Elektromagnētiskais starojums (EM starojums) atrodas visapkārt jums; tas ir būtiski ne tikai jūsu izpratnei par fiziku, bet arī jūsu izdzīvošanai. Piemēram, bez saules starojuma Zeme nevarētu uzturēt dzīvību.
To, ko NASA zinātnieki un viņu radinieki ir saukuši par elektromagnētisko starojumu, fizikā var raksturot kā vilni. Elektromagnētiskos viļņus vieno dažas svarīgas īpašības, taču to praktiskā ietekme uz iespējas ātri pagatavot ēdienu līdz informācijas ātrai pārsūtīšanai milzīgā apjomā attālumiem.
Īsāki viļņu garumi ir saistīti ar augstākām frekvencēm un lielu enerģiju, savukārt augstākas frekvences atrodas uz īsa viļņa spektra daļas ar garākiem viļņu garumiem. Salīdzinoši šaurais redzamais spektrs cilvēka acij un līdz ar to intuitīvajam cilvēka prātam piedāvā daudz mazāku kopējās realitātes ainu nekā tas, kas patiesībā notiek visu laiku.
Kas ir elektromagnētiskie viļņi?
Anelektromagnētiskais vilnissastāv no elektriskā lauka viļņa, kas svārstās plaknē, kas perpendikulāra (taisnā leņķī) magnētiskā lauka vilnim. Tā kā elektromagnētiskais starojums darbojas kā vilnis, tad jebkuram konkrētam elektromagnētiskajam vilnim būs a
biežums (f; dažreiz apzīmē arνtā vietā) unviļņa garums λ(grieķu burts lambda), kas saistīts ar to.Tomēr elektromagnētiskajiem viļņiem nav nepieciešams tāds fizisks līdzeklis kā gaiss (Zemes atmosfēra ir piepildīta ar gāzēm un nav tikai "telpa") vai ūdens, caur kuru izplatīties, un tādējādi var šķērsot tukšās telpas vakuumu - ko viņi dara ar gaismas ātrumuc, kas ir 3 × 108 m / s jeb aptuveni 6 triljoni jūdžu stundā. Varbūt lieki piebilst, ka tas ir visātrākais ātrums Visumā!
Elektromagnētiskais spektrs
Elektromagnētiskie viļņi var būt daudz dažādu viļņu garumu un dažādu frekvenču, ja viennoteiktā viļņa viļņa garuma un frekvences reizinājums ir vienāds ar gaismas ātrumu(tas ir, λf = c). Padomājiet par cīkstoņu komandu no tās pašas šaurās svara kategorijas; daži būs garāki un slaidāki, citi īsāki un kompaktāki, bet pēc definīcijas visiem ir ļoti tuvu tai pašai masai, neskatoties uz ļoti atšķirīgo izskatu.
Viļņu garumu diapazons visā EM spektrā ir sadalīts vairākos elektromagnētiskā starojuma veidos. Pēc zemākās frekvences (visaugstākā enerģija, garākais viļņa garums) līdz augstākajai frekvencei (zemākā enerģija, īsākais viļņa garums) šie starojuma veidi ir:
- Radioviļņi:Šie viļņi, kas ļāva klausīties "pārraides" ilgi pirms interneta, ir
λ vērtības, sākot no aptuveni 1 m un pārsniedzot 108 m (100 miljoni m). Mikroviļņu krāsnis:Mikroviļņu krāsnis ir visredzamākā šāda veida starojuma tehnoloģiskā izpausme, kas viļņa garuma spektru aptver no aptuveni 10-3 m (no 1 milimetra vai mm) līdz 1 m. Infrasarkanais starojums:Infrasarkanā gaisma atrodas starp 7 × 10-7 m (700 nanometri vai nm) un 1 mm, un to savāc ar optisko aprīkojumu un vizuāli izmanto "nakts redzamības" brillēs. *Redzamā gaisma:Redzamais gaismas spektrs pastāv šaurā joslā starp aptuveni 4
× 10-7 m un 7
× 10-7 m (400 nm un 700 nm). No zemākās līdz augstākajaienerģija, un tāpēc no garākā līdz īsākajamviļņa garums,redzamo krāsu spektrālo secību var atcerēties"Rojs G. Biv ": sarkans, oranžs, dzeltens, zaļš, zils, indigo un violets. Ultravioletais starojums:Ultravioletā gaisma (10-8 m līdz 4 × 10-7 m vai 10 nm līdz 400 nm) izmanto solārijos, un to izstaro saule; tā ir tāda veida EM enerģija, kas izraisa saules apdegumus un, iespējams, ādas vēzi.
Rentgena stari:Šis augstākas enerģijas starojums (10-11 līdz 10-8 m vai no 0,01 līdz 10 nm) izmanto diagnostikā; liela iedarbība var būt nedroša veselībai. *Gamma stari:Visaugstākās enerģijas EM ir atrodams rāvējslēdzējā telpā; šī starojuma viļņu garumi ir mazāki par 1/100 nanometra. Atmosfēra par laimi filtrē lielāko daļu no tām.
Elektromagnētiskā spektra piemēra problēma
Jūs pamodāties uz planētas, kur gaismas ātrums ir sedatīvs 60 metrus sekundē, bet fiziskie likumi kopumā ir tādi paši kā uz Zemes. Ja zilās un sarkanās gaismas viļņu garumi uz šīs planētas ir attiecīgi 5 cm un 10 cm, un starp tām spektrā atrodas tieši dzeltena krāsa, kāda irbiežumsdzeltenās gaismas šeit?
Dzeltenās gaismas viļņa garumam λ uz šīs planētas jābūt pusei no attāluma starp 5 un 10 cm vai 7,5 cm. Tā kā λf = c = 300 m / s,
f = \ frac {60} {0,075} = 800 \ teksts {cikli sekundē}
- Cikliem sekundē ir savsatvasināta vienībafizikā hercu (Hz).