Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία (EM ακτινοβολία) είναι γύρω σας. είναι θεμελιώδες όχι μόνο για την κατανόηση της φυσικής, αλλά και για την ίδια σας την επιβίωση. Χωρίς ακτινοβολία από τον ήλιο, για παράδειγμα, η Γη δεν θα μπορούσε να συντηρήσει τη ζωή.
Αυτό που οι επιστήμονες από τη NASA και οι συγγενείς τους έχουν καλέσει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία μπορούν να περιγραφούν με τη φυσική ως κύμα. Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα ενώνονται με μερικά σημαντικά χαρακτηριστικά, αλλά η πρακτική τους επίδραση στο Ο κόσμος ποικίλλει από τη δυνατότητα γρήγορης μαγειρέματος φαγητού έως τη γρήγορη μετάδοση πληροφοριών πέρα από τεράστια αποστάσεις.
Τα μικρότερα μήκη κύματος σχετίζονται με υψηλότερες συχνότητες και υψηλή ενέργεια, ενώ οι υψηλότερες συχνότητες κάθονται σε ένα τμήμα μικρού μήκους κύματος του φάσματος με μεγαλύτερα μήκη κύματος. Το σχετικά στενό ορατό φάσμα προσφέρει το ανθρώπινο μάτι, και έτσι το διαισθητικό ανθρώπινο μυαλό, μια πολύ μικρότερη εικόνα της συνολικής πραγματικότητας από ό, τι πραγματικά συμβαίνει συνεχώς.
Τι είναι τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα;
Εναηλεκτρομαγνητικό κύμααποτελείται από ένα κύμα ηλεκτρικού πεδίου που ταλαντεύεται σε επίπεδο κάθετο (σε ορθή γωνία) προς ένα κύμα μαγνητικού πεδίου. Δεδομένου ότι η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία δρα ως κύμα, τότε οποιοδήποτε συγκεκριμένο ηλεκτρομαγνητικό κύμα θα έχεισυχνότητα (φά; μερικές φορές συμβολίζεται μεναντί) καιμήκος κύματος λ(το ελληνικό γράμμα λάμδα) που σχετίζεται με αυτό.
Ωστόσο, τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα δεν απαιτούν φυσικό μέσο όπως ο αέρας (η ατμόσφαιρα της Γης είναι γεμάτη με αέρια και δεν είναι απλή "διάστημα") ή νερό μέσω του οποίου θα διαδοθεί, και ως εκ τούτου μπορεί να διαπεράσει το κενό του κενού χώρου - το οποίο κάνουν με την ταχύτητα του φωτόςντο, που είναι 3 × 108 m / s, ή περίπου 6 τρισεκατομμύρια μίλια την ώρα. Ίσως είναι περιττό να πούμε, αυτή είναι η ταχύτερη ταχύτητα στο σύμπαν!
Το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα
Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα μπορούν να έρθουν σε πολλά διαφορετικά μήκη κύματος και διαφορετικές συχνότητες, αρκείτο προϊόν του μήκους κύματος και της συχνότητας ενός δεδομένου κύματος ισούται με την ταχύτητα του φωτός(δηλαδή, λf = c). Σκεφτείτε μια ομάδα παλαιστών από την ίδια στενή κατηγορία βάρους. Μερικοί θα είναι ψηλότεροι και πιο λιτοί, άλλοι πιο κοντοί και πιο συμπαγείς, αλλά εξ ορισμού όλοι έχουν πολύ κοντά στην ίδια μάζα παρά τις πολύ διαφορετικές εμφανίσεις.
Το εύρος των μηκών κύματος σε όλο το φάσμα EM χωρίζεται σε έναν αριθμό τύπων ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Με σειρά χαμηλότερης συχνότητας (υψηλότερη ενέργεια, μακρύτερο μήκος κύματος) έως υψηλότερη συχνότητα (χαμηλότερη ενέργεια, μικρότερο μήκος κύματος) αυτοί οι τύποι ακτινοβολίας είναι:
- Ραδιοκύματα:Αυτά τα κύματα, που επέτρεψαν την ακρόαση "εκπομπών" πολύ πριν από το Διαδίκτυο, έχουν
Οι τιμές λ ξεκινούν από περίπου 1 m και ξεπερνούν τα 108 m (100 εκατομμύρια m). Μικροκύματα:Οι φούρνοι μικροκυμάτων είναι η πιο προφανής τεχνολογική εκδήλωση αυτού του είδους της ακτινοβολίας, η οποία εκτείνεται στο φάσμα μήκους κύματος από περίπου 10-3 m (1 mm, ή mm) έως 1 m. Υπέρυθρη ακτινοβολία:Το υπέρυθρο φως βρίσκεται μεταξύ 7 × 10-7 m (700 νανόμετρα, ή nm) και 1 mm, και συλλέγεται με οπτικό εξοπλισμό και χρησιμοποιείται για οπτική χρήση σε γυαλιά "νυχτερινής όρασης". *Ορατό φως:Το ορατό φάσμα φωτός υπάρχει σε μια στενή ζώνη μεταξύ περίπου 4
× 10-7 m και 7
× 10-7 m (400 nm και 700 nm). Από το χαμηλότερο στο υψηλότεροενέργεια, και επομένως μακρύτερα έως συντομότεραμήκος κύματος,η φασματική σειρά των ορατών χρωμάτων μπορεί να θυμηθεί από"Roy G. Biv ": κόκκινο, πορτοκαλί, κίτρινο, πράσινο, μπλε, λουλακί και βιολετί. Υπεριωδης ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ:Υπεριώδες φως (10)-8 m έως 4 × 10-7 m, ή 10 nm έως 400 nm) χρησιμοποιείται σε κρεβάτια μαυρίσματος και εκπέμπεται από τον ήλιο. Είναι το είδος της ενέργειας EM που προκαλεί ηλιακά εγκαύματα και πιθανώς καρκίνους του δέρματος.
Ακτινογραφίες:Αυτή η ακτινοβολία υψηλότερης ενέργειας (10-11 έως 10-8 m, ή 0,01 έως 10 nm) χρησιμοποιείται στη διαγνωστική. μεγάλες εκθέσεις μπορεί να είναι ανασφαλείς για την υγεία. *Ακτίνες γάμμα:Το EM με την υψηλότερη ενέργεια βρίσκεται με φερμουάρ στο διάστημα. Αυτή η ακτινοβολία έχει μήκος κύματος μικρότερο από το 1/100 του νανομέτρου. Ευτυχώς, η ατμόσφαιρα φιλτράρει τα περισσότερα από αυτά.
Πρόβλημα παραδείγματος ηλεκτρομαγνητικού φάσματος
Ξυπνάτε σε έναν πλανήτη όπου η ταχύτητα του φωτός είναι ηρεμιστική 60 μέτρα ανά δευτερόλεπτο, αλλά οι φυσικοί νόμοι γενικά είναι οι ίδιοι όπως στη Γη. Εάν τα μήκη κύματος του μπλε φωτός και του κόκκινου φωτός σε αυτόν τον πλανήτη είναι 5 cm και 10 cm αντίστοιχα, με κίτρινο να κάθεται ακριβώς μεταξύ τους στο φάσμα, ποιο είναι τοσυχνότητατου κίτρινου φωτός εδώ;
Το μήκος κύματος λ του κίτρινου φωτός σε αυτόν τον πλανήτη πρέπει να είναι η μισή απόσταση μεταξύ 5 και 10 cm ή 7,5 cm. Δεδομένου ότι λf = c = 300 m / s,
f = \ frac {60} {0,075} = 800 \ κείμενο {κύκλοι ανά δευτερόλεπτο}
- Οι κύκλοι ανά δευτερόλεπτο έχουν το δικό τουςπαράγωγη μονάδαστη φυσική, το hertz (Hz).