Elektromagnetické záření (EM záření) je všude kolem vás; je to zásadní nejen pro vaše chápání fyziky, ale také pro vaše samotné přežití. Například bez slunečního záření by Země nemohla udržet život.
To, co vědci z NASA a jejich příbuzní nazývají elektromagnetické záření, lze fyzikálně popsat jako vlnu. Elektromagnetické vlny spojuje několik důležitých charakteristik, ale jejich praktický dopad na svět se liší od schopnosti rychle vařit jídlo po rychlý přenos informací přes enormní vzdálenosti.
Kratší vlnové délky jsou spojeny s vyššími frekvencemi a vysokou energií, zatímco vyšší frekvence leží na části spektra s krátkými vlnovými délkami s delšími vlnovými délkami. Relativně úzké viditelné spektrum nabízí lidskému oku, a tedy i intuitivní lidské mysli, mnohem menší obraz celkové reality, než co se ve skutečnosti neustále děje.
Co jsou elektromagnetické vlny?
Anelektromagnetická vlnasestává z vlny elektrického pole kmitajícího v rovině kolmé (v pravém úhlu) na vlnu magnetického pole. Protože elektromagnetické záření působí jako vlna, pak bude mít každá konkrétní elektromagnetická vlna a
frekvence (F; někdy označenoνmísto toho) avlnová délka λ(řecké písmeno lambda) s tím spojené.Elektromagnetické vlny však nevyžadují fyzikální médium, jako je vzduch (zemská atmosféra je plná plynů a není pouhá „prostor“) nebo voda, kterou se šíří, a tudíž může procházet vakuem prázdného prostoru - což dělají rychlostí světlaC, což je 3 × 108 m / s neboli asi 6 bilionů mil za hodinu. Možná není nutné říkat, že je to nejrychlejší rychlost ve vesmíru!
Elektromagnetické spektrum
Elektromagnetické vlny mohou přicházet v mnoha různých vlnových délkách a různých frekvencích, pokudsoučin vlnové délky a frekvence dané vlny se rovná rychlosti světla(tj. λf = c). Vzpomeňte si na skupinu zápasníků ze stejné úzké váhové třídy; některé budou vyšší a štíhlejší, jiné kratší a kompaktnější, ale podle definice mají všechny velmi podobnou hmotnost navzdory velmi rozdílným vzhledům.
Rozsah vlnových délek napříč EM spektrem je rozdělen do několika typů elektromagnetického záření. Pořadí od nejnižší frekvence (nejvyšší energie, nejdelší vlnová délka) po nejvyšší frekvenci (nejnižší energie, nejkratší vlnová délka) jsou tyto typy záření:
- Rádiové vlny:Tyto vlny, které umožňovaly poslouchat „vysílání“ dávno před internetem, ano
Hodnoty λ začínající přibližně na 1 ma přesahující 108 m (100 milionů m). Mikrovlny:Mikrovlnné trouby jsou nejzřetelnějším technologickým projevem tohoto druhu záření, které překlenuje spektrum vlnových délek přibližně od 10-3 m (1 milimetr nebo mm) na 1 m. Infračervené záření:Infračervené světlo leží mezi 7 × 10-7 m (700 nanometrů nebo nm) a 1 mm a jsou shromažďovány optickým zařízením a vizuálně používány v brýlích pro „noční vidění“. *Viditelné světlo:Viditelné spektrum světla existuje v úzkém pásmu mezi asi 4
× 10-7 ma 7
× 10-7 m (400 nm a 700 nm). Od nejnižší po nejvyššíenergie, a proto nejdelší až nejkratšívlnová délka,spektrální pořadí viditelných barev si lze zapamatovat„Roy G. Biv ": červená, oranžová, žlutá, zelená, modrá, indigo a fialová. Ultrafialová radiace:Ultrafialové světlo (10-8 m až 4 × 10-7 m nebo 10 nm až 400 nm) se používá na soláriích a je emitováno sluncem; je to druh EM energie, která způsobuje spáleniny a pravděpodobně i rakoviny kůže.
Rentgenové záření:Toto záření o vyšší energii (10-11 do 10-8 m, nebo 0,01 až 10 nm) se používá v diagnostice; velké expozice mohou být zdraví nebezpečné. *Gama paprsky:EM s nejvyšší energií se nachází při zipu ve vesmíru; toto záření má vlnové délky menší než 1/100 nanometru. Atmosféra naštěstí většinu z nich odfiltruje.
Příklad problému elektromagnetického spektra
Probudíte se na planetě, kde je rychlost světla sedativum 60 metrů za sekundu, ale fyzikální zákony jsou obecně stejné jako na Zemi. Pokud jsou vlnové délky modrého a červeného světla na této planetě 5 cm, respektive 10 cm, přičemž žlutá je přesně mezi nimi ve spektru, jaká jefrekvencežlutého světla zde?
Vlnová délka λ žlutého světla na této planetě musí být poloviční vzdálenost mezi 5 a 10 cm nebo 7,5 cm. Protože λf = c = 300 m / s,
f = \ frac {60} {0,075} = 800 \ text {cyklů za sekundu}
- Cykly za sekundu mají své vlastníodvozená jednotkave fyzice hertz (Hz).