Elektromagnetische Spektrummerkmale, Bänder, Anwendungen

Er elektromagnetisches Spektrum Es besteht aus der geordneten Anordnung aller Wellenlängen elektromagnetischer Wellen, die einen positiven Wert ohne Beschränkung annehmen. Es ist in 7 Abschnitte unterteilt, unter denen sichtbares Licht enthalten ist.

Wir kennen die Frequenzen von sichtbarem Licht, wenn wir den Regenbogen sehen, bei dem jede Farbe einer anderen Wellenlänge entspricht: Rot ist die längste und kürzeste Violett.

Elektromagnetisches Spektrum. Beachten Sie, dass die Frequenz (und damit die Energie) in diesem Schema von links nach rechts zunimmt. André Oliva / Public Domain

Der sichtbare Lichtrang nimmt kaum einen sehr kurzen Bereich des Spektrums ein. Die anderen Regionen, die wir nicht sehen können, sind Funkwellen, Mikrowellen, Infrarot, Ultraviolett, X -Strahlen und Gammastrahlen.

Die Regionen wurden nicht gleichzeitig, sondern zu unterschiedlichen Zeiten entdeckt. Zum Beispiel wurde die Existenz von Funkwellen 1867 von James Clerk Maxwell vorhergesagt und Jahre später, 1887, produzierte Heinrich Hertz sie zum ersten Mal in ihrem Labor, so dass sie Hertzsche Wellen genannt werden.

Sie sind alle in der Lage, mit Materie zu interagieren, aber auf unterschiedliche Weise, abhängig von der Energie, die sie tragen. Andererseits sind die verschiedenen Regionen des elektromagnetischen Spektrums nicht scharf definiert, da die Grenzen tatsächlich diffus sind.

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Bands

Elektromagnetische Spektrumbänder. Tatoute und Phroood/CC BY-SA (http: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/3.0/)

Die Grenzen zwischen den verschiedenen Regionen des elektromagnetischen Spektrums sind eher diffus. Es geht nicht um natürliche Spaltungen, in der Tat ist das Spektrum ein Kontinuum.

Die Trennung in Bändern oder Bereichen dient jedoch dazu, das Spektrum bequem nach seinen Eigenschaften zu charakterisieren. Wir werden unsere Beschreibung mit Funkwellen beginnen, deren Wellenlängen größer sind.

Radiowellen

Die niedrigsten Frequenzen haben einen Bereich um 10 Uhr⁴ Hz, was wiederum den längsten Wellenlängen entspricht, typischerweise die Größe eines Gebäudes. Radio Am, FM und The Citizen Band verwenden Wellen in diesem Bereich sowie VHF- und UHF -Fernsehsendungen.

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Für Kommunikationszwecke wurden Funkwellen erstmals um 1890 eingesetzt, als Guglielmo Marconi das Radio erfand.

Da die Häufigkeit von Funkwellen niedriger ist, haben sie keine ionisierenden Auswirkungen auf die Angelegenheit. Dies bedeutet, dass Funkwellen ausreichend Energie haben, um Elektronen aus den Molekülen zu vertreiben, aber die Temperatur der Objekte erhöht sich beim Anheben der Molekülevibrationen.

Mikrowelle

Die Mikrowellenwellenlänge befindet sich in der Größenordnung der Zentimeter und wurde auch zum ersten Mal von Heinrich Hertz erkannt.

Sie haben genug Energie, um die Nahrung zu heizen, was in größerem oder weniger Ausmaß Wasser enthält. Wasser ist ein polares Molekül, was bedeutet, dass es zwar elektrisch neutral, negative und positive Lasten leicht getrennt sind, wodurch ein elektrischer Dipol bildet.

Wenn Mikrowellen, die elektromagnetische Felder sind, einen Dipol beeinflussen, produzieren Sie Drehmomente, die sie zum Drehen bringen, um sie mit dem Feld auszurichten. Die Bewegung führt zu einer Energie, die sich durch Lebensmittel erstreckt und es beeinflusst, sie zu erhitzen.

Infrarot

Dieser Teil des elektromagnetischen Spektrums wird zu Beginn des 19. Jahrhunderts von William Herschel entdeckt und hat eine geringere Frequenz als das von sichtbarem Licht, aber größer als die Mikrowelle.

Die Wellenlänge des Infrarotspektrums (unter rot) ist vergleichbar mit der Spitze einer Nadel, daher ist es eine mehr Energiestrahlung als die Mikrowelle.

Ein großer Teil der Sonnenstrahlung kommt bei diesen Frequenzen. Jedes Objekt emittiert eine gewisse Menge an Infrarotstrahlung, um noch mehr, wenn sie heiß sind, zum Beispiel die Küchenöfen und heiße blutige Tiere. Es ist für die Menschen unsichtbar, aber einige Raubtiere unterscheiden die Infrarotemission von ihrer Beute, was ihnen bei der Jagd Vorteile verleiht.

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Sichtbar

Es ist der Teil des Spektrums, den wir mit unseren Augen zwischen 400 und 700 Nanometern erkennen können (1 Nanometer, abgekürzt nm Es ist 1 × 10^-9 m) Wellenlänge.

Weißes Licht enthält eine Mischung aller Wellenlängen, die wir getrennt sehen können, wenn es von einem Prisma hergestellt wird. Die Wassertropfen verhalten sich manchmal wie Prismen und deshalb können wir die Farben des Regenbogens sehen.

Die Farben des Regenbogens repräsentieren verschiedene Wellenlängen von sichtbarem Licht. Quelle: Pixabay.

Die Wellenlängen der Farben, die wir in Nanometern sehen, sind:

-Rot: 700-620

-Orange: 620-600

-Gelb: 600-580

-Grün: 580-490

-Blau: 490-450

-Violett: 450-400

Ultraviolett

Es ist ein Energiebereich als sichtbares Licht mit Wellenlängen jenseits von Violet, dh mehr als 450 nm.

Wir können es nicht sehen, aber in der Strahlung, die von der Sonne kommt, gibt es viel. Und da es größere Energie als der sichtbare Teil hat, interagiert diese Strahlung viel mehr mit Materie und verursacht viele moleküle biologische Bedeutung.

Kurz nach dem Infrarot wurden ultraviolette Strahlen entdeckt, obwohl sie zu Beginn "chemische Strahlen" genannt wurden, weil sie mit Substanzen wie Silberchlorid reagieren.

Röntgenaufnahmen

Sie wurden 1895 von Wilhelm Roentgen entdeckt, während sie beschleunigten Elektronen (Kathodenstrahlen), die auf ein Ziel gerichtet waren. Er konnte ihren Ursprung nicht erklären und nannte sie X -Rays.

Es handelt.

Röntgenaufnahmen werden durch X -Rays: Quelle: Pixabay erhalten.

Da sie mehr Energie haben, können sie mit Materie interagieren, indem sie Elektronen aus den Molekülen extrahieren, daher sind sie unter dem Namen ionisierender Strahlung bekannt.

Gamma Strahlen

Dies ist die am meisten Energiestrahlung von allen, mit Wellenlängen in der Größenordnung eines Atomkerns. Es tritt häufig in der Natur vor.

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Im Universum gibt es Quellen von Gammastrahlen in den Explosionen von Supernova sowie mysteriöse Objekte, darunter die Klicks, Schwarzen Löcher und Neutronensterne.

Die Erdatmosphäre schützt den Planeten vor diesen hoch ionisierenden Strahlungen, die aus dem Universum stammen und dass aufgrund ihrer großen Energie einen schädlichen Einfluss auf das biologische Gewebe hat.

Anwendungen

-Radio- oder Radiofrequenzwellen werden in Telekommunikation verwendet, da sie Informationen transportieren können. Auch für therapeutische Zwecke zum Erhitzen des Gewebes und zur Verbesserung der Hautstruktur.

-Um Bilder durch Magnetresonanzen zu erhalten, sind auch Radiofrequenzen erforderlich. In der Astronomie untersuchen Radio -Teleskope sie, um die Struktur himmlischer Objekte zu untersuchen.

-Mobiltelefone und Satellitenfernsehen sind zwei Mikrowellenanwendungen. Radar ist eine weitere wichtige Anwendung. Darüber hinaus ist das gesamte Universum in einen Mikrowellenstrahlungshintergrund aus dem Urknall eingetaucht, und die Erkennung dieser Hintergrundstrahlung ist der beste Test zugunsten dieser Theorie.

Das Radar gibt einen Impuls in Richtung eines Objekts aus, das Energie in alle Richtungen verteilt, aber ein Teil wird reflektiert, wodurch Informationen über den Objektort geliefert werden. Quelle: Wikimedia Commons.

-Das sichtbare Licht ist notwendig, da es uns ermöglicht, effektiv mit unserer Umgebung zu interagieren.

-X -Strahlen haben mehrere Anwendungen als diagnostisches Instrument in der Medizin und auch auf Materialwissenschaft, um die Eigenschaften vieler Substanzen zu bestimmen.

-Gammastrahlung aus verschiedenen Quellen wird sowohl als Krebsbehandlung als auch zur Sterilisierung der Nahrung verwendet.

Verweise

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