Elektromagnetni spekter

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Pojdi na navigacijo Pojdi v iskanje
Številni obsegi elektromagnetnega sevanja, razporejeni po naraščajoči valovni dolžini

Elektromagnetni spekter - celota vseh razponov elektromagnetnega sevanja , odvisno od frekvence ali valovne dolžine [1] .

Valovna dolžina - frekvenca - energija fotona

Za spektralne značilnosti elektromagnetnega sevanja se uporabljajo naslednje količine :

Energija fotona je po kvantni mehaniki sorazmerna s frekvenco: , kjer je h Planckova konstanta , E je energija, - pogostost. Dolžina elektromagnetnega vala v vakuumu je obratno sorazmerna s frekvenco in je izražena s hitrostjo svetlobe : ... Ko govorimo o dolžini elektromagnetnih valov v mediju, običajno pomenijo ekvivalentno vrednost valovne dolžine v vakuumu, ki se razlikuje po lomnem indeksu , saj je frekvenca vala pri prehodu iz enega medija v drugega ohranjena, vendar se valovna dolžina spreminja .

Energetske vrednosti (v elektron voltih ) so prikazane na vrhu lestvice. Frekvence, navedene na dnu lestvice, so izražene v hercih in v večkratnikih: kHz = 1000 Hz, MHz = 1000 kHz = 1.000.000 Hz, GHz = 1000 MHz = 10 9 Hz, THz = 1000 GHz = 10 12 Hz .

Lestvica frekvenc (valovne dolžine, energije) je neprekinjena, vendar je tradicionalno razdeljena na več razponov. Sosednja območja se lahko nekoliko prekrivajo.

Glavna elektromagnetna območja

γ-sevanje

Gama žarki imajo energije nad 124.000 eV in valovne dolžine manj kot 0,01 nm = 0,1 Å .

Viri: vesolje, jedrske reakcije , radioaktivni razpad , sinhrotronsko sevanje .

Prozornost snovi za gama žarke v nasprotju z vidno svetlobo ni odvisna od kemijske oblike in agregatnega stanja snovi, ampak predvsem od naboja jeder, ki tvorijo snov, in od energije gama kvante. Zato lahko absorpcijsko sposobnost plasti snovi za gama kvante v prvem približku označimo s površinsko gostoto (v g / cm²). Dolgo je veljalo, da je ustvarjanje ogledal in leč za γ-žarke nemogoče, vendar je po zadnjih raziskavah na tem področju možno lom γ-žarkov. To odkritje lahko pomeni nastanek nove veje optike - γ -optike [2] [3] [4] [5] .

Za gama sevanje ni ostre spodnje meje, vendar se običajno verjame, da gama kvante oddaja jedro, kvante rentgenskih žarkov pa elektronska lupina atoma (to je le terminološka razlika, ki ne vpliva na fizikalno lastnosti sevanja).

Rentgensko sevanje

  • od 0,1 nm = 1 Å (12,400 eV) do 0,01 nm = 0,1 Å (124,000 eV) - trdno rentgensko sevanje . Viri: nekatere jedrske reakcije , katodne cevi .
  • od 10 nm (124 eV) do 0,1 nm = 1 Å (12 400 eV) - mehko rentgensko sevanje . Viri: katodne cevi, toplotno sevanje iz plazme.

Rentgenski kvanti se oddajajo predvsem med prehodi elektronov v elektronski lupini težkih atomov na nizke orbite. Prosta mesta v nizkih orbitah običajno nastanejo z elektronskim udarcem. Tako izdelani rentgenski žarki imajo linijski spekter s frekvencami, značilnimi za dani atom (glej značilno sevanje ); to omogoča zlasti preučevanje sestave snovi ( rentgenska fluorescenčna analiza ). Toplotni , upogibni in sinhrotronski rentgenski žarki imajo neprekinjen spekter.

Pri rentgenskih žarkih opazimo difrakcijo s kristalnimi rešetkami, saj so dolžine elektromagnetnih valov na teh frekvencah blizu obdobjem kristalnih mrež. To je osnova metode rentgenske difrakcijske analize .

Ultravijolično sevanje

Razpon: 400 nm (3,10 eV) do 10 nm (12,4 eV)

Ime Kratica Valovna dolžina v nanometrih Energija na foton
Blizu NUV 400 - 300 3,10 - 4,13 eV
Povprečno MUV 300 - 200 4,13 - 6,20 eV
Nadalje FUV 200 - 122 6,20 - 10,2 eV
Ekstremno EUV, XUV 121 - 10 10,2 - 124 eV
Vakuum VUV 200 - 10 6,20 - 124 eV
Ultravijolična A, dolga valovna dolžina, črna svetloba UVA 400 - 315 3,10 - 3,94 eV
Ultravijolično B (srednje območje) UVB 315 - 280 3,94 - 4,43 eV
Ultravijolično C, kratkovalno, germicidno območje UVC 280 - 100 4,43 - 12,4 eV

Optično sevanje

Sevanje v optičnem območju ( vidna svetloba in bližnje infrardeče sevanje [ vir nedoločen vir 1865 dni ] ) prosto prehaja skozi ozračje, se lahko v optičnih sistemih zlahka odbije in lomi. Viri: toplotno sevanje (vključno s soncem ), fluorescenca, kemične reakcije, LED.

Barve vidnega sevanja, ki ustrezajo monokromatskemu sevanju , imenujemo spektralne barve . Spekter in spektralne barve je mogoče videti s prepuščanjem ozkega svetlobnega snopa skozi prizmo ali kakšen drug lomni medij. Tradicionalno je vidni spekter razdeljen na barvna območja:

Barva Razpon valovnih dolžin, nm Frekvenčni razpon, THz Energijsko območje fotonov, eV
Vijolična 380-440 790-680 2,82-3,26
Modra 440-485 680-620 2,56-2,82
Modra 485-500 620-600 2,48-2,56
Zelena 500-565 600-530 2,19-2,48
Rumena 565-590 530-510 2.10-2.19
Oranžna 590-625 510-480 1,98-2,10
rdeča 625-740 480-405 1,68-1,98

Bližnje infrardeče sevanje pokriva območje od 207 THz (0,857 eV) do 405 THz (1,68 eV). Zgornja meja je določena s sposobnostjo človeškega očesa zaznati rdečo barvo, ki se razlikuje od osebe do osebe. Običajno preglednost blizu infrardeče svetlobe ustreza vidni svetlobi.

Infrardeče sevanje

Infrardeče sevanje se nahaja med vidno svetlobo in terahertnim sevanjem. Razpon: 2000 μm (150 GHz) do 740 nm (405 THz).

Infrardeče sevanje imenujemo tudi " toplotno sevanje ", ker človeško kožo infrardeče sevanje iz segretih predmetov dojema kot občutek toplote. V tem primeru so valovne dolžine, ki jih oddaja telo, odvisne od temperature ogrevanja: višja je temperatura, krajša je valovna dolžina in večja je intenzivnost sevanja. Emisijski spekter popolnoma črnega telesa pri relativno nizkih (do nekaj tisoč Kelvinov ) temperaturah leži predvsem v tem območju.

Elektromagnetno terahertsko sevanje

Terahertzovo (submilimetrsko) sevanje se nahaja med infrardečim sevanjem in mikrovalovi v območju od 1 mm (300 GHz) do 0,1 mm (3 THz).

THz sevanje je neionizirajoče , zlahka prehaja skozi večino dielektrikov, vendar ga prevodni materiali in nekateri dielektriki močno absorbirajo. Na primer, les, plastika, keramika so zanj prozorni, kovina in voda pa ne.

Znanost in tehnologija THz valov se je začela aktivno razvijati v 60. in 70. letih 20. stoletja, ko so na voljo prvi viri in sprejemniki takšnega sevanja. Od začetka XXI stoletja je to hitro razvijajoče se območje, ki ima velike možnosti v različnih panogah.

Elektromagnetni mikro in radijski valovi

Za elektromagnetne valove s frekvenco pod 300 GHz obstajajo dovolj monokromatski viri, katerih sevanje je primerno za amplitudno in frekvenčno modulacijo . Zato pri dodeljevanju frekvenc na tem področju vedno obstajajo težave pri prenosu signala .

V nasprotju z optičnim obsegom se preučevanje spektra v radijskem območju ne izvaja s fizičnim ločevanjem valov, ampak z metodami obdelave signala . [ vir ni naveden 3739 dni ]

Poglej tudi

Opombe (uredi)

  1. Elektromagnetni spekter (eng.) ... Enciklopedija Britannica . Datum zdravljenja: 26. december 2019.
  2. Možnost izdelave leč za gama sevanje - Znanost in tehnologija - Fizika - Kompyulenta (Povezava ni na voljo). Pridobljeno 13. februarja 2013. Arhivirano 15. junija 2012.
  3. Vesti.Ru: Fiziki so ustvarili "nemogoče" leče za gama žarke (nedostopna povezava) . Pridobljeno 13. februarja 2013. Arhivirano 21. februarja 2013.
  4. Silicijeva "prizma" upogiba žarke gama - physicsworld.com (Povezava ni na voljo). Pridobljeno 13. februarja 2013. Arhivirano 12. maja 2013.
  5. ILL :: Nevtroni za znanost: Optika gama žarkov: učinkovito orodje za novo vejo znanstvenega odkritja. 05/02/2012 (nedostopna povezava) . Pridobljeno 13. februarja 2013. Arhivirano 11. septembra 2013.