Електромагнітне випромінювання (ЕМ-випромінювання) все навколо вас; це має фундаментальне значення не лише для вашого розуміння фізики, а й для самого виживання. Без випромінювання сонця, наприклад, Земля не могла б підтримувати життя.
Те, що вчені з НАСА та їхні родичі називали електромагнітним випромінюванням, можна описати у фізичному плані як хвилю. Електромагнітні хвилі об'єднані кількома важливими характеристиками, але їх практичний вплив на Світ варіюється від здатності швидко готувати їжу до швидкої передачі інформації надто величезним відстані.
Коротші довжини хвиль пов'язані з більш високими частотами та високою енергією, тоді як більш високі частоти розташовуються на короткохвильовій ділянці спектра з більш довгими хвилями. Порівняно вузький видимий спектр пропонує людському оку, а отже, і інтуїтивно зрозумілий людський розум, набагато меншу картину загальної реальності, ніж те, що відбувається насправді весь час.
Що таке електромагнітні хвилі?
Анелектромагнітна хвиляскладається з хвилі електричного поля, що коливається в площині, перпендикулярній (під прямим кутом) до хвилі магнітного поля. Оскільки електромагнітне випромінювання діє як хвиля, то будь-яка конкретна електромагнітна хвиля матиме
частота (f; іноді позначаєтьсяνзамість цього) тадовжина хвилі λ(грецька буква лямбда), пов’язана з нею.Однак електромагнітні хвилі не потребують фізичного середовища, такого як повітря (атмосфера Землі перевантажена газами і є не простою "космос") або вода, через яку можна поширюватися, і, отже, може пройти вакуум порожнього простору - що вони роблять зі швидкістю світлаc, що дорівнює 3 × 108 м / с, або близько 6 трильйонів миль на годину. Мабуть, зайве говорити, що це найшвидша швидкість у Всесвіті!
Електромагнітний спектр
Електромагнітні хвилі можуть надходити з різною довжиною хвилі та різною частотоюдобуток довжини хвилі та частоти даної хвилі дорівнює швидкості світла(тобто λf = c). Подумайте про загін борців з тієї ж вузької вагової категорії; деякі будуть вищими та стрункішими, інші коротшими та компактнішими, але за визначенням всі вони мають дуже близьку до однакової маси, незважаючи на дуже різну зовнішність.
Діапазон довжин хвиль у спектрі ЕМ ділиться на ряд типів електромагнітного випромінювання. Для порядку найнижчої частоти (найвища енергія, найдовша довжина хвилі) до найвищої частоти (найменша енергія, найкоротша довжина хвилі) ці види випромінювання:
- Радіохвилі:Ці хвилі, які дозволяли слухати "трансляції" задовго до Інтернету, мають
значення λ, починаючи з приблизно 1 м і виходячи за межі 108 м (100 млн м). Мікрохвильові печі:Мікрохвильові печі є найбільш очевидним технологічним проявом цього виду випромінювання, яке охоплює спектр довжини хвилі приблизно від 10-3 м (1 міліметр або мм) до 1 м. Інфрачервоне випромінювання:Інфрачервоне світло лежить між 7 × 10-7 м (700 нанометрів, або нм) і 1 мм, і збирається оптичним обладнанням і використовується для візуального використання в окулярах "нічного бачення". *Видиме світло:Видимий спектр світла існує у вузькій смузі приблизно від 4
× 10-7 м і 7
× 10-7 м (400 нм та 700 нм). Від найнижчого до найвищогоенергія, а отже найдовший до найкоротшийдовжина хвилі,спектральний порядок видимих кольорів можна запам'ятати"Рой Г. Бів ": червоний, оранжевий, жовтий, зелений, синій, індиго та фіолетовий. Ультрафіолетове випромінювання:Ультрафіолетове світло (10-8 м до 4 × 10-7 м, або від 10 нм до 400 нм) використовується в соляріях і випромінюється сонцем; це вид енергії ЕМ, яка спричиняє сонячні опіки та, можливо, рак шкіри.
Рентген:Це більш енергетичне випромінювання (10-11 до 10-8 м, або 0,01 - 10 нм) використовується в діагностиці; великий вплив може бути небезпечним для здоров'я. *Гамма-промені:ЕМ з найвищою енергією виявляється застібкою в космос; це випромінювання має довжину хвилі менше 1/100 нанометра. Атмосфера на щастя фільтрує більшість із них.
Приклад електромагнітного спектра
Ви прокидаєтесь на планеті, де швидкість світла заспокійлива 60 метрів в секунду, але фізичні закони загалом такі самі, як і на Землі. Якщо довжини хвиль синього та червоного світла на цій планеті становлять 5 см та 10 см відповідно, а жовтий сидить точно між ними у спектрі, то якийчастотажовтого світла тут?
Довжина хвилі λ жовтого світла на цій планеті повинна дорівнювати половині відстані між 5 і 10 см або 7,5 см. Оскільки λf = c = 300 м / с,
f = \ frac {60} {0,075} = 800 \ text {циклів в секунду}
- Цикли в секунду мають своїпохідна одиницяу фізиці герц (Гц).
