สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า: ความถี่ ความยาวคลื่น (พร้อมไดอะแกรมและตัวอย่าง)

รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า (รังสี EM) อยู่รอบตัวคุณ มันไม่เพียงแต่เป็นพื้นฐานสำหรับความเข้าใจในฟิสิกส์ของคุณเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการเอาชีวิตรอดด้วย ยกตัวอย่างเช่น หากไม่มีรังสีจากดวงอาทิตย์ โลกก็ไม่สามารถดำรงชีวิตได้

สิ่งที่นักวิทยาศาสตร์จาก NASA และเครือญาติเรียกว่าการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถอธิบายได้ในทางฟิสิกส์ว่าเป็นคลื่น คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ารวมกันเป็นหนึ่งโดยลักษณะสำคัญบางประการ แต่ผลกระทบในทางปฏิบัติต่อ โลกแตกต่างกันไปตั้งแต่ความสามารถในการปรุงอาหารอย่างรวดเร็วไปจนถึงการส่งข้อมูลอย่างรวดเร็วอย่างมหาศาล ระยะทาง

ความยาวคลื่นที่สั้นกว่านั้นสัมพันธ์กับความถี่ที่สูงขึ้นและพลังงานสูง ในขณะที่ความถี่ที่สูงกว่าจะอยู่บนส่วนที่มีความยาวคลื่นสั้นของสเปกตรัมที่มีความยาวคลื่นที่ยาวกว่า สเปกตรัมที่มองเห็นได้ค่อนข้างแคบให้สายตามนุษย์ และด้วยเหตุนี้จิตใจของมนุษย์โดยสัญชาตญาณจึงเป็นภาพที่เล็กกว่ามากของความเป็นจริงโดยรวมมากกว่าสิ่งที่เกิดขึ้นจริงตลอดเวลา

อันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าประกอบด้วยคลื่นสนามไฟฟ้าที่แกว่งไปมาในระนาบตั้งฉาก (ที่มุมฉาก) กับคลื่นสนามแม่เหล็ก เนื่องจากรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าทำหน้าที่เป็นคลื่น ดังนั้นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าใด ๆ จะมี a

อย่างไรก็ตาม คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไม่ต้องการตัวกลางทางกายภาพ เช่น อากาศ (ชั้นบรรยากาศของโลกเต็มไปด้วยก๊าซและไม่ได้เป็นเพียง "อวกาศ") หรือน้ำไหลผ่าน จึงสามารถเคลื่อนที่ผ่านสุญญากาศของพื้นที่ว่างได้ ซึ่งพวกมันเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสงคซึ่งก็คือ 3 × 10⁸ m/s หรือประมาณ 6 ล้านล้านไมล์ต่อชั่วโมง อาจไม่จำเป็นต้องพูดว่านี่คือความเร็วที่เร็วที่สุดในจักรวาล!

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถมาในความยาวคลื่นและความถี่ที่แตกต่างกันได้มากมายตราบเท่าที่ผลคูณของความยาวคลื่นและความถี่ของคลื่นที่กำหนดเท่ากับความเร็วของแสง(นั่นคือ λf = c) ลองนึกถึงทีมนักมวยปล้ำจากรุ่นน้ำหนักตัวแคบๆ เหมือนกัน บางตัวจะสูงกว่าและบางกว่า บางตัวจะเตี้ยกว่าและกะทัดรัดกว่า แต่ตามคำจำกัดความแล้ว ทั้งหมดมีมวลใกล้เคียงกันมากแม้ว่าจะมีรูปลักษณ์ที่แตกต่างกันมาก

ช่วงความยาวคลื่นในสเปกตรัม EM แบ่งออกเป็นหลายประเภทของการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ตามลำดับความถี่ต่ำสุด (พลังงานสูงสุด ความยาวคลื่นยาวที่สุด) ถึงความถี่สูงสุด (พลังงานต่ำสุด ความยาวคลื่นสั้นที่สุด) การแผ่รังสีประเภทนี้ ได้แก่

• ​คลื่นวิทยุ:คลื่นเหล่านี้ซึ่งอนุญาตให้ฟัง "ออกอากาศ" ก่อนอินเทอร์เน็ตได้

λ ค่าเริ่มต้นที่ประมาณ 1 ม. และขยายเกิน 10⁸ ม. (100 ล้านม.) ​ไมโครเวฟ:เตาไมโครเวฟเป็นปรากฏการณ์ทางเทคโนโลยีที่ชัดเจนที่สุดของการแผ่รังสีชนิดนี้ ซึ่งครอบคลุมสเปกตรัมความยาวคลื่นตั้งแต่ประมาณ 10^-3 ม. (1 มม. หรือมม.) ถึง 1 ม. ​รังสีอินฟราเรด:แสงอินฟราเรดอยู่ระหว่าง 7 × 10^-7 ม. (700 นาโนเมตรหรือนาโนเมตร) และ 1 มม. และเก็บรวบรวมโดยอุปกรณ์เกี่ยวกับสายตา และนำไปใช้ในการมองเห็นในแว่นตา "มองกลางคืน" *แสงที่มองเห็น:สเปกตรัมของแสงที่มองเห็นมีอยู่ในแถบแคบ ๆ ระหว่างประมาณ 4

× 10^-7 ม. และ 7

× 10^-7 ม. (400 นาโนเมตร และ 700 นาโนเมตร) จากต่ำสุดไปสูงสุดพลังงาน, และดังนั้นจึงยาวที่สุดไปสั้นที่สุดความยาวคลื่น,ลำดับสเปกตรัมของสีที่มองเห็นได้จะถูกจดจำโดย“รอย จี. บีฟ": แดง ส้ม เหลือง เขียว น้ำเงิน คราม และม่วง ​รังสีอัลตราไวโอเลต:แสงอัลตราไวโอเลต (10^-8 ม. ถึง 4 × 10^-7 ม. หรือ 10 นาโนเมตรถึง 400 นาโนเมตร) ใช้ในเตียงฟอกหนังและปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์ เป็นพลังงาน EM ชนิดหนึ่งที่ทำให้เกิดการถูกแดดเผาและอาจเป็นมะเร็งผิวหนัง
​เอ็กซ์เรย์:รังสีพลังงานสูง (10^-11 ถึง 10^-8 m หรือ 0.01 ถึง 10 nm) ใช้ในการวินิจฉัย การได้รับสารในปริมาณมากอาจไม่ปลอดภัยต่อสุขภาพ *รังสีแกมมา:EM ที่มีพลังงานสูงสุดถูกบีบอัดผ่านอวกาศ รังสีนี้มีความยาวคลื่นสั้นกว่า 1/100 ของนาโนเมตร โชคดีที่บรรยากาศกรองสิ่งเหล่านี้ส่วนใหญ่ออกไป

คุณตื่นขึ้นมาบนดาวเคราะห์ที่มีความเร็วแสงสงบนิ่ง 60 เมตรต่อวินาที แต่กฎทางกายภาพโดยทั่วไปจะเหมือนกับบนโลก ถ้าความยาวคลื่นของแสงสีน้ำเงินและแสงสีแดงบนดาวเคราะห์ดวงนี้เท่ากับ 5 ซม. และ 10 ซม. ตามลำดับ โดยมีสีเหลืองอยู่ระหว่างสเปกตรัมทั้งสองพอดี อะไรคือความถี่ของแสงสีเหลืองนี่?

ความยาวคลื่น λ ของแสงสีเหลืองบนดาวเคราะห์ดวงนี้ต้องมีระยะห่างเพียงครึ่งเดียวระหว่าง 5 ถึง 10 ซม. หรือ 7.5 ซม. เนื่องจาก λf = c = 300 m/s

• รอบต่อวินาทีมีของตัวเองหน่วยที่ได้รับในทางฟิสิกส์ เฮิรตซ์ (Hz)