 - 124 eV
Vakuum VUV 200 - 10 6,20 - 124 eV
Ultraljubičasto A, duga talasna dužina, crno svjetlo UVA 400 - 315 3,10 - 3,94 eV
Ultraljubičasto B (srednji domet) UVB 315 - 280 3,94 - 4,43 eV
Ultraljubičasto C, kratkotalasni, germicidni raspon UVC 280 - 100 4,43 - 12,4 eV

Optičko zračenje

Zračenje u optičkom opsegu ( vidljivo svjetlo i blisko infracrveno zračenje [ izvor nije naveden 1865 dana ] ) slobodno prolazi kroz atmosferu, može se lako reflektirati i prelomiti u optičkim sistemima. Izvori: toplinsko zračenje (uključujući sunce ), fluorescencija, hemijske reakcije, LED diode.

Boje vidljivog zračenja koje odgovaraju monokromatskom zračenju nazivaju se spektralne boje . Spektar i spektralne boje mogu se vidjeti prolaskom uskog svjetlosnog snopa kroz prizmu ili neki drugi refrakcijski medij. Tradicionalno, vidljivi spektar podijeljen je, pak, u raspone boja:

Boja Opseg talasnih dužina, nm Frekvencijski raspon, THz Raspon energije fotona, eV
Ljubičasta 380-440 790-680 2.82-3.26
Plava 440-485 680-620 2.56-2.82
Plava 485-500 620-600 2.48-2.56
Zeleno 500-565 600-530 2.19-2.48
Žuta 565-590 530-510 2.10-2.19
Narandžasta 590-625 510-480 1.98-2.10
Crveno 625-740 480-405 1.68-1.98

Blizina infracrvenog zračenja pokriva raspon od 207 THz (0,857 eV) do 405 THz (1,68 eV). Gornja granica je određena sposobnošću ljudskog oka da opazi crvenu boju, koja se razlikuje od osobe do osobe. Obično infracrvena transparentnost odgovara vidljivoj svjetlosti.

Infracrveno zračenje

Infracrveno zračenje nalazi se između vidljivog svjetla i terahertz zračenja. Domet: 2000 μm (150 GHz) do 740 nm (405 THz).

Infracrveno zračenje naziva se i " toplinsko zračenje " jer ljudsku kožu infracrveno zračenje zagrijanih objekata percipira kao osjećaj topline. U ovom slučaju, valne duljine koje tijelo emitira ovise o temperaturi zagrijavanja: što je viša temperatura, kraća je valna duljina i veći je intenzitet zračenja. Spektar emisije apsolutno crnog tijela na relativno niskim (do nekoliko hiljada Kelvina ) temperaturama leži uglavnom u ovom rasponu.

Elektromagnetsko zračenje od teraherca

Teraherc (submilimetarsko) zračenje nalazi se između infracrvenog zračenja i mikrotalasa, u rasponu od 1 mm (300 GHz) do 0,1 mm (3 THz).

THz zračenja nisu jonizujućeg , lako prolazi kroz većinu dielektricima, ali se jako apsorbira provodnicima i neke dielektricima. Na primjer, drvo, plastika, keramika za njega su prozirni, ali metal i voda nisu.

Nauka i tehnologija THz valova počeli su se aktivno razvijati 60 -ih i 70 -ih godina 20. stoljeća, kada su postali dostupni prvi izvori i prijemnici takvog zračenja. Od početka XXI stoljeća ovo je područje koje se brzo razvija i ima velike izglede u različitim industrijama.

Elektromagnetni mikro i radio talasi

Za elektromagnetske valove s frekvencijom ispod 300 GHz postoje dovoljno monokromatski izvori čije je zračenje prikladno za amplitudnu i frekvencijsku modulaciju . Stoga, raspodjela frekvencija u ovom području uvijek ima u vidu probleme u prijenosu signala .

Za razliku od optičkog raspona, proučavanje spektra u radijskom području ne provodi se fizičkim razdvajanjem valova, već metodama obrade signala . [ izvor nije naveden 3739 dana ]

vidi takođe

Bilješke (uredi)

  1. Elektromagnetski spektar (eng.) ... Enciklopedija Britannica . Datum liječenja: 26. decembar 2019. godine.
  2. Mogućnost stvaranja sočiva za gama zračenje - Nauka i tehnologija - Fizika - Kompyulenta (Veza nedostupna). Pristupljeno 13. februara 2013. Arhivirano 15. juna 2012.
  3. Vesti.Ru: Fizičari su stvorili "nemoguće" sočivo za gama zrake (nedostupna veza) . Pristupljeno 13. februara 2013. Arhivirano 21. februara 2013.
  4. Silikonska 'prizma' savija gama zrake - physicsworld.com (Veza nedostupna). Pristupljeno 13. februara 2013. Arhivirano 12. maja 2013.
  5. ILL :: Neutroni za nauku: Optika gama zraka: održiv alat za novu granu naučnog otkrića. 05/02/2012 (nedostupna veza) . Pristupljeno 13. februara 2013. Arhivirano 11. septembra 2013.