Elektromagnetno sevanje (EM sevanje) je povsod okoli vas; ni bistvenega pomena samo za vaše razumevanje fizike, ampak tudi za vaše preživetje. Brez sončnega sevanja na primer Zemlja ne bi mogla vzdrževati življenja.
Kar znanstveniki iz NASA in njihovi sorodniki imenujejo elektromagnetno sevanje, lahko v fiziki opišemo kot val. Elektromagnetna valovanja združuje nekaj pomembnih značilnosti, vendar njihov praktični vpliv na svet se razlikuje od sposobnosti hitrega kuhanja hrane do hitrega prenosa informacij čez ogromno razdalje.
Krajše valovne dolžine so povezane z višjimi frekvencami in visoko energijo, medtem ko višje frekvence sedijo na kratkovalovnem delu spektra z daljšimi valovnimi dolžinami. Razmeroma ozek vidni spekter človeškemu očesu in s tem intuitivnemu človeškemu umu ponuja veliko manjšo sliko celotne resničnosti, kot se v resnici dogaja ves čas.
Kaj so elektromagnetni valovi?
Anelektromagnetno valovanjeje sestavljen iz vala električnega polja, ki niha v ravnini pravokotno (pod pravim kotom) na val magnetnega polja. Ker elektromagnetno sevanje deluje kot val, bo katero koli določeno elektromagnetno valovanje imelo
frekvenca (f; včasih označena zνnamesto tega) invalovna dolžina λ(grška črka lambda), povezana z njo.Vendar elektromagnetni valovi ne potrebujejo fizičnega medija, kot je zrak (Zemljina atmosfera je obremenjena s plini in ni zgolj "vesolje") ali vodo, skozi katero se lahko širijo in tako lahko prečkajo vakuum praznega prostora - kar počnejo s svetlobno hitrostjoc, kar je 3 × 108 m / s ali približno 6 bilijonov milj na uro. Morda je odveč poudarjati, da je to najhitrejša hitrost v vesolju!
Elektromagnetni spekter
Elektromagnetni valovi imajo lahko različne valovne dolžine in različne frekvence, če lezmnožek valovne dolžine in frekvence danega vala je enak svetlobni hitrosti(to je λf = c). Pomislite na ekipo rokoborcev iz istega ozkega težnega razreda; nekateri bodo višji in vitkejši, drugi krajši in bolj kompaktni, vendar imajo vsi po definiciji zelo blizu enake mase kljub zelo različnim videzom.
Območje valovnih dolžin v EM spektru je razdeljeno na številne vrste elektromagnetnega sevanja. V vrstnem redu najnižje frekvence (najvišja energija, najdaljša valovna dolžina) do najvišje frekvence (najnižja energija, najkrajša valovna dolžina) so te vrste sevanja:
- Radijski valovi:Ti valovi, ki so omogočili poslušanje "oddaj" že veliko pred internetom, so
vrednosti λ, ki se začnejo pri približno 1 m in presegajo 108 m (100 milijonov m). Mikrovalovi:Mikrovalovne pečice so najbolj očitna tehnološka manifestacija tovrstnega sevanja, ki obsega valovni dolžinski spekter s približno 10-3 m (1 milimeter ali mm) do 1 m. Infrardeče sevanje:Infrardeča svetloba leži med 7 × 10-7 m (700 nanometrov ali nm) in 1 mm ter se zbere z optično opremo in za vizualno uporabo v očalih za "nočni vid". *Vidna svetloba:Vidni spekter svetlobe obstaja v ozkem pasu med približno 4
× 10-7 m in 7
× 10-7 m (400 nm in 700 nm). Od najnižjega do najvišjegaenergija, in zato najdaljši do najkrajšivalovna dolžina,spektralni vrstni red vidnih barv si lahko zapomnimo"Roy G. Biv ": rdeča, oranžna, rumena, zelena, modra, indigo in vijolična. Ultravijolično sevanje:Ultravijolična svetloba (10-8 m do 4 × 10-7 m ali 10 nm do 400 nm) se uporablja v solariju in jo oddaja sonce; to je vrsta EM energije, ki povzroča opekline in verjetno kožni rak.
Rentgenski žarki:To višjeenergijsko sevanje (10-11 do 10-8 m ali 0,01 do 10 nm) se uporablja pri diagnostiki; velika izpostavljenost je lahko nevarna za zdravje. *Gama žarki:EM z najvišjo energijo najdemo na zadrgo v vesolju; to sevanje ima valovne dolžine krajše od 1/100 nanometra. Vzdušje na srečo večino teh filtrira.
Primer primera elektromagnetnega spektra
Zbudite se na planetu, kjer je svetlobna hitrost umirjena 60 metrov na sekundo, vendar so fizikalni zakoni na splošno enaki kot na Zemlji. Če sta valovni dolžini modre svetlobe in rdeče svetlobe na tem planetu 5 cm oziroma 10 cm, pri čemer rumena natančno sedi med njimi v spektru, kakšna jefrekvencarumene svetlobe tukaj?
Valovna dolžina λ rumene svetlobe na tem planetu mora biti polovica razdalje med 5 in 10 cm ali 7,5 cm. Ker je λf = c = 300 m / s,
f = \ frac {60} {0.075} = 800 \ text {ciklov na sekundo}
- Ciklov na sekundo ima svojeizpeljana enotav fiziki herc (Hz).