Elektromagnetisk stråling (EM-stråling) er overalt omkring dig; det er ikke kun grundlæggende for din forståelse af fysik, men også for din overlevelse. Uden stråling fra solen kunne f.eks. Jorden ikke opretholde livet.
Hvad forskere fra NASA og deres slægtninge er kommet til at kalde elektromagnetisk stråling, kan i fysiske termer beskrives som en bølge. Elektromagnetiske bølger er forenet af nogle få vigtige egenskaber, men deres praktiske indvirkning på verden varierer fra evnen til hurtigt at tilberede mad til hurtigt at overføre information over enorme afstande.
Kortere bølgelængder er forbundet med højere frekvenser og høj energi, mens højere frekvenser sidder på en kortbølgelængde af spektret med længere bølgelængder. Det relativt smalle synlige spektrum giver det menneskelige øje og dermed det intuitive menneskelige sind et langt mindre billede af total virkelighed end hvad der virkelig foregår hele tiden.
Hvad er elektromagnetiske bølger?
Enelektromagnetisk bølgebestår af en elektrisk feltbølge, der oscillerer sig i et plan vinkelret (vinkelret) på en magnetfeltbølge. Da elektromagnetisk stråling fungerer som en bølge, vil enhver bestemt elektromagnetisk bølge have en
frekvens (f; undertiden betegnet medνi stedet) ogbølgelængde λ(det græske bogstav lambda) forbundet med det.Elektromagnetiske bølger kræver dog ikke et fysisk medium såsom luft (Jordens atmosfære er fyldt med gasser og er ikke blot "rum") eller vand, hvorigennem de kan udbredes, og dermed kan krydse vakuumet i det tomme rum - hvilket de gør med lysets hastighedc, som er 3 × 108 m / s eller ca. 6 billioner miles i timen. Måske unødvendigt at sige, dette er den hurtigste hastighed i universet!
Det elektromagnetiske spektrum
Elektromagnetiske bølger kan komme i mange forskellige bølgelængder og forskellige frekvenser, så længeproduktet af bølgelængden og frekvensen for en given bølge er lig med lysets hastighed(dvs. λf = c). Tænk på et hold brydere fra samme snævre vægtklasse; nogle vil være højere og slankere, andre kortere og mere kompakte, men pr. definition har de alle meget tæt på den samme masse på trods af meget forskellige udseende.
Området af bølgelængder på tværs af EM-spektret er opdelt i et antal typer elektromagnetisk stråling. I rækkefølgen af laveste frekvens (højeste energi, længste bølgelængde) til højeste frekvens (laveste energi, korteste bølgelængde) er disse typer af stråling:
- Radiobølger:Disse bølger, som tillod at lytte til "udsendelser" længe før Internettet, har
λ-værdier, der starter ved ca. 1 m og strækker sig ud over 108 m (100 millioner m). Mikrobølger:Mikrobølgeovne er den mest åbenlyse teknologiske manifestation af denne form for stråling, der spænder over bølgelængdespektret fra ca. 10-3 m (1 millimeter eller mm) til 1 m. Infrarød stråling:Infrarødt lys ligger mellem 7 × 10-7 m (700 nanometer eller nm) og 1 mm og opsamles af optisk udstyr og anvendes visuelt i "nattesyn" -briller. *Synligt lys:Det synlige spektrum af lys findes i et smalt bånd mellem ca. 4
× 10-7 m og 7
× 10-7 m (400 nm og 700 nm). Fra laveste til højesteenergiog derfor længst til kortestbølgelængde,den spektrale rækkefølge af synlige farver kan huskes af"Roy G. Biv ": rød, orange, gul, grøn, blå, indigo og violet. Ultraviolet stråling:Ultraviolet lys (10-8 m til 4 × 10-7 m, eller 10 nm til 400 nm) bruges i solarium og udsendes af solen; det er den slags EM-energi, der forårsager solforbrændinger og sandsynligvis hudkræft.
Røntgenstråler:Denne stråling med højere energi (10-11 til 10-8 m, eller 0,01 til 10 nm) anvendes til diagnostik; store eksponeringer kan være usikre for helbredet. *Gamma-stråler:Den højeste energi-EM findes lynlåsning gennem det ydre rum; denne stråling har bølgelængder kortere end 1/100 af et nanometer. Atmosfæren filtrerer heldigvis de fleste af disse ud.
Eksempel på problem med elektromagnetisk spektrum
Du vågner op på en planet, hvor lysets hastighed er rolig 60 meter i sekundet, men fysiske love generelt er de samme som på Jorden. Hvis bølgelængderne af blåt lys og rødt lys på denne planet er henholdsvis 5 cm og 10 cm, hvor gul sidder nøjagtigt mellem dem i spektret, hvad erfrekvensaf gult lys her?
Bølgelængden λ af gult lys på denne planet skal være halv afstanden mellem 5 og 10 cm eller 7,5 cm. Da λf = c = 300 m / s,
f = \ frac {60} {0.075} = 800 \ text {cyklusser pr. sekund}
- Cykler pr. Sekund har sin egenafledt enhedi fysik, hertz (Hz).