Spectrul electromagnetic al undelor. Frecvențe și lungimi de undă. Aplicarea în practică

Spectrul electromagnetic al undelor este întreaga gamă de unde electromagnetice, în care culorile curcubeului alcătuiesc doar o mică parte vizibilă a acestuia, în timp ce restul undelor sunt invizibile.

Radiația electromagnetică se deplasează în vid cu viteza luminii, adică 300.000 km / sec. Este o combinație de câmpuri electrice și magnetice care se deplasează în spațiu, ale căror puncte forte se modifică în mod regulat de la zero la valori maxime.

Spectrul electromagnetic al undelor în mod clar

Unda electromagnetică și caracteristicile sale: frecvență și lungime

O undă electromagnetică este o combinație inextricabilă de câmpuri electrice și magnetice care vibrează în două planuri perpendiculare reciproc.

Viteza cu care au loc aceste modificări se numește frecvența radiației. Diferite tipuri de radiații electromagnetice au frecvențe diferite. De exemplu, undele radio au o frecvență mai mică decât lumina.

Frecvența radiației electromagnetice, măsurată în hertz (Hz), arată de câte ori pe secundă câmpul electric atinge valoarea maximă.

Când oamenii de știință spun că radiația electromagnetică se propagă sub formă de unde, înseamnă că puterile câmpurilor electrice și magnetice cresc și scad periodic de-a lungul cursului fasciculului.

Lungimea de undă este distanța parcursă de o undă între două vârfuri adiacente ale unui câmp electric.

Prin urmare, lungimea de undă este egală cu viteza luminii împărțită la frecvență. Deci, de exemplu, semnalul unui post de radio care transmite la o frecvență de 1200 kHz sau 1200000 Hz (1 kilohertz (kHz) este de 1000 hertz), are o lungime de undă de aproximativ 250 m.

Undele radio și micro-frecvențele

Posturile de radio difuzează la frecvențe de la 150 mii Hz la aproximativ 20 milioane Hz. Fiecare stație folosește o frecvență specifică, astfel încât receptorii reglați la acea stație primesc doar unde radio la frecvența pe care stația o transmite. Transmițătoarele de televiziune terestre transmit semnale cu frecvențe de la aproximativ 70 MHz la 800 MHz (1 megahertz (MHz) este 1 milion de hertz).

Aplicarea vizuală a undelor electromagnetice în viață

Televiziunea prin satelit funcționează la frecvențe și mai mari. Undele electromagnetice emise de un satelit sunt preluate de antene parabolice mici îndreptate spre satelit.

Radarele primesc impulsurile radio pe care le trimit, reflectate de la aeronave, nave și nori, pentru a stabili locația acestor obiecte, care poate fi la mulți kilometri distanță. Localizatorii Doppler măsoară viteza obiectelor în mișcare din mici modificări ale frecvenței undelor reflectate.

Telefoanele mobile trimit și primesc semnale radio de înaltă frecvență (cuptor cu microunde).

Radiația din telefoanele inteligente de astăzi crește dramatic în momentul conversației dintre abonați. Într-un articol recent, am publicat un clasament al smartphone-urilor cu cea mai mare emisie de unde electromagnetice.

Undele cu microunde sunt cele mai scurte unde radio, lungimea lor este de milionimi de metru, motiv pentru care sunt numite microunde. Cuptoarele cu microunde folosesc unde de câțiva milimetri, care corespund frecvențelor în miliarde de hertz. Gama de microunde include și unde a căror frecvență este egală cu frecvența de vibrație a moleculelor de apă. Într-un cuptor cu microunde, undele cu microunde leagă molecule de apă, energia vibrațiilor lor este transformată în căldură, iar alimentele se încălzesc.

Infraroșu la razele gamma

Frecvențele radiațiilor infraroșii sunt puțin mai mici decât cele ale luminii vizibile. Lungimile lor de undă variază de la 1 milimetru la 750 nanometri. (Un nanometru, sau nm, este o milionime de milimetru.) Toate obiectele încălzite emit radiații infraroșii termice, pe care le percepem ca căldură. Lumina vizibilă este acea mică parte a spectrului electromagnetic pe care o percepe ochiul. Spectrul vizibil variază de la roșu (770 nm) la violet (400 nm])

Schema tranziției unui electron de pe o orbită pe alta

Electronii dintr-un atom se află la diferite niveluri de energie sau orbite. La nivelul inferior - staționar - electronul are cea mai mică energie. Energia suplimentară face electronul să sară de la un nivel staționar (1) la unul excitat (2). În acest caz, atomul absoarbe radiația electromagnetică cu o energie corespunzătoare diferenței de diferență de energie dintre aceste niveluri. Un atom emite unde electromagnetice dacă un electron se deplasează de la un nivel superior la unul inferior.

Energia transportată de undele electromagnetice crește odată cu scăderea lungimii de undă. Razele ultraviolete invizibile au o lungime de undă mai mică (100-400 nm) decât lumina vizibilă, dar pierd energie și, prin urmare, pot provoca arsuri.

Razele X au o lungime de undă și mai mică. Sunt de obicei mai mici decât diametrul unui atom (0,1 nm). Ei transportă atât de multă energie încât pătrund în țesuturile moi și în oase.


Film sovietic despre razele X 1966

Mașinile medicale cu raze X utilizează tuburi cu raze X pentru a produce raze X. Filamentul încălzit emite electroni, care sunt accelerați de câmpuri electrice și lovesc ținta metalică. Când îl lovește, electronii sunt scoși din atomii metalici. Alți electroni cad pe locurile libere, care emit energie sub formă de raze X.

Pentru oameni, există standarde stricte pentru a rămâne în zona cu raze X în timpul cercetării medicale. Puteți citi despre dozele admise de radiații și cât de nocive sunt razele X pentru oameni în publicația noastră separată. Razele gamma au o energie imensă și o putere penetrantă. Trecând prin celulele organismelor vii, le deteriorează. Razele gamma pot fi utilizate pentru a imagina fisuri adânci în metal.

Copyright © | 2021