| Класс | Длина волны | Freq- uency | Энергия на фотон | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Ионизирующее излучение | γ | Гамма лучи | 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 | ||||
| ВЧ | 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 герца 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 частотных диапазонов, указанных выше, 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 16-17 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 , работавший 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 впервые было 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, примерно равной известной скорости света.. Это поразительное совпадение ценностей привело Максвелла к выводу, что свет сам по себе является разновидностью электромагнитной волны.
Уравнения Максвелла предсказывали бесконечное количество частот электромагнитных волн , движущихся со скоростью света. Это было первым указанием на существование всего электромагнитного спектра .
Волны, предсказанные Максвеллом, включали волны с очень низкими частотами по сравнению с инфракрасными, которые теоретически могут создаваться 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 для таких изобретений, 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 заполнилась 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 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 принципиально отличаются от заряженных альфа- и бета-частиц. ) и Эдвард Андраде измерили их длины волн и обнаружили, что гамма-лучи были 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 ) вплоть 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 ), в то время как радиоволновые фотоны имеют очень низкую энергию (около фемтоэлектронвольта).). Эти отношения иллюстрируются следующими уравнениями:
где:
- 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.
Обычно 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, приходящейся 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 определять длины волн от 2 до 2500 нм. [ необходима цитата ] Подробная информация о физических свойствах объектов, газов или даже звезд может быть получена с помощью этого типа устройства. 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]
- Гамма-излучение
- Рентгеновское излучение
- Ультрафиолетовая радиация
- Видимый свет
- Инфракрасное излучение
- Микроволновое излучение
- 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 (которая является субспектром 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 ядерным распадом или другими ядерными и субъядерными процессами / частицами, всегда называются гамма-лучами, тогда как рентгеновские лучи генерируются электронными переходами с участием высокоэнергетических внутренних атомных электронов. . [12] [13] [14] В общем, 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 условием, 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 называется рентгеновским или гамма-излучением, а называется 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, медленно движущихся (по сравнению со скоростью света) относительно космоса.
Обоснование названий
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.
| Область спектра | Основные взаимодействия с материей |
|---|---|
| Радио | Коллективные колебания носителей заряда в массивном материале ( плазменные колебания ). Примером могут служить колебательные перемещения электронов в антенне . |
| Микроволновая печь в дальнем инфракрасном диапазоне | Колебания плазмы, вращение молекул |
| Ближний инфракрасный | Молекулярные колебания, плазменные колебания (только в металлах) |
| Видимый | Молекулярное электронное возбуждение (включая молекулы пигмента в сетчатке глаза человека), плазменные колебания (только в металлах) |
| Ультрафиолетовый | Возбуждение молекулярных и атомных валентных электронов, включая выброс электронов ( фотоэлектрический эффект ) |
| Рентгеновские лучи | Возбуждение и выброс остовных атомных электронов, комптоновское рассеяние (для малых атомных номеров) |
| Гамма лучи | Энергетический выброс остовных электронов в тяжелых элементах, комптоновское рассеяние (для всех атомных номеров), возбуждение атомных ядер, включая диссоциацию ядер |
| Гамма-лучи высоких энергий | Создание пар частица-античастица . При очень высоких энергиях одиночный фотон может создать ливень высокоэнергетических частиц и античастиц при взаимодействии с веществом. |
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 генерируют колеблющиеся электрические и магнитные поля, которые излучаются от антенны в виде радиоволн. При приеме радиоволн колебательные 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 несут 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 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 называются 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 визуализация 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.
Инфракрасное излучение
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, молекулярными движениями 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 человеческая кожа при нормальной температуре тела сильно излучает в нижней части этого диапазона. Это излучение поглощается молекулярными колебаниями, когда 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.
- Ближний инфракрасный диапазон , 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 ближнего инфракрасного диапазона) 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 - 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 разными длинами волн видимого спектра. 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 ЭМ-спектра, отражается от объекта, например, вазы с фруктами, 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 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 достаточно энергичны, чтобы ионизировать атомы, отделяя от них электроны и, таким образом, 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 вызывается 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 сильным мутагеном .
Солнце испускает значительное УФ-излучение (около 10% от его 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). Однако большая часть вредных длин волн УФ-излучения Солнца поглощается атмосферой, прежде чем достигнет поверхности. Более высокие энергетические (самые короткие длины волны) диапазоны УФ-излучения (называемые «вакуумным УФ-излучением») поглощаются азотом, а на более длинных волнах - простым двухатомным кислородом воздуха. 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 двуокиси кислорода.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 он не безвреден 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 излучается 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 лучи
После жесткого рентгеновского излучения идут гамма-лучи , которые были обнаружены Полом Ульрихом Виллардом в 1900 году. Это наиболее энергичные фотоны , 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 гамма-лучи используются для диагностической визуализации в ядерной медицине , например, сканирование с помощью ПЭТ . Длину волны гамма-лучей можно измерить с высокой точностью благодаря эффектам комптоновского рассеяния .
Смотрите также
- Bandplan
- Космический луч
- Цифровой дивиденд после перехода на цифровое телевидение
- Электроэнцефалография
- Инфракрасное окно
- Ионизирующее излучение
- Список общих международных стандартов
- Оптическое окно
- Озоновый слой
- Энергия излучения
- Радиация
- Окно радио
- Спектроскопия
- Группа V
- Группа W
Примечания и ссылки
- ^ Что такое свет? Архивировано 5 декабря 2013 года на Wayback Machine -слайды лекции Калифорнийского университета в Дэвисе.
- ^ Элерт, Гленн. «Электромагнитный спектр. Гипертекст по физике» . Hypertextbook.com . Проверено 16 октября 2010 .
- ^ "Определение частотных диапазонов на" . Vlf.it . Проверено 16 октября 2010 .
- ^ Бакши, UA; Годсе, AP (2009). Базовая электроника . Технические публикации. С. 8–10. ISBN 978-81-8431-580-6.
- ^ a b c d e Мехта, Акуль. «Введение в электромагнитный спектр и спектроскопию» . Pharmaxchange.info . Проверено 8 ноября 2011 .
- ^ Haitel, Гэри (2014-05-15). Происхождение и грандиозный финал: как Библия и наука соотносятся с происхождением всего, злоупотреблениями политической властью и предсказаниями конца света . iUniverse. ISBN 9781491732571.
- ^ "Гершель открывает инфракрасный свет" . Классные занятия Cosmos Classroom . Архивировано из оригинала на 2012-02-25 . Проверено 4 марта 2013 года .
Он направил солнечный свет через стеклянную призму, чтобы создать спектр […], а затем измерил температуру каждого цвета. […] Он обнаружил, что температура цветов увеличилась от фиолетовой до красной части спектра. […] Гершель решил измерить температуру сразу
за пределами
красного спектра в области, где не было видно солнечного света. К своему удивлению, он обнаружил, что в этом регионе самая высокая температура из всех.
- ^ Дэвидсон, Майкл В. "Иоганн Вильгельм Риттер (1776–1810)" . Государственный университет Флориды . Проверено 5 марта 2013 года .
Риттер […] выдвинул гипотезу, что должно быть невидимое излучение за пределами фиолетового конца спектра, и начал эксперименты, чтобы подтвердить свое предположение. Он начал работать с хлоридом серебра, веществом, разлагающимся под действием света, измеряя скорость, с которой оно разрушается светом разных цветов. […] Риттер […] продемонстрировал, что самая быстрая скорость разложения происходит с излучением, которое нельзя увидеть, но которое существует в области за пределами фиолетового. Риттер первоначально называл новый тип излучения химическими лучами, но название ультрафиолетовое излучение в конечном итоге стало предпочтительным термином.
- ^ Мор, Питер Дж .; Тейлор, Барри Н .; Ньюэлл, Дэвид Б. (2008). «Рекомендуемые значения фундаментальных физических констант CODATA: 2006» (PDF) . Обзоры современной физики . 80 (2): 633–730. arXiv : 0801.0028 . Bibcode : 2008RvMP ... 80..633M . DOI : 10.1103 / RevModPhys.80.633 . Архивировано из оригинального (PDF) 01.10.2017. Прямая ссылка на стоимость .
- ^ Кондон, JJ; Рэнсом, С.М. "Основы радиоастрономии: свойства пульсаров" . Национальная радиоастрономическая обсерватория . Проверено 5 января 2008 .
- ^ Абдо, AA; Allen, B .; Berley, D .; Blaufuss, E .; Казанова, С .; Chen, C .; Coyne, DG; Задержка, RS; Дингус, BL ; Ellsworth, RW; Fleysher, L .; Fleysher, R .; Гебауэр, I .; Гонсалес, ММ; Гудман, JA; Hays, E .; Хоффман, CM; Колтерман, BE; Келли, штат Луизиана; Lansdell, CP; Linnemann, JT; McEnery, JE; Минсер, AI; Москаленко И.В. Nemethy, P .; Нойес, Д .; Райан, JM; Самуэльсон, Ф.В.; Саз Паркинсон, премьер-министр; и другие. (2007). «Открытие ТэВ гамма-излучения из области Лебедя Галактики». Астрофизический журнал . 658 (1): L33 – L36. arXiv : astro-ph / 0611691 . Bibcode : 2007ApJ ... 658L..33A . doi :10.1086 / 513696 . S2CID 17886934 .
- ^ Фейнман, Ричард; Лейтон, Роберт; Пески, Мэтью (1963). Лекции Фейнмана по физике, Том 1 . США: Аддисон-Уэсли. С. 2–5 . ISBN 978-0-201-02116-5.
- ^ L'Annunziata, Майкл; Барадеи, Мохаммад (2003). Справочник по радиоактивному анализу . Академическая пресса. п. 58. ISBN 978-0-12-436603-9.
- ^ Grupen, Клаус; Cowan, G .; Эйдельман, SD; Стро, Т. (2005). Физика астрономических частиц . Springer. п. 109 . ISBN 978-3-540-25312-9.
- ^ Поправки к мюонным рентгеновским лучам и возможному протонному гало slac-pub-0335 (1967)
- ^ "Гамма-лучи" . Hyperphysics.phy-astr.gsu.edu . Проверено 16 октября 2010 .
- ^ "Современные системы оружия, использующие смертоносное короткоимпульсное терагерцовое излучение от плазмы, произведенной лазером высокой интенсивности" . Индия Daily . 6 марта 2005 года Архивировано из оригинала 6 января 2010 . Проверено 27 сентября 2010 .
- ^ "Справочная солнечная спектральная освещенность: воздушная масса 1,5" . Проверено 12 ноября 2009 .
- ^ Кунц, Стив (26 июня 2012) Проектирование космических аппараты и миссия операции планируют встретиться членами летного экипажа радиационной дозы . Практикум НАСА / Массачусетского технологического института. См. Страницы I-7 (атмосфера) и I-23 (вода).
- ^ Использование электромагнитных волн | пересмотр gcse, физика, волны, использование электромагнитных волн | Редакция мира
внешние ссылки
 | Викискладе есть медиафайлы по теме электромагнитного спектра . |
- UnwantedEmissions.com (ресурс о распределении радиочастотного спектра в США)
- Таблица распределения радиочастотного спектра в Австралии (от Австралийского управления связи и СМИ)
- 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
| vтеЦветовые темы | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ||||||||
| Наука о цвете |
| |||||||
| Философия цвета |
| |||||||
| Цвет термины |
| |||||||
| Цветные организации |
| |||||||
| Списки |
| |||||||
| Связанный |
| |||||||
| ||||||||
Категория
Показатель