Электромагнитный спектр

Учебный класс				Длина волны ${\ displaystyle \ lambda}$	Freq- uency ${\ displaystyle f}$	Энергия на фотон ${\ displaystyle E}$
Ионизирующее излучение	γ	Гамма излучение		1 Сен -Пьер и Микелон	300 Гц	1,24 Me V
				10 вечера	30 Гц	124 кэ В
	HX	Жесткие рентгеновские лучи
				100 вечера	3 Гц	12,4 кэВ
	SX	Мягкие рентгеновские лучи
				1 нм	300 пГц	1,24 кэВ
				10 нм	30 пГц	124 эВ
	EUV	Экстремальный ультрафиолет
				100 нм	3 пГц	12,4 эВ
	NUV	В ближнем ультрафиолете , видимом
				1 мкм	300 ТГц	1,24 эВ
	NIR	Ближний инфракрасный
				10 мкм	30 ТГц	124 мне V
	МИР	Средний инфракрасный
				100 мкм	3 ТГц	12,4 мэВ
	FIR	Дальний инфракрасный
				1 мм	300 ГГц	1,24 мэВ
Микро- волны и радио волны	EHF	Чрезвычайно высокая частота
				1 см	30 ГГц	124 мкэ В
	СВЧ	Сверхвысокая частота
				1 дм	3 ГГц	12,4 мкэВ
	УВЧ	Сверхвысокая частота
				1 мес.	300 МГц	1,24 мкэВ
	УКВ	Очень высокая частота
				10 м	30 МГц	124 нэ В
	HF	Высокая частота
				100 м	3 МГц	12,4 нэВ
	MF	Средняя частота
				1 км	300 кГц	1,24 нэВ
	LF	Низкая частота
				10 км	30 кГц	124 пэ В
	VLF	Очень низкая частота
				100 км	3 кГц	12,4 пэВ
	УНЧ	Ультра низкая частота
				1000 км	300 Гц	1,24 пэВ
	SLF	Сверхнизкая частота
				10000 км	30 Гц	124 fe V
	ELF	Чрезвычайно низкая частота
				100000 км.	3 Гц	12,4 фев
Источники: Файл: Light Spectrum.svg [1] [2] [3]

Электромагнитный спектр является диапазоном частот (The спектр ) от электромагнитного излучения и их соответствующих длинами волн и энергии фотонов .

Электромагнитный спектр охватывает электромагнитные волны с частотами от менее одного герц до более 10 ²⁵ герц, что соответствует длинам волн от тысяч километров до доли размера атомного ядра . Этот частотный диапазон разделен на отдельные полосы, и электромагнитные волны в каждой полосе частот называются разными именами; начиная с низкочастотного (длинноволнового) конца спектра это: радиоволны , микроволны , инфракрасный , видимый свет , ультрафиолет , рентгеновские лучи игамма-лучи на высокочастотном (коротковолновом) конце. Электромагнитные волны в каждом из этих диапазонов имеют разные характеристики, например, как они возникают, как они взаимодействуют с веществом и их практическое применение. Предел для длинных волн - это размер самой Вселенной , в то время как считается, что предел для коротких волн находится в непосредственной близости от длины Планка . ^[4] Гамма-лучи, рентгеновские лучи и высокий ультрафиолет классифицируются как ионизирующее излучение, поскольку их фотоны обладают достаточной энергией для ионизации атомов, вызывая химические реакции.

В большинстве вышеперечисленных диапазонов частот метод, называемый спектроскопией, может использоваться для физического разделения волн разных частот, создавая спектр, показывающий составляющие частоты. Спектроскопия используется для изучения взаимодействия электромагнитных волн с веществом. ^[5] Другие технологические применения описаны в разделе « Электромагнитное излучение» .

История и открытия

На протяжении большей части истории видимый свет был единственной известной частью электромагнитного спектра. В древние греки признали , что свет распространяется по прямой линии , и изучены некоторые его свойства, в том числе отражения и преломления . Изучение света продолжалось, и в течение 16 и 17 веков противоречивые теории рассматривали свет либо как волну, либо как частицу. ^[6]

Первое открытие электромагнитного излучения, отличного от видимого света, произошло в 1800 году, когда Уильям Гершель открыл инфракрасное излучение. ^[7] Он изучал температуру разных цветов, перемещая термометр через свет, разделенный призмой. Он заметил, что самая высокая температура была выше красной. Он предположил, что это изменение температуры произошло из-за «тепловых лучей», типа светового луча, который нельзя было увидеть.

В следующем году Иоганн Риттер , работая на другом конце спектра, заметил то, что он назвал «химическими лучами» (невидимые световые лучи, вызывающие определенные химические реакции). Они вели себя подобно видимым фиолетовым световым лучам, но находились за их пределами в спектре. ^[8] Позже они были переименованы в ультрафиолетовое излучение.

Электромагнитное излучение было впервые связано с электромагнетизмом в 1845 году, когда Майкл Фарадей заметил, что поляризация света, проходящего через прозрачный материал, реагирует на магнитное поле (см. Эффект Фарадея ). В течение 1860-х годов Джеймс Максвелл разработал четыре уравнения в частных производных для электромагнитного поля . Два из этих уравнений предсказывали возможность и поведение волн в поле. Анализируя скорость этих теоретических волн, Максвелл понял, что они должны двигаться со скоростью, близкой к известной скорости света.. Это поразительное совпадение значений привело Максвелла к выводу, что свет сам по себе является разновидностью электромагнитной волны.

Уравнения Максвелла предсказали бесконечное количество частот электромагнитных волн , движущихся со скоростью света. Это было первое указание на существование всего электромагнитного спектра .

Волны, предсказанные Максвеллом, включали волны очень низких частот по сравнению с инфракрасным излучением, которые теоретически могут быть созданы колебательными зарядами в обычной электрической цепи определенного типа. Пытаясь доказать уравнения Максвелла и обнаружить такое низкочастотное электромагнитное излучение, в 1886 году физик Генрих Герц построил аппарат для генерации и обнаружения того, что сейчас называется радиоволнами . Герц обнаружил волны и смог сделать вывод (измеряя их длину и умножая на частоту), что они движутся со скоростью света. Герц также продемонстрировал, что новое излучение может отражаться и преломляться различными диэлектрическими средами так же, как и свет. Например, Герц смог сфокусировать волны с помощью линзы из древесной смолы.. В более позднем эксперименте Герц аналогичным образом произвел и измерил свойства микроволн . Эти новые типы волн проложили путь таким изобретениям, как беспроводной телеграф и радио .

В 1895 году Вильгельм Рентген заметил новый тип излучения, испускаемый во время эксперимента с вакуумированной трубкой, подвергнутой воздействию высокого напряжения. Он назвал эти излучения рентгеновскими лучами и обнаружил, что они могут проходить через части человеческого тела, но отражаются или останавливаются более плотной материей, такой как кости. Вскоре эта рентгенография нашла множество применений .

Последняя часть электромагнитного спектра была заполнена открытием гамма-лучей . В 1900 году Пол Виллард изучал радиоактивные выбросы радия, когда он идентифицировал новый тип излучения, который, как он сначала думал, состоит из частиц, подобных известным альфа- и бета-частицам, но обладающих гораздо большей проникающей способностью, чем любой другой. Однако в 1910 году британский физик Уильям Генри Брэгг продемонстрировал, что гамма-лучи - это электромагнитное излучение, а не частицы, а в 1914 году Эрнест Резерфорд (назвавший их гамма-лучами в 1903 году, когда понял, что они фундаментально отличаются от заряженных альфа- и бета-частиц. ) и Эдвард Андраде измерили их длины волн и обнаружили, что гамма-лучи похожи на рентгеновские лучи, но с более короткими длинами волн и более высокими частотами.

Классифицировать

Электромагнитные волны , как правило , описываются с помощью любого из следующих трех физического свойства: частота F , длина волны Л , или энергия фотона E . Частоты, наблюдаемые в астрономии, варьируются от2,4 × 10 ²³  Гц ( гамма-лучи 1 ГэВ ) до локальной плазменной частоты ионизированной межзвездной среды (~ 1 кГц). Длина волны обратно пропорциональна частоте волны ^[5], поэтому гамма-лучи имеют очень короткие длины волн, составляющие доли размера атомов , тогда как длины волн на противоположном конце спектра могут быть такими же, как длина Вселенной . Энергия фотона прямо пропорциональна частоте волны, поэтому фотоны гамма-излучения имеют самую высокую энергию (около миллиарда электрон-вольт ), а радиоволновые фотоны имеют очень низкую энергию (около фемтоэлектронвольт).). Эти отношения иллюстрируются следующими уравнениями:

${\ displaystyle f = {\ frac {c} {\ lambda}}, \ quad {\ text {or}} \ quad f = {\ frac {E} {h}}, \ quad {\ text {или}} \ quad E = {\ frac {hc} {\ lambda}},}$

куда:

• c =299 792 458  м / с является скорость света в вакууме
• h =6,626 070 15 × 10 ^-34  Дж · с =4.135 667 33 (10) × 10 ⁻¹⁵  эВ · с - постоянная Планка . ^[9]

Когда электромагнитные волны существуют в среде с веществом , их длина уменьшается. Длины волн электромагнитного излучения, в какой бы среде они ни проходили, обычно указываются в терминах длины волны вакуума , хотя это не всегда явно указывается.

Как правило, электромагнитное излучение классифицируется по длине волны на радиоволны , микроволновые , инфракрасные , видимые , ультрафиолетовые , рентгеновские и гамма-лучи . Поведение ЭМ излучения зависит от его длины волны. Когда электромагнитное излучение взаимодействует с отдельными атомами и молекулами, его поведение также зависит от количества энергии на квант (фотон), которое оно несет.

Спектроскопия может обнаруживать гораздо более широкую область ЭМ-спектра, чем видимый диапазон длин волн от 400 до 700 нм в вакууме. Обычный лабораторный спектроскоп может обнаруживать длины волн от 2 до 2500 нм. ^{[ необходима цитата ]} С помощью этого типа устройства можно получить подробную информацию о физических свойствах объектов, газов или даже звезд. Спектроскопы широко используются в астрофизике . Например, многие водородные атомы излучают в радиоволнового фотон , который имеет длину волны 21,12 см. Кроме того, частоты 30 Гц и ниже могут быть созданы и важны при изучении некоторых звездных туманностей ^[10] и частоты до 2.9 × 10 ²⁷  Гц были обнаружены из астрофизических источников. ^[11]

Регионы

Типы электромагнитного излучения в целом подразделяются на следующие классы (регионы, диапазоны или типы): ^[5]

1. Гамма-излучение
2. Рентгеновское излучение
3. Ультрафиолетовая радиация
4. Видимый свет
5. Инфракрасная радиация
6. СВЧ излучение
7. Радиоволны

Эта классификация идет в порядке возрастания длины волны, что характерно для типа излучения. ^[5]

Нет четко определенных границ между полосами электромагнитного спектра; скорее они переходят друг в друга, как полосы на радуге (субспектре видимого света). Излучение каждой частоты и длины волны (или каждой полосы) обладает сочетанием свойств двух областей спектра, которые его ограничивают. Например, красный свет похож на инфракрасное излучение в том смысле, что он может возбуждать и добавлять энергию некоторым химическим связям и действительно должен делать это, чтобы приводить в действие химические механизмы, ответственные за фотосинтез и работу зрительной системы .

Различие между рентгеновскими лучами и гамма-лучами частично основано на источниках: фотоны, генерируемые в результате ядерного распада или других ядерных и субъядерных / частиц, всегда называются гамма-лучами, тогда как рентгеновские лучи генерируются электронными переходами с участием высокоэнергетических внутренних атомных электронов. . ^{[12] [13] [14]} В целом ядерные переходы намного более энергичны, чем электронные, поэтому гамма-лучи более энергичны, чем рентгеновские лучи, но существуют исключения. По аналогии с электронными переходами, переходы мюонных атомов также вызывают рентгеновское излучение, даже если их энергия может превышать 6 мегаэлектронвольт (0,96 пДж) ^[15].в то время как существует множество (77, как известно, менее 10 кэВ (1,6 фДж)) низкоэнергетических ядерных переходов (например, ядерный переход 7,6 эВ (1,22 аДж) тория- 229), и, несмотря на то, что они в миллион раз меньше Излучаемые фотоны более энергичны, чем некоторые мюонные рентгеновские лучи, поэтому их все еще называют гамма-лучами из-за их ядерного происхождения. ^[16]

Однако соглашение о том, что электромагнитное излучение, которое, как известно, исходит от ядра, всегда называется «гамма-излучением», является единственным соглашением, которое повсеместно соблюдается. Известно, что многие астрономические источники гамма-излучения (например, гамма-всплески ) слишком энергичны (как по интенсивности, так и по длине волны), чтобы иметь ядерное происхождение. Довольно часто в физике высоких энергий и в медицинской лучевой терапии ЭМИ очень высоких энергий (в диапазоне> 10 МэВ), которое имеет более высокую энергию, чем любое ядерное гамма-излучение, не называют рентгеновским или гамма-излучением, а вместо этого называют общий термин «фотоны высоких энергий».

Область спектра, на которую падает конкретное наблюдаемое электромагнитное излучение, зависит от системы отсчета (из-за доплеровского сдвига для света), поэтому электромагнитное излучение, которое, по словам одного наблюдателя, находится в одной области спектра, может показаться наблюдателю, движущемуся на значительная часть скорости света по отношению к первой должна находиться в другой части спектра. Например, рассмотрим космический микроволновый фон . Он был произведен, когда материя и излучение разъединились, путем девозбуждения атомов водорода в основное состояние. Эти фотоны были от переходов серии Лаймана , помещая их в ультрафиолетовую (УФ) часть электромагнитного спектра. Теперь это излучение претерпело достаточно космологическиекрасный сдвиг, чтобы поместить его в микроволновую область спектра для наблюдателей, движущихся медленно (по сравнению со скоростью света) относительно космоса.

Обоснование имен

Электромагнитное излучение по-разному взаимодействует с веществом по всему спектру. Эти типы взаимодействия настолько различны, что исторически разные названия применялись к разным частям спектра, как если бы это были разные типы излучения. Таким образом, хотя эти «разные виды» электромагнитного излучения образуют количественно непрерывный спектр частот и длин волн, спектр остается разделенным по практическим причинам, связанным с этими качественными различиями во взаимодействии.

Виды излучения

Радиоволны

Радиоволны излучаются и принимаются антеннами , которые состоят из проводников, таких как металлические стержневые резонаторы . При искусственной генерации радиоволн электронное устройство, называемое передатчиком, генерирует электрический ток переменного тока, который подается на антенну. Колеблющиеся электроны в антенне создают колебательные электрические и магнитные поля, которые излучаются от антенны в виде радиоволн. При приеме радиоволн колеблющиеся электрические и магнитные поля радиоволны взаимодействуют с электронами в антенне, толкая их вперед и назад, создавая колебательные токи, которые прикладываются к радиоприемнику.. Атмосфера Земли в основном прозрачна для радиоволн, за исключением слоев заряженных частиц в ионосфере, которые могут отражать определенные частоты.

Радиоволны чрезвычайно широко используются для передачи информации на расстояния в системах радиосвязи , таких как радиовещание , телевидение , двусторонняя радиосвязь , мобильные телефоны , спутники связи и беспроводные сети . В системе радиосвязи ток радиочастоты модулируется несущим информацию сигналом в передатчике путем изменения амплитуды, частоты или фазы и подается на антенну. Радиоволны переносят информацию в пространстве к приемнику, где они принимаются антенной, а информация извлекается путем демодуляции.в приемнике. Радиоволны также используются для навигации в таких системах, как система глобального позиционирования (GPS) и навигационные маяки , а также для определения местоположения удаленных объектов с помощью радиолокации и радара . Они также используются для дистанционного управления и для промышленного отопления.

Использование радиочастотного спектра строго регулируется правительствами и координируется органом, называемым Международным союзом электросвязи (МСЭ), который распределяет частоты между разными пользователями для различных целей.

Микроволны

Микроволны - это радиоволны с короткой длиной волны , примерно от 10 сантиметров до одного миллиметра, в диапазонах частот СВЧ и КВЧ . Микроволновая энергия вырабатывается клистронными и магнетронными лампами, а также твердотельными устройствами, такими как диоды Ганна и IMPATT . Хотя они излучаются и поглощаются короткими антеннами, они также поглощаются полярными молекулами , взаимодействуя с колебательными и вращательными модами, что приводит к объемному нагреву. В отличие от более высокочастотных волн, таких как инфракрасные и световыекоторые поглощаются в основном поверхностями, микроволны могут проникать в материалы и отдавать свою энергию под поверхностью. Этот эффект используется для нагрева пищи в микроволновых печах , а также для промышленного нагрева и медицинской диатермии . Микроволны являются основными длинами волн, используемых в радарах , и используются для спутниковой связи и беспроводных сетевых технологий, таких как Wi-Fi . Медные кабели ( линии передачи ), которые используются для передачи низкочастотных радиоволн к антеннам, имеют чрезмерные потери мощности на микроволновых частотах, а металлические трубы, называемые волноводами.используются для их ношения. Хотя в нижней части диапазона атмосфера в основном прозрачна, в верхней части диапазона поглощение микроволн атмосферными газами ограничивает практические расстояния распространения до нескольких километров.

Терагерцовое излучение или субмиллиметровое излучение - это область спектра от примерно 100 ГГц до 30 терагерц (ТГц) между микроволнами и дальней инфракрасной областью, которые можно рассматривать как принадлежащие к любому диапазону. До недавнего времени этот диапазон редко изучался, и существовало несколько источников микроволновой энергии в так называемом терагерцовом промежутке , но теперь появляются такие приложения, как формирование изображений и связь. Ученые также стремятся применить терагерцовую технологию в вооруженных силах, где высокочастотные волны могут быть направлены на вражеские войска, чтобы вывести из строя их электронное оборудование. ^[17] Терагерцовое излучение сильно поглощается атмосферными газами, что делает этот частотный диапазон бесполезным для связи на большие расстояния.

Инфракрасная радиация

Инфракрасной части электромагнитного спектра охватывает диапазон от примерно 300 ГГц до 400 ТГц (1 мм - 750 нм). Его можно разделить на три части: ^[5]

• Дальний инфракрасный диапазон , от 300 ГГц до 30 ТГц (1 мм - 10 мкм). Нижнюю часть этого диапазона можно также назвать микроволнами или терагерцовыми волнами. Это излучение обычно поглощается так называемыми вращательными модами в молекулах газовой фазы, движением молекул в жидкостях и фононами в твердых телах. Вода в атмосфере Земли настолько сильно поглощает в этом диапазоне, что фактически делает атмосферу непрозрачной. Однако в пределах непрозрачного диапазона есть определенные диапазоны длин волн («окна»), которые допускают частичную передачу и могут использоваться в астрономии. Диапазон длин волн от примерно 200 мкм до нескольких мм часто называют субмиллиметровой астрономией , в которой дальняя инфракрасная область используется для длин волн ниже 200 мкм.
• Средний инфракрасный диапазон , от 30 до 120 ТГц (10–2,5 мкм). Горячие объекты ( излучатели черного тела ) могут сильно излучать в этом диапазоне, а кожа человека при нормальной температуре тела сильно излучает в нижней части этого диапазона. Это излучение поглощается молекулярными колебаниями, при которых различные атомы в молекуле колеблются вокруг своего положения равновесия. Этот диапазон иногда называют областью отпечатка пальца , поскольку спектр поглощения соединения в средней инфракрасной области очень специфичен для этого соединения.
• В ближнем инфракрасном диапазоне от 120 до 400 ТГц (2500–750 нм). Физические процессы, относящиеся к этому диапазону, аналогичны процессам для видимого света. Самые высокие частоты в этой области могут быть обнаружены непосредственно некоторыми типами фотопленок и многими типами твердотельных датчиков изображения для инфракрасной фотографии и видеографии.

Видимый свет

Выше инфракрасного по частоте идет видимый свет . Солнце излучает его пиковую мощность в видимой области спектра , хотя интеграции всего спектра мощности излучения через все длины волны показывают , что Солнце испускает инфракрасное излучение чуть более , чем видимый свет. ^[18] По определению, видимый свет - это часть электромагнитного спектра, к которой человеческий глаз наиболее чувствителен. Видимый свет (и свет в ближнем инфракрасном диапазоне) обычно поглощается и излучается электронами в молекулах и атомах, которые переходят с одного энергетического уровня на другой. Это действие разрешает химические механизмы, лежащие в основе человеческого зрения и фотосинтеза растений. Свет, который возбуждает зрительную систему человека, составляет очень небольшую часть электромагнитного спектра. Арадуга показывает оптическую (видимую) часть электромагнитного спектра; инфракрасный (если бы его можно было увидеть) был бы расположен сразу за красной стороной радуги, а ультрафиолет появлялся бы сразу за фиолетовым концом.

Электромагнитное излучение с длиной волны между 380 нм и 760 нм (400-790 ТГц) обнаружен человеческим глазом и воспринимается как видимый свет. Другие длины волн, особенно ближний инфракрасный (более 760 нм) и ультрафиолетовый (менее 380 нм), также иногда называют светом, особенно когда видимость для людей не важна. Белый свет - это комбинация света с разной длиной волны в видимом спектре. При прохождении белого света через призму он разделяется на несколько цветов света, наблюдаемых в видимом спектре между 400 нм и 780 нм.

Если излучение, имеющее частоту в видимой области электромагнитного спектра, отражается от объекта, скажем, от тарелки фруктов, а затем попадает в глаза, это приводит к визуальному восприятию сцены. Зрительная система мозга обрабатывает множество отраженных частот в различные оттенки и оттенки, и благодаря этому недостаточно изученному психофизическому феномену большинство людей воспринимает вазу с фруктами.

Однако на большинстве длин волн информация, переносимая электромагнитным излучением, не воспринимается непосредственно человеческими органами чувств. Природные источники производят электромагнитное излучение во всем спектре, и технологии также могут управлять широким диапазоном длин волн. Оптическое волокно передает свет, который, хотя и не обязательно в видимой части спектра (обычно это инфракрасный), может нести информацию. Модуляция аналогична той, что используется с радиоволнами.

Ультрафиолетовая радиация

Следующим по частоте идет ультрафиолет (УФ). Длина волны УФ-лучей короче фиолетового конца видимого спектра, но длиннее рентгеновского.

УФ - излучение с самой длинной длиной волны, фотоны которого обладают достаточной энергией, чтобы ионизировать атомы, отделяя от них электроны и тем самым вызывая химические реакции . Коротковолновое УФ-излучение и более коротковолновое излучение над ним (рентгеновское и гамма-излучение) называют ионизирующим излучением , и их воздействие может повредить живые ткани, что сделает их опасными для здоровья. УФ также может вызвать свечение многих веществ видимым светом; это называется флуоресценцией .

В среднем диапазоне УФ-излучения УФ-лучи не могут ионизироваться, но могут разрушать химические связи, делая молекулы необычно реактивными. Например, солнечный ожог вызван разрушительным воздействием ультрафиолетового излучения среднего диапазона на клетки кожи , которое является основной причиной рака кожи . УФ-лучи в среднем диапазоне могут непоправимо повредить сложные молекулы ДНК в клетках, продуцирующих димеры тимина, что делает его очень мощным мутагеном .

Солнце испускает значительное ультрафиолетовое излучение (около 10% своей общей мощности), в том числе ультрафиолетовое излучение с чрезвычайно короткой длиной волны, которое потенциально может уничтожить большую часть жизни на суше (океанская вода обеспечит некоторую защиту для жизни там). Тем не менее, большая часть вредных ультрафиолетовых волн Солнца поглощается атмосферой до того, как достигает поверхности. Более высокие энергетические (самые короткие длины волны) диапазоны УФ (называемые «вакуумным УФ») поглощаются азотом, а на более длинных волнах - простым двухатомным кислородом в воздухе. Большая часть ультрафиолетового излучения в среднем диапазоне энергий блокируется озоновым слоем, который сильно поглощает в важном диапазоне 200–315 нм, нижняя часть которого является слишком длинной для обычного дикислорода.в воздухе, чтобы поглотить. В результате остается менее 3% солнечного света на уровне моря в УФ-диапазоне, а все остальное - при более низких энергиях. Остальное - УФ-А, а также немного УФ-В. Самый низкий энергетический диапазон УФ-излучения от 315 нм до видимого света (называемый УФ-А) плохо блокируется атмосферой, но не вызывает солнечных ожогов и наносит меньший биологический ущерб. Однако это не безвредно и действительно вызывает кислородные радикалы, мутации и повреждение кожи.

Рентгеновские лучи

После УФ-излучения идут рентгеновские лучи , которые, как и верхний диапазон УФ-излучения, также ионизируют. Однако из-за своей более высокой энергии рентгеновские лучи также могут взаимодействовать с веществом посредством эффекта Комптона . Жесткие рентгеновские лучи имеют более короткие длины волн, чем мягкие рентгеновские лучи, и, поскольку они могут проходить через многие вещества с небольшим поглощением, их можно использовать, чтобы «видеть насквозь» объекты с «толщиной» меньше, чем это эквивалентно нескольким метрам воды. Одним из наиболее заметных применений является диагностическая рентгеновская визуализация в медицине (процесс, известный как рентгенография ). Рентгеновские лучи полезны в качестве зондов в физике высоких энергий. В астрономии аккреционные диски вокруг нейтронных звезд и черных дыр излучают рентгеновские лучи, что позволяет изучать эти явления. Рентгеновские лучи также испускаютсязвездной короны и сильно испускаются некоторыми типами туманностей . Однако рентгеновские телескопы должны быть размещены за пределами атмосферы Земли, чтобы видеть астрономические рентгеновские лучи, поскольку большая глубина атмосферы Земли непрозрачна для рентгеновских лучей (с поверхностной плотностью 1000 г / см ² ), что эквивалентно 10 метров толщины воды. ^[19] Этого количества достаточно, чтобы заблокировать почти все астрономические рентгеновские лучи (а также астрономические гамма-лучи - см. Ниже).

Гамма излучение

После жесткого рентгеновского излучения идут гамма-лучи , которые были открыты Полом Ульрихом Виллардом в 1900 году. Это фотоны с наибольшей энергией , не имеющие определенного нижнего предела для их длины волны. В астрономии они ценны для изучения высокоэнергетических объектов или регионов, однако, как и в случае с рентгеновскими лучами, это можно сделать только с помощью телескопов за пределами атмосферы Земли. Гамма-лучи используются физиками экспериментально из-за их проникающей способности и производятся рядом радиоизотопов . Они используются для облучения пищевых продуктов и семян в целях стерилизации, а в медицине они иногда используются при лучевой терапии рака . ^[20]Чаще всего гамма-лучи используются для диагностической визуализации в ядерной медицине , например, сканирование ПЭТ . Длину волны гамма-излучения можно измерить с высокой точностью за счет эффектов комптоновского рассеяния .

Смотрите также

Примечания и ссылки

внешняя ссылка

Викискладе есть медиафайлы по теме электромагнитного спектра .

• UnwantedEmissions.com (ресурс о распределении радиочастотного спектра в США)
• Диаграмма распределения радиочастотного спектра в Австралии (от Управления по коммуникациям и СМИ Австралии)
• Канадская таблица распределения частот (от Министерства промышленности Канады )
• Таблица распределения частот в США - охват диапазона от 3 кГц до 300 ГГц (от Министерства торговли )
• Таблица распределения частот в Великобритании (от Ofcom , унаследовавшего обязанности Агентства радиосвязи , формат pdf)
• Flash EM Spectrum Presentation / Tool - Очень полная и настраиваемая.
• Как отрендерить цветовую гамму / Код - Только приблизительно правильно.
• Плакат «Спектр электромагнитного излучения» (992 kB)
• Представление электромагнитного спектра
• Стратегия в отношении электромагнитного спектра: призыв к действию Министерство обороны США