Elektromagnetiska spektrumfunktioner, band, applikationer

han elektromagnetiskt spektrum Den består av ett ordnat arrangemang av alla våglängder för elektromagnetiska vågor, som antar något positivt värde, utan någon begränsning. Det är uppdelat i 7 sektioner, bland vilka synligt ljus ingår.

Vi är bekanta med frekvenserna för synligt ljus när vi ser regnbågen, där varje färg motsvarar en annan våglängd: röd är den längsta och den kortaste violetta.

Elektromagnetiskt spektrum. Observera att frekvensen (och med den energin) ökar från vänster till höger i detta schema. André Oliva / Public Domain

Den synliga ljusrankningen upptar knappt ett mycket kort område i spektrumet. De andra regionerna, som vi inte kan se, är radiovågor, mikrovågsugn, infraröd, ultraviolett, röntgen och gammastrålar.

Regionerna upptäcktes inte samtidigt, men vid olika tidpunkter. Till exempel förutsågs förekomsten av radiovågor 1867 av James Clerk Maxwell och år senare, 1887, producerade Heinrich Hertz dem för första gången i deras laboratorium, så de kallas Hertzian Waves.

De kan alla interagera med materien, men på olika sätt beroende på den energi de bär. Å andra sidan är de olika regionerna i det elektromagnetiska spektrumet inte skarpt definierat, för i själva verket är gränserna diffusa.

[TOC]

Band

Elektromagnetiska spektrumband. Tatoute och Phroood/CC BY-SA (http: // Creativecommons.Org/licenser/BY-SA/3.0/)

Gränserna mellan de olika regionerna i det elektromagnetiska spektrumet är ganska diffus. Det handlar inte om naturliga uppdelningar, i själva verket är spektrumet ett kontinuum.

Separationen i band eller områden tjänar dock till att bekvämt karakterisera spektrumet enligt dess egenskaper. Vi kommer att börja vår beskrivning med radiovågor, vars våglängder är större.

Radiovågor

De lägsta frekvenserna har ett intervall runt 10⁴ Hz, som i sin tur motsvarar de längsta våglängderna, vanligtvis storleken på en byggnad. Radio AM, FM och Citizen Band använder vågor i detta sortiment, liksom VHF och UHF TV -sändningar.

Det kan tjäna dig: Gemine: Origins, Egenskaper och hur man observerar dem

För kommunikationsändamål användes radiovågor först omkring 1890, när Guglielmo Marconi uppfann radioen.

Eftersom frekvensen för radiovågor är lägre har de inga joniserande effekter på saken. Detta innebär att radiovågor saknar tillräcklig energi för att utvisa elektroner från molekylerna, men föremålens temperatur ökar när man höjer molekylens vibration.

Mikrovågsugn

Mikrovågsvåglängden är i ordning av centimetern och upptäcktes också först av Heinrich Hertz.

De har tillräckligt med energi för att värma maten, som i större eller mindre utsträckning innehåller vatten. Vatten är en polär molekyl, vilket innebär att även om det är elektriskt neutralt, är negativa och positiva belastningar något separerade och bildar en elektrisk dipol.

När mikrovågor, som är elektromagnetiska fält, påverkar en dipol, producera moment som sätter dem att rotera för att anpassa dem till fältet. Rörelsen översätter till energi som sträcker sig genom mat och har effekten av att värma den.

Infraröd

Denna del av det elektromagnetiska spektrumet upptäcks av William Herschel i början av 1800 -talet och har en lägre frekvens än för synligt ljus, men större än mikrovågsugn.

Våglängden för det infraröda spektrumet (under rött) är jämförbar med spetsen på en nål, därför är det en mer energilstrålning än mikrovågsugn.

En bra del av solstrålningen kommer vid dessa frekvenser. Alla föremål avger en viss mängd infraröd strålning, ännu mer om de är heta, till exempel kökspisar och heta djur. Det är osynligt för människor, men vissa rovdjur skiljer den infraröda utsläppet från sitt byte, vilket ger dem fördel i jakt.

Kan tjäna dig: Vad sägs om energin i materialen?

Synlig

Det är den del av spektrumet som vi kan upptäcka med våra ögon, mellan 400 och 700 nanometer (1 nanometer, förkortad nm Det är 1 × 10^-9 m) våglängd.

Vitt ljus innehåller en blandning av alla våglängder, som vi kan se separat när det görs av ett prisma. Vattendropparna uppför sig ibland som prismor och det är därför vi kan se regnbågens färger.

Regnbågens färger representerar olika våglängder för synligt ljus. Källa: Pixabay.

Våglängderna för de färger vi ser i nanometrar är:

-Röd: 700-620

-Orange: 620-600

-Gul: 600-580

-Grön: 580-490

-Blå: 490-450

-Violet: 450-400

Ultraviolett

Det är en mer energiområd än synligt ljus, med våglängder utöver violetta, det vill säga mer än 450 nm.

Vi kan inte se det, men i strålningen som kommer från solen är det mycket. Och eftersom den har större energi än den synliga delen, interagerar denna strålning mycket mer med materien, vilket orsakar skador på många biologiska betydelsermolekyler.

Ultravioletta strålar upptäcktes strax efter infraröd, även om de i början kallades "kemiska strålar", eftersom de reagerar med ämnen som silverklorid.

Röntgenstrålar

De upptäcktes av Wilhelm Roentgen 1895 medan de experimenterade accelererande elektroner (katodstrålar) riktade mot ett mål. Han kunde inte förklara deras ursprung och kallade dem x -strålar.

Det är en mycket energi- och våglängdstrålning som är jämförbar med atomens storlek, som kan korsa ogenomskinliga kroppar och producera bilder som röntgenbilder.

Röntgenbilder erhålls av X -Rays: Källa: Pixabay.

Eftersom de har mer energi kan de interagera med materien genom att extrahera elektroner från molekylerna, därför är de kända med namnet på joniserande strålning.

Gammastrålar

Detta är den mest energistrålningen av alla, med våglängder i ordningen av en atomkärna. Det förekommer ofta, eftersom det släpps ut av radioaktiva element när de avvisar mot mer stabila kärnor.

Det kan tjäna dig: Grashof Law: Cases, Mekanismer, exempel, applikationer

I universum finns det källor till Gamma Ray i explosionerna av Supernova, liksom mystiska föremål bland vilka klick, svarta hål och neutronstjärnor.

Jordens atmosfär skyddar planeten från dessa mycket joniserande strålningar som kommer från universum, och att på grund av deras stora energi har en skadlig effekt på biologisk vävnad.

Ansökningar

-Radio- eller radiofrekvensvågor används i telekommunikation, eftersom de kan transportera information. Också för terapeutiska ändamål för att värma vävnaderna och förbättra hudstrukturen.

-För att få bilder med magnetiska resonanser krävs också radiofrekvalt. I astronomi använder radioteleskop dem för att studera strukturen för himmelobjekt.

-Mobiltelefoner och satellit -tv är två mikrovågsapplikationer. Radar är en annan viktig applikation. Dessutom är hela universum nedsänkt i en mikrovågsstrålningsbakgrund, från Big Bang, detekteringen av denna bakgrundsstrålning är det bästa testet till förmån för denna teori.

Radaren avger en puls mot ett objekt, som sprider energi i alla riktningar, men en del återspeglas, vilket ger information om objektplatsen. Källa: Wikimedia Commons.

-Det synliga ljuset är nödvändigt eftersom det gör att vi kan interagera effektivt med vår miljö.

-X -Rays har flera applikationer som ett diagnostiskt verktyg inom medicin och även på materialvetenskapsnivå för att bestämma egenskaperna hos många ämnen.

-Gamma -strålning från olika källor används som cancerbehandling samt för att sterilisera mat.

Referenser

1. Giambattista, a. 2010. Fysik. Andra upplagan. McGraw Hill.
2. Giancoli, D.  2006. Fysik: Principer med applikationer. Sjätte. Ed Prentice Hall.
3. Rex, a. 2011. Fysikens grunder. Pearson.
4. Serway, R. 2019. Fysik för vetenskap och teknik. 10: e. Utgåva. Volym 2. Häck.
5. Shipman, J. 2009. En introduktion till fysisk vetenskap. Tolfte upplagan. Brooks/Cole, Cengage Editions.