Elektromagnetické žiarenie (EM žiarenie) je všade okolo vás; je to základné nielen pre vaše pochopenie fyziky, ale aj pre vaše samotné prežitie. Napríklad bez žiarenia zo slnka by Zem nemohla udržať život.
To, čo vedci z NASA a ich príbuzných začali nazývať elektromagnetické žiarenie, sa dá fyzikálne popísať ako vlna. Elektromagnetické vlny spája niekoľko dôležitých charakteristík, ale ich praktický vplyv na svet sa líši od schopnosti rýchlo pripraviť jedlo až po rýchly prenos informácií vzdialenosti.
Kratšie vlnové dĺžky sú spojené s vyššími frekvenciami a vysokou energiou, zatiaľ čo vyššie frekvencie sedia na časti spektra s krátkou vlnovou dĺžkou s dlhšími vlnovými dĺžkami. Relatívne úzke viditeľné spektrum ponúka ľudskému oku, a teda aj intuitívnej ľudskej mysli, oveľa menší obraz o úplnej realite, než aký sa v skutočnosti neustále deje.
Čo sú elektromagnetické vlny?
Anelektromagnetická vlnapozostáva z vlny elektrického poľa oscilujúceho v rovine kolmej (v pravom uhle) na vlnu magnetického poľa. Pretože elektromagnetické žiarenie funguje ako vlna, potom bude mať každá konkrétna elektromagnetická vlna a
frekvencia (f; niekedy označujeνnamiesto toho) avlnová dĺžka λ(grécke písmeno lambda) s ním spojené.Elektromagnetické vlny však nevyžadujú fyzikálne médium, ako je vzduch (atmosféra Zeme je zaťažená plynmi a nie je čistá „priestor“) alebo voda, cez ktorú sa šíria, a teda môžu prechádzať vákuom prázdneho priestoru - čo robia rýchlosťou svetlac, čo je 3 × 108 m / s alebo asi 6 biliónov míľ za hodinu. Asi netreba dodávať, že ide o najrýchlejšiu rýchlosť vo vesmíre!
Elektromagnetické spektrum
Elektromagnetické vlny môžu prichádzať v mnohých rôznych vlnových dĺžkach a rôznych frekvenciách, pokiaľsúčin vlnovej dĺžky a frekvencie danej vlny sa rovná rýchlosti svetla(tj. λf = c). Spomeňte si na tím zápasníkov z rovnakej úzkej hmotnostnej triedy; niektoré budú vyššie a chudšie, iné kratšie a kompaktnejšie, ale podľa definície majú všetky veľmi podobnú hmotnosť napriek veľmi rozdielnym zjavom.
Rozsah vlnových dĺžok naprieč EM spektrom je rozdelený do niekoľkých typov elektromagnetického žiarenia. V poradí od najnižšej frekvencie (najvyššia energia, najdlhšia vlnová dĺžka) po najvyššiu frekvenciu (najnižšia energia, najkratšia vlnová dĺžka) sú tieto typy žiarenia:
- Rádiové vlny:Tieto vlny, ktoré umožňovali počúvanie „vysielania“ dávno pred internetom, existujú
Hodnoty λ začínajúce asi na 1 ma siahajúce nad 108 m (100 miliónov m). Mikrovlny:Mikrovlnné rúry sú najzrejmejším technologickým prejavom tohto druhu žiarenia, ktoré pokrýva spektrum vlnových dĺžok približne od 10 ° C-3 m (1 milimetr alebo mm) do 1 m. Infra červená radiácia:Infračervené svetlo leží medzi 7 × 10-7 m (700 nanometrov alebo nm) a 1 mm a sú zachytávané optickým zariadením a vizuálne použité v okuliaroch na „nočné videnie“. *Viditeľné svetlo:Viditeľné spektrum svetla existuje v úzkom pásme medzi asi 4
× 10-7 ma 7
× 10-7 m (400 nm a 700 nm). Od najnižšej po najvyššiuenergie, a teda od najdlhšej po najkratšiuvlnová dĺžka,spektrálne poradie viditeľných farieb si môžete pamätať pomocou„Roy G. Biv ": červená, oranžová, žltá, zelená, modrá, indigo a fialová. Ultrafialové žiarenie:Ultrafialové svetlo (10-8 m až 4 × 10-7 m alebo 10 nm až 400 nm) sa používa na soláriách a je emitovaný slnkom; je to druh EM energie, ktorá spôsobuje spálenie a pravdepodobne rakovinu kože.
Röntgenové lúče:Toto žiarenie vyššej energie (10-11 do 10-8 m alebo 0,01 až 10 nm) sa používa v diagnostike; veľké expozície môžu byť zdraviu nebezpečné. *Gama lúče:EM s najvyššou energiou sa nachádza pri zapínaní cez vesmír; toto žiarenie má vlnové dĺžky kratšie ako 1/100 nanometra. Atmosféra našťastie väčšinu z nich odfiltruje.
Príklad problému s elektromagnetickým spektrom
Prebudíte sa na planéte, ktorej rýchlosť svetla je pokojná rýchlosť 60 metrov za sekundu, ale fyzikálne zákony sú vo všeobecnosti rovnaké ako na Zemi. Ak sú vlnové dĺžky modrého a červeného svetla na tejto planéte 5 cm, respektíve 10 cm, pričom žltá farba je v spektre presne medzi nimi, aká jefrekvenciažltého svetla tu?
Vlnová dĺžka λ žltého svetla na tejto planéte musí byť polovičná vzdialenosť medzi 5 a 10 cm alebo 7,5 cm. Pretože λf = c = 300 m / s,
f = \ frac {60} {0,075} = 800 \ text {cyklov za sekundu}
- Cykly za sekundu majú svoje vlastnéodvodená jednotkavo fyzike hertz (Hz).