Elektromagnetsko zračenje (EM zračenje) posvuda je oko vas; to je temeljno ne samo za vaše razumijevanje fizike, već i za vaše samo preživljavanje. Na primjer, bez zračenja sunca Zemlja ne bi mogla održati život.
Ono što su znanstvenici iz NASA-e i njihovi srodnici nazivali elektromagnetskim zračenjem, fizički se može opisati kao val. Elektromagnetske valove ujedinjuje nekoliko važnih karakteristika, ali njihov praktični utjecaj na svijet varira od sposobnosti brzog kuhanja hrane do brzog prenošenja informacija preko ogromnog udaljenosti.
Kraće valne duljine povezane su s višim frekvencijama i visokom energijom, dok veće frekvencije sjede na dijelu kratkog vala duljine valnih duljina. Relativno uski vidljivi spektar nudi ljudskom oku, a time i intuitivnom ljudskom umu, daleko manju sliku ukupne stvarnosti od onoga što se stvarno događa cijelo vrijeme.
Što su elektromagnetski valovi?
Anelektromagnetski valsastoji se od vala električnog polja koji titra u ravnini okomitoj (pod pravim kutom) na val magnetskog polja. Budući da elektromagnetsko zračenje djeluje kao val, tada će svaki određeni elektromagnetski val imati
Međutim, za elektromagnetske valove nije potreban fizički medij kao što je zrak (Zemljina atmosfera je napunjena plinovima i nije puka "prostor") ili vode kroz koju će se širiti, a time mogu prelaziti vakuum praznog prostora - što čine brzinom svjetlostic, što je 3 × 108 m / s, ili oko 6 bilijuna milja na sat. Možda je suvišno reći, ovo je najbrža brzina u svemiru!
Elektromagnetski spektar
Elektromagnetski valovi mogu biti u različitim valnim duljinama i različitim frekvencijama, sve dokumnožak valne duljine i frekvencije određenog vala jednak je brzini svjetlosti(to jest, λf = c). Sjetite se momčadi hrvača iz iste uske kategorije težine; neki će biti viši i vitkiji, drugi niži i kompaktniji, ali po definiciji svi imaju vrlo blizu iste mase unatoč vrlo različitim izgledima.
Raspon valnih duljina u EM spektru podijeljen je u brojne tipove elektromagnetskog zračenja. Po redoslijedu najniže frekvencije (najviša energija, najduža valna duljina) do najviše frekvencije (najniža energija, najkraća valna duljina) ove vrste zračenja su:
- Radio valovi:Ovi valovi, koji su omogućili slušanje "emisija" mnogo prije Interneta, jesu
Vrijednosti λ koje počinju na oko 1 m i šire se od 108 m (100 milijuna m). Mikrovalne pećnice:Mikrovalne pećnice najočitija su tehnološka manifestacija ove vrste zračenja koja obuhvaća spektar valnih duljina od oko 10-3 m (1 milimetar ili mm) do 1 m. Infracrveno zračenje:Infracrveno svjetlo leži između 7 × 10-7 m (700 nanometara ili nm) i 1 mm, a sakuplja se optičkom opremom i stavlja u vizualnu uporabu u naočale za "noćni vid". *Vidljivo svjetlo:Vidljivi spektar svjetlosti postoji u uskom pojasu između oko 4
× 10-7 m i 7
× 10-7 m (400 nm i 700 nm). Od najnižeg do najvišegenergije, pa prema tome najdulje do najkraćevalna duljina,spektralni poredak vidljivih boja može se pamtiti po"Roy G. Biv ": crvena, narančasta, žuta, zelena, plava, indigo i ljubičasta. Ultraljubičasto zračenje:Ultraljubičasto svjetlo (10-8 m do 4 × 10-7 m, ili 10 nm do 400 nm) koristi se u solarijima, a emitira ga sunce; to je vrsta EM energije koja uzrokuje opekline od sunca i vjerojatno rak kože.
X-zrake:Ovo zračenje veće energije (10-11 do 10-8 m ili 0,01 do 10 nm) koristi se u dijagnostici; velika izloženost može biti nesigurna po zdravlje. *Gama zrake:EM s najviše energije nalazi se u patentnom zatvaraču kroz svemir; ovo zračenje ima valne duljine kraće od 1/100 nanometra. Atmosfera na sreću većinu njih filtrira.
Primjer problema s elektromagnetskim spektrom
Probudite se na planetu gdje je brzina svjetlosti smirena 60 metara u sekundi, ali fizikalni zakoni općenito su isti kao i na Zemlji. Ako su valne duljine plave svjetlosti i crvene svjetlosti na ovom planetu 5 cm, odnosno 10 cm, a žuto sjedi točno između njih u spektru, koliki jefrekvencijaovdje žutog svjetla?
Valna duljina λ žute svjetlosti na ovom planetu mora biti polovica udaljenosti između 5 i 10 cm, odnosno 7,5 cm. Budući da je λf = c = 300 m / s,
f = \ frac {60} {0,075} = 800 \ text {ciklusa u sekundi}
- Ciklusi u sekundi imaju svojeizvedena jedinicau fizici, herc (Hz).