Elektromagnetiske spektrumfunksjoner, bånd, applikasjoner

Han Elektromagnetisk spekter Den består av den ordnede arrangementet av alle bølgelengder av elektromagnetiske bølger, som antar noen positiv verdi, uten noen begrensning. Det er delt inn i 7 seksjoner, blant hvilke synlig lys er inkludert.

Vi er kjent med frekvensene av synlig lys når vi ser regnbuen, der hver farge tilsvarer en annen bølgelengde: rød er den lengste og den korteste fiolet.

Elektromagnetisk spekter. Legg merke til at frekvensen (og med den energien) øker fra venstre til høyre i denne ordningen. André Oliva / Public Domain

Den synlige lysrangen opptar knapt et veldig kort område av spekteret. De andre regionene, som vi ikke kan se, er radiobølger, mikrobølgeovn, infrarød, ultrafiolett, x -stråler og gammastråler.

Regionene ble ikke oppdaget samtidig, men til forskjellige tider. For eksempel ble eksistensen av radiobølger spådd i 1867 av James Clerk Maxwell og år senere, i 1887, produserte Heinrich Hertz dem for første gang i laboratoriet deres, så de kalles Hertzian Waves.

De er alle i stand til å samhandle med materie, men på forskjellige måter, avhengig av energien de bærer. På den annen side er de forskjellige regionene i det elektromagnetiske spekteret ikke skarpt definert, fordi faktisk grensene er diffuse.

[TOC]

Band

Elektromagnetiske spektrumbånd. Tatoute og Phroood/CC By-SA (http: // CreativeCommons.Org/lisenser/by-SA/3.0/)

Grensene mellom de forskjellige regionene i det elektromagnetiske spekteret er ganske diffuse. Det handler ikke om naturlige divisjoner, faktisk er spekteret et kontinuum.

Imidlertid tjener separasjonen i bånd eller områder til å karakterisere spekteret i henhold til dets egenskaper. Vi begynner beskrivelsen vår med radiobølger, hvis bølgelengder er større.

Radiobølger

De laveste frekvensene har et område rundt 10⁴ Hz, som igjen tilsvarer de lengste bølgelengdene, typisk på størrelse med en bygning. Radio Am, FM og Citizen Band bruker bølger i dette området, samt VHF- og UHF -TV -sendinger.

Det kan tjene deg: Gemine: Origins, Egenskaper og hvordan du kan observere dem

For kommunikasjonsformål ble radiobølger først brukt rundt 1890, da Guglielmo Marconi oppfant radioen.

Ettersom frekvensen av radiobølger er lavere, har de ingen ioniserende effekter på saken. Dette betyr at radiobølger mangler tilstrekkelig energi til å utvise elektroner fra molekylene, men temperaturen på gjenstandene øker når du øker molekylene vibrasjoner.

Mikrobølgeovn

Mikrobølgeovnbølgelengden er i rekkefølgen av centimeter og ble også først oppdaget av Heinrich Hertz.

De har nok energi til å varme opp maten, noe som i større eller mindre grad inneholder vann. Vann er et polært molekyl, noe som betyr at selv om det er elektrisk nøytral, er negative og positive belastninger litt separert, og danner en elektrisk dipol.

Når mikrobølger, som er elektromagnetiske felt, påvirker en dipol, produserer dreiemomenter som setter dem til å rotere for å justere dem med feltet. Bevegelsen oversettes til energi som strekker seg gjennom mat og har effekten av å varme den.

Infrarød

Denne delen av det elektromagnetiske spekteret blir oppdaget av William Herschel på begynnelsen av 1800 -tallet og har en lavere frekvens enn for synlig lys, men større enn mikrobølgeovn.

Bølgelengden til det infrarøde spekteret (under rødt) er sammenlignbart med spissen av en nål, derfor er det en mer energidråling enn mikrobølgeovn.

En god del av solstråling kommer på disse frekvensene. Ethvert objekt avgir en viss mengde infrarød stråling, enda mer hvis de er varme, for eksempel kjøkkenovner og varme -blodede dyr. Det er usynlig for mennesker, men noen rovdyr skiller den infrarøde utslippet fra byttet sitt, noe som gir dem fordel i jakt.

Kan tjene deg: hva med energien i materialene?

Synlig

Det er den delen av spekteret som vi kan oppdage med øynene, mellom 400 og 700 nanometer (1 nanometer, forkortet nm Det er 1 × 10^-9 m) bølgelengde.

Hvitt lys inneholder en blanding av alle bølgelengder, som vi kan se separat når det er laget av et prisme. Vannet faller noen ganger oppfører seg som prismer, og det er grunnen til at vi kan se regnbuens farger.

Regnbuens farger representerer forskjellige bølgelengder av synlig lys. Kilde: Pixabay.

Bølgelengdene til fargene vi ser, i nanometer, er:

-Rødt: 700-620

-Oransje: 620-600

-Gul: 600-580

-Grønn: 580-490

-Blå: 490-450

-Violet: 450-400

Ultraviolet

Det er et mer energiområde enn synlig lys, med bølgelengder utover fiolett, det vil si større enn 450 nm.

Vi kan ikke se det, men i strålingen som kommer fra solen er det mye. Og ettersom den har større energi enn den synlige delen, samhandler denne strålingen mye mer med materie, noe som forårsaker skade på mange biologiske betydningsmolekyler.

Ultraviolette stråler ble oppdaget kort tid etter infrarød, selv om de i begynnelsen ble kalt "kjemiske stråler", fordi de reagerer med stoffer som sølvklorid.

Røntgenbilder

De ble oppdaget av Wilhelm Roentgen i 1895 mens de eksperimenterte akselererende elektroner (katodestråler) rettet mot et mål. Kan ikke forklare deres opprinnelse, og kalte dem X -RAYS.

Det er en svært energi- og bølgelengdestråling som kan sammenlignes med atomets størrelse, i stand til å krysse ugjennomsiktige kropper og produsere bilder som røntgenbilder.

Radiografer oppnås av X -RAYS: Kilde: Pixabay.

Ettersom de har mer energi, kan de samhandle med materie ved å trekke ut elektroner fra molekylene, og derfor er de kjent under navnet ioniserende stråling.

Gamma -stråler

Dette er den mest energidrålingen av alle, med bølgelengder i størrelsesorden en atomkjerne. Det forekommer ofte i naturen, siden det sendes ut av radioaktive elementer når de avtar mot mer stabile kjerner.

Det kan tjene deg: Grashof Law: Saker, mekanismer, eksempler, applikasjoner

I universet er det kilder til Gamma Ray i eksplosjonene til Supernova, samt mystiske gjenstander som er klikkene, sorte hull og nøytroner stjerner.

Jordens atmosfære beskytter planeten mot disse sterkt ioniserende stråling som kommer fra universet, og at på grunn av deres store energi har en skadelig effekt på biologisk vev.

applikasjoner

-Radio- eller radiofrekvensbølger brukes i telekommunikasjon, fordi de er i stand til å transportere informasjon. Også for terapeutiske formål å varme opp vevet og forbedre hudstrukturen.

-For å skaffe bilder med magnetiske resonanser, er det også nødvendig med radiofrekvenser. I astronomi bruker radioteleskoper dem til å studere strukturen til himmelobjekter.

-Mobiltelefoner og satellitt -TV er to mikrobølgeapplikasjoner. Radar er en annen viktig applikasjon. I tillegg er hele universet nedsenket i en mikrobølgeovnstrålingsbakgrunn, fra Big Bang, og deteksjonen av denne bakgrunnsstrålingen er den beste testen til fordel for denne teorien.

Radaren avgir en puls mot et objekt, som sprer energi i alle retninger, men en del gjenspeiles, og gir informasjon om objektets plassering. Kilde: Wikimedia Commons.

-Det synlige lyset er nødvendig siden det lar oss samhandle effektivt med miljøet vårt.

-X -Rays har flere applikasjoner som et diagnostisk verktøy i medisin og også på materialvitenskapsnivå, for å bestemme egenskapene til mange stoffer.

-Gamma -stråling fra forskjellige kilder brukes som kreftbehandling, samt å sterilisere mat.

Referanser

1. Giambattista, a. 2010. Fysikk. Andre utgave. McGraw Hill.
2. Giancoli, d.  2006. Fysikk: Prinsipper med applikasjoner. 6. Ed Prentice Hall.
3. Rex, a. 2011. Fundamentals of Physics. Pearson.
4. Serway, r. 2019. Fysikk for vitenskap og ingeniørfag. 10. Utgave. Volum 2. Cengage.
5. Shipman, J. 2009. En introduksjon til fysisk vitenskap. Tolvte utgave. Brooks/Cole, Cengage Editions.