Elektromagnetinė spinduliuotė (EM spinduliuotė) yra aplink jus; tai svarbu ne tik norint suprasti fiziką, bet ir išgyventi. Pavyzdžiui, be saulės spinduliuotės Žemė negalėtų išlaikyti gyvybės.
Tai, ką NASA mokslininkai ir jų giminės pavadino elektromagnetine spinduliuote, fizikos terminais galima apibūdinti kaip bangą. Elektromagnetines bangas vienija keletas svarbių charakteristikų, tačiau jų praktinis poveikis pasaulis skiriasi nuo gebėjimo greitai paruošti maistą iki greito informacijos perdavimo per milžinišką atstumus.
Trumpesni bangos ilgiai siejami su didesniais dažniais ir didele energija, tuo tarpu aukštesni dažniai sėdi ant ilgesnio ilgio spektro dalies. Santykinai siauras matomas spektras siūlo žmogaus akiai, taigi ir intuityviam žmogaus protui, kur kas mažesnį visos realybės vaizdą nei tai, kas iš tikrųjų vyksta visą laiką.
Kas yra elektromagnetinės bangos?
Anelektromagnetinė bangasusideda iš elektrinio lauko bangos, svyruojančios magnetinio lauko bangai statmenoje (stačiu kampu) plokštumoje. Kadangi elektromagnetinė spinduliuotė veikia kaip banga, tai bet kuri konkreti elektromagnetinė banga turės a
dažnis (f; kartais žymimaνvietoj jo) irbangos ilgis λ(graikų raidė lambda), susieta su ja.Tačiau elektromagnetinėms bangoms nereikia fizinės terpės, tokios kaip oras (Žemės atmosfera yra apkrauta dujomis ir nėra vien tik „erdvė“) arba vanduo, per kurį sklinda, ir todėl gali įveikti tuščios erdvės vakuumą - tai jie daro šviesos greičiuc, kuris yra 3 × 108 m / s, arba apie 6 trilijonus mylių per valandą. Turbūt nereikia nė sakyti, kad tai greičiausias greitis visatoje!
Elektromagnetinis spektras
Elektromagnetinės bangos gali būti įvairių bangų ilgių ir skirtingų dažniųduotos bangos bangos ilgio ir dažnio sandauga lygi šviesos greičiui(tai yra λf = c). Pagalvokite apie imtynininkų būrį iš tos pačios siauros svorio klasės; kai kurie bus aukštesni ir lieknesni, kiti trumpesni ir kompaktiškesni, tačiau pagal apibrėžimą visų masė yra labai arti tos pačios masės, nepaisant labai skirtingų išvaizdų.
EM spektro bangos ilgių diapazonas yra padalintas į daugybę elektromagnetinės spinduliuotės rūšių. Pagal žemiausio dažnio (didžiausia energija, ilgiausias bangos ilgis) iki aukščiausio dažnio (mažiausia energija, trumpiausias bangos ilgis) eilę šios spinduliuotės rūšys yra:
- Radio bangos:Šios bangos, leidusios klausytis „transliacijų“ dar gerokai prieš internetą, yra
λ vertės prasideda maždaug nuo 1 m ir tęsiasi virš 108 m (100 mln. m). Mikrobangų krosnelės:Mikrobangų krosnelės yra akivaizdžiausias technologinis šios spinduliuotės pasireiškimas, kurio bangos ilgio spektras yra maždaug nuo 10-3 m (nuo 1 milimetro arba mm) iki 1 m. Infraraudonoji spinduliuotė:Infraraudonųjų spindulių šviesa yra tarp 7 × 10-7 m (700 nanometrų arba nm) ir 1 mm, jis surenkamas optine įranga ir naudojamas vizualiai naudoti „naktinio matymo“ akiniuose. *Matoma šviesa:Matomas šviesos spektras egzistuoja siauroje juostoje tarp maždaug 4
× 10-7 m ir 7
× 10-7 m (400 nm ir 700 nm). Nuo žemiausio iki aukščiausioenergijos, todėl nuo ilgiausio iki trumpiausiobangos ilgis,matomų spalvų spektrinę tvarką galima prisiminti„Roy G. Biv ": raudona, oranžinė, geltona, žalia, mėlyna, indigo ir violetinė. Ultravioletinė radiacija:Ultravioletinė šviesa (10-8 m iki 4 × 10-7 m arba nuo 10 nm iki 400 nm) naudojama soliariumuose ir skleidžiama saulės; tai tokia EM energija, kuri sukelia nudegimus saulėje ir tikriausiai odos vėžį.
Rentgeno spinduliai:Ši didesnės energijos spinduliuotė (10-11 iki 10-8 m arba nuo 0,01 iki 10 nm) naudojama diagnostikoje; didelė apšvita gali būti nesaugi sveikatai. *Gama spinduliai:Didžiausios energijos EM randama užtraukiama erdvėje; šios spinduliuotės bangos ilgiai yra mažesni nei 1/100 nanometro. Laimei, atmosfera daugumą jų išfiltruoja.
Elektromagnetinio spektro pavyzdžio problema
Pabundate planetoje, kur šviesos greitis yra ramus 60 metrų per sekundę, tačiau fiziniai dėsniai apskritai yra tokie patys kaip Žemėje. Jei mėlynos ir raudonos šviesos bangos ilgiai šioje planetoje yra atitinkamai 5 cm ir 10 cm, o geltona spektro srityje yra tiksliai tarp jų, kokia yradažnisgeltonos šviesos čia?
Geltonos šviesos bangos ilgis λ šioje planetoje turi būti pusė atstumo nuo 5 iki 10 cm arba 7,5 cm. Kadangi λf = c = 300 m / s,
f = \ frac {60} {0.075} = 800 \ text {ciklai per sekundę}
- Dviračiai per sekundę turi savoišvestinis vienetasfizikoje hercas (Hz).