Elektromágneses sugárzás (EM sugárzás) van körülötted; nemcsak a fizika megértése, hanem a túlélése szempontjából is alapvető fontosságú. Például a nap sugárzása nélkül a Föld nem tudta fenntartani az életet.
Amit a NASA tudósai és rokonai elektromágneses sugárzásnak neveztek, az fizikailag hullámnak nevezhető. Az elektromágneses hullámokat néhány fontos jellemző egyesíti, de ezek gyakorlati hatása a A világ az étel gyors elkészítésének képességétől az információ hatalmas, rendkívüli átadásáig terjed távolságokat.
A rövidebb hullámhosszak magasabb frekvenciákkal és nagy energiával társulnak, míg a magasabb frekvenciák a hosszabb hullámhosszúságú spektrum rövid hullámhosszúságú részén ülnek. A viszonylag szűk látható spektrum az emberi szemnek és ezáltal az intuitív emberi elmének sokkal kisebb képet nyújt a teljes valóságról, mint ami valójában állandóan zajlik.
Mik azok az elektromágneses hullámok?
Anelektromágneses hullámelektromos mágneses hullámból áll, amely a mágneses tér hullámára merőleges (derékszögben) síkban oszcillál. Mivel az elektromágneses sugárzás hullámként működik, akkor minden egyes elektromágneses hullámnak van egy
frekvencia (f; néha azzal jelöljükνhelyett) éshullámhossz λ(a görög lambda betű) társult hozzá.Az elektromágneses hullámokhoz azonban nincs szükség fizikai közegre, például levegőre (a Föld légköre gázokkal van terhelve, és nem pusztán "tér") vagy víz, amelyen keresztül terjedhet, és ezáltal áthaladhat az üres tér vákuumában - amit fénysebességgel tesznek megc, amely 3 × 108 m / s, vagy körülbelül 6 billió mérföld óránként. Talán mondanom sem kell, hogy ez a leggyorsabb sebesség az univerzumban!
Az elektromágneses spektrum
Az elektromágneses hullámok sokféle hullámhosszon és frekvencián jöhetnek, mindaddig, amígegy adott hullám hullámhosszának és frekvenciájának szorzata megegyezik a fénysebességgel(vagyis λf = c). Gondoljon egy ugyanolyan szűk súlycsoportú birkózókra; egyesek magasabbak és karcsúbbak lesznek, mások rövidebbek és tömörebbek, de definíció szerint mindegyiknek nagyon közel van ugyanahhoz a tömegéhez, annak ellenére, hogy nagyon eltérő a megjelenés.
Az EM spektrum hullámhossztartománya számos típusú elektromágneses sugárzásra oszlik. A legkisebb frekvencia (legnagyobb energia, leghosszabb hullámhossz) és a legmagasabb frekvencia (legkisebb energia, legrövidebb hullámhossz) sorrendjében ezek a sugárzási típusok a következők:
- Rádióhullámok:Ezek a hullámok, amelyek lehetővé tették az "adások" hallgatását jóval az internet előtt, megtették
λ értékek körülbelül 1 m-től kezdődnek és meghaladják a 10-et8 m (100 millió m). Mikrohullámok:A mikrohullámú sütők a legkézenfekvőbb technológiai megnyilvánulásai ennek a sugárzásnak, amely kb. 10 hullámhossz-spektrumot ölel fel-3 m (1 mm, vagy mm) és 1 m között. Infravörös sugárzás:Az infravörös fény 7 × 10 között van-7 m (700 nanométer vagy nm) és 1 mm, optikai berendezések gyűjtik össze, és "éjjellátó" szemüvegben használják vizuálisan. *Látható fény:A fény látható spektruma keskeny sávban, körülbelül 4 között létezik
× 10-7 m és 7
× 10-7 m (400 nm és 700 nm). A legalacsonyabbtól a legmagasabbigenergia, és ezért a leghosszabbtól a legrövidebbighullámhossz,a látható színek spektrális sorrendjére emlékezhetünk"Roy G. Biv ": piros, narancs, sárga, zöld, kék, indigó és ibolya. Ultraibolya sugárzás:Ultraibolya fény (10-8 m-től 4 × 10-ig-7 m, vagy 10 nm-től 400 nm-ig) szoláriumokban használják, és a nap bocsátja ki; ez az a fajta EM energia, amely leégést és valószínűleg bőrrákot okoz.
Röntgensugarak:Ez a magasabb energiájú sugárzás (10-11 10-ig-8 m, vagy 0,01-10 nm) használjuk a diagnosztikában; a nagy expozíció nem biztonságos az egészségre. *Gamma sugarak:A legnagyobb energiájú EM az űrben cipzárva található; ennek a sugárzásnak a hullámhossza rövidebb, mint 1 / 100nanométer. A légkör szerencsére kiszűri ezek többségét.
Elektromágneses spektrum példa probléma
Olyan bolygón ébred, ahol a fénysebesség 60 méter / másodperc nyugalomban van, de a fizikai törvények általában megegyeznek a Földön érvényesekkel. Ha ezen a bolygón a kék fény és a piros fény hullámhossza 5, illetve 10 cm, a spektrumban pontosan közöttük sárga ül, akkor mi afrekvenciasárga fény itt?
Ezen a bolygón a sárga fény hullámhosszának λ 5 és 10 cm közötti távolságnak, vagyis 7,5 cm-nek kell lennie. Mivel λf = c = 300 m / s,
f = \ frac {60} {0.075} = 800 \ text {ciklus másodpercenként}
- A másodpercenkénti ciklusoknak megvan a sajátjukszármaztatott egységa fizikában a hertz (Hz).