Электромагнитное излучение (ЭМ-излучение) окружает вас; это фундамент не только для вашего понимания физики, но и для вашего выживания. Например, без солнечного излучения Земля не могла бы поддерживать жизнь.
То, что ученые из НАСА и их родственники стали называть электромагнитным излучением, с точки зрения физики можно описать как волну. Электромагнитные волны объединяют несколько важных характеристик, но их практическое влияние на мир варьируется от способности быстро готовить пищу до быстрой передачи информации по огромным расстояния.
Более короткие длины волн связаны с более высокими частотами и высокой энергией, в то время как более высокие частоты находятся в коротковолновой части спектра с более длинными волнами. Относительно узкий видимый спектр дает человеческому глазу и, следовательно, интуитивному человеческому разуму гораздо меньшую картину всей реальности, чем то, что на самом деле происходит все время.
Что такое электромагнитные волны?
Anэлектромагнитная волнасостоит из волны электрического поля, колеблющейся в плоскости, перпендикулярной (под прямым углом) к волне магнитного поля. Поскольку электромагнитное излучение действует как волна, то любая конкретная электромагнитная волна будет иметь
Однако для электромагнитных волн не требуется физическая среда, такая как воздух (атмосфера Земли наполнена газами, и это не просто "пространство") или вода, через которую они могут распространяться и, следовательно, могут пересекать вакуум пустого пространства - что они и делают со скоростью света.c, что составляет 3 × 108 м / с, или около 6 триллионов миль в час. Возможно, излишне говорить, что это самая высокая скорость во Вселенной!
Электромагнитный спектр
Электромагнитные волны могут иметь разные длины волн и разные частоты, если толькопроизведение длины волны и частоты данной волны равно скорости света(то есть λf = c). Представьте себе команду борцов одной узкой весовой категории; некоторые из них будут выше и стройнее, другие - короче и компактнее, но по определению все они имеют примерно одинаковую массу, несмотря на сильно различающийся внешний вид.
Диапазон длин волн в электромагнитном спектре делится на несколько типов электромагнитного излучения. В порядке от самой низкой частоты (самая высокая энергия, самая длинная длина волны) до самой высокой частоты (самая низкая энергия, самая короткая длина волны) следующие типы излучения:
- Радиоволны:Эти волны, позволившие слушать «передачи» задолго до Интернета,
Значения λ начинаются примерно с 1 м и выходят за пределы 108 м (100 млн м). Микроволны:Микроволновые печи - наиболее очевидное технологическое проявление этого вида излучения, диапазон длин волн которого составляет примерно 10-3 м (1 миллиметр или мм) до 1 м. Инфракрасное излучение:Инфракрасный свет находится между 7 × 10-7 м (700 нанометров, или нм) и 1 мм, собираются оптическим оборудованием и используются для визуального использования в очках «ночного видения». *Видимый свет:Видимый спектр света находится в узкой полосе между примерно 4
× 10-7 м и 7
× 10-7 м (400 нм и 700 нм). От самого низкого до самого высокогоэнергия, и поэтому от самого длинного к самому короткомудлина волныспектральный порядок видимых цветов можно запомнить"Рой Г. Бив »: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, индиго и фиолетовый. Ультрафиолетовое излучение:Ультрафиолетовый свет (10-8 м до 4 × 10-7 м, или от 10 до 400 нм) используется в соляриях и излучается солнцем; это вид электромагнитной энергии, которая вызывает солнечные ожоги и, возможно, рак кожи.
Рентген:Это излучение более высокой энергии (10-11 до 10-8 м, или от 0,01 до 10 нм) используется в диагностике; большие воздействия могут быть небезопасны для здоровья. *Гамма лучи:Электромагнитное излучение с наивысшей энергией проносится через космическое пространство; это излучение имеет длину волны короче 1/100 нанометра. К счастью, большая часть из них отфильтрована атмосферой.
Пример проблемы электромагнитного спектра
Вы просыпаетесь на планете, где скорость света составляет 60 метров в секунду, но физические законы в целом такие же, как на Земле. Если длины волн синего и красного света на этой планете равны 5 см и 10 см соответственно, а желтый находится точно между ними в спектре, то какойчастотажелтого света здесь?
Длина волны λ желтого света на этой планете должна составлять половину расстояния от 5 до 10 см, или 7,5 см. Поскольку λf = c = 300 м / с,
f = \ frac {60} {0,075} = 800 \ text {циклов в секунду}
- Циклов в секунду имеет свое собственноепроизводная единицав физике - герц (Гц).