Radiația electromagnetică (radiația EM) este în jurul vostru; este fundamental nu numai pentru înțelegerea fizicii, ci și pentru supraviețuirea voastră. Fără radiații de la soare, de exemplu, Pământul nu ar putea susține viața.
Ceea ce oamenii de știință de la NASA și rudele lor au ajuns să numească radiații electromagnetice pot fi descrise în termeni fizici ca o undă. Undele electromagnetice sunt unite de câteva caracteristici importante, dar impactul lor practic asupra lumea variază de la capacitatea de a găti rapid mâncarea la transmiterea rapidă a informațiilor peste enorm distanțe.
Lungimile de undă mai scurte sunt asociate cu frecvențe mai mari și cu energie ridicată, în timp ce frecvențele mai mari stau pe o porțiune de lungime de undă scurtă a spectrului cu lungimi de undă mai mari. Spectrul vizibil relativ îngust oferă ochiului uman și, astfel, mintea umană intuitivă, o imagine mult mai mică a realității totale decât ceea ce se întâmplă cu adevărat tot timpul.
Ce sunt undele electromagnetice?
Unundă electromagneticăconstă dintr-o undă de câmp electric oscilând într-un plan perpendicular (în unghi drept) față de o undă de câmp magnetic. Deoarece radiația electromagnetică acționează ca o undă, atunci orice undă electromagnetică particulară va avea ofrecvență (f; uneori notat cuνîn schimb) șilungime de undă λ(litera greacă lambda) asociată cu aceasta.
Cu toate acestea, undele electromagnetice nu necesită un mediu fizic precum aerul (atmosfera Pământului este încărcată de gaze și nu este simplă „spațiu”) sau apă prin care să se propage și, prin urmare, pot traversa vidul spațiului gol - pe care îl fac cu viteza luminiic, care este 3 × 108 m / s, sau aproximativ 6 trilioane de mile pe oră. Poate că este inutil să spun că aceasta este cea mai rapidă viteză din univers!
Spectrul electromagnetic
Undele electromagnetice pot avea diferite lungimi de undă și frecvențe diferite, atât timp câtprodusul lungimii de undă și al frecvenței unei unde date este egal cu viteza luminii(adică λf = c). Gândiți-vă la o echipă de luptători din aceeași clasă de greutate îngustă; unele vor fi mai înalte și mai slabe, altele mai scurte și mai compacte, dar, prin definiție, toate se apropie de aceeași masă, în ciuda aspectelor foarte variate.
Gama de lungimi de undă din spectrul EM este împărțită într-un număr de tipuri de radiații electromagnetice. La ordinea celei mai mici frecvențe (cea mai mare energie, cea mai lungă lungime de undă) până la cea mai mare frecvență (cea mai mică energie, cea mai mică lungime de undă), aceste tipuri de radiații sunt:
- Unde radio:Aceste valuri, care au permis ascultarea „transmisiunilor” cu mult înainte de Internet, au avut
λ valori începând de la aproximativ 1 m și depășind 108 m (100 milioane m). Cuptoare cu microunde:Cuptoarele cu microunde sunt cea mai evidentă manifestare tehnologică a acestui tip de radiații, care acoperă spectrul lungimii de undă de la aproximativ 10-3 m (1 milimetru sau mm) până la 1 m. Radiatii infrarosii:Lumina infraroșie se situează între 7 × 10-7 m (700 nanometri, sau nm) și 1 mm, și este colectat de echipamente optice și pus la uz vizual în ochelarii de protecție pentru „vedere nocturnă”. *Lumina vizibila:Spectrul vizibil de lumină există într-o bandă îngustă între aproximativ 4
× 10-7 m și 7
× 10-7 m (400 nm și 700 nm). De la cel mai mic la cel mai mareenergieși, prin urmare, de la cel mai lung la cel mai scurtlungime de undă,ordinea spectrală a culorilor vizibile poate fi amintită de„Roy G. Biv ": roșu, portocaliu, galben, verde, albastru, indigo și violet. Radiații ultraviolete:Lumina ultravioletă (10-8 m la 4 × 10-7 m, sau 10 nm până la 400 nm) este utilizat în paturile de bronzat și este emis de soare; este genul de energie EM care provoacă arsuri solare și probabil cancere ale pielii.
Raze X:Această radiație cu energie mai mare (10-11 la 10-8 m, sau 0,01 până la 10 nm) este utilizat în diagnosticare; expunerile mari pot fi nesigure pentru sănătate. *Raze gamma:EM cu cea mai mare energie se găsește în spațiu; această radiație are lungimi de undă mai mici de 1/100 de nanometru. Din fericire, atmosfera filtrează cele mai multe dintre acestea.
Exemplu de problemă a spectrului electromagnetic
Te trezești pe o planetă în care viteza luminii este sedativă la 60 de metri pe secundă, dar legile fizice în general sunt aceleași ca pe Pământ. Dacă lungimile de undă ale luminii albastre și ale luminii roșii de pe această planetă sunt de 5 cm și respectiv 10 cm, cu galben așezat exact între ele în spectru, care estefrecvențăde lumină galbenă aici?
Lungimea de undă λ a luminii galbene de pe această planetă trebuie să fie la jumătate din distanța dintre 5 și 10 cm sau 7,5 cm. Deoarece λf = c = 300 m / s,
f = \ frac {60} {0.075} = 800 \ text {cicluri pe secundă}
- Ciclurile pe secundă sunt propriiunitate derivatăîn fizică, hertzul (Hz).