Електромагнитен спектър

Article on other languages:

• Elektromagnetiese_spektrum
• الطّيف_الكهرومغناطيسي
• Espectru_electromagnéticu
• Elektromagnetni_spektar
• Espectre
• Elektromagnetické_spektrum
• Elektromagnetisk_spektrum
• Elektromagnetisches_Spektrum
• Electromagnetic_spectrum
• Espectro_electromagnético
• Espektro_elektromagnetiko
• Sähkömagneettinen_spektri
• Spectre_électromagnétique
• Espectro_electromagnético
• הספקטרום_האלקטרומגנטי
• विद्युतचुंबकीय_वर्णक्रम
• Spektar_(fizika)
• Spektrum_elektromagnetik
• Spettro_elettromagnetico
• 電磁スペクトル
• 전자기_스펙트럼
• വിദ്യുത്കാന്തിക_വര്‍ണ്ണരാജി
• Spektrum_elektromagnet
• Elektromagnetisch_spectrum
• Det_elektromagnetiske_spekteret
• Elektromagnetisk_spekter
• Espectro_eletromagnético
• Elektromagnetické_spektrum
• Spekter_elektromagnetnega_valovanja
• Spéktrum_éléktromagnétik
• மின்காந்த_நிழற்பட்டை
• สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า
• Elektromanyetik_tayf
• 電磁波譜

	del.icio.us
	Digg
	Furl
	Reddit
	Rojo
	Add to OnlyWire

Електромагнитен спектър се нарича диапазонът (обхватът) на всички възможни електромагнитни излъчвания. Също така под електромагнитен спектър (обикновено - само спектър) на даден обект се разбира обхвата на електромагнитното излъчване, който той излъчва (емисионен спектър), отразява, пропуска или поглъща (абсорбционен спектър).

Той обхваща всички възможни честоти - от радиочестоти от няколко херца (дълговълновата граница на спектъра), до гама лъчите (късовълновата граница на спектъра), покривайки дължини на вълната с размер от хиляди километри до такива, съизмерими с размера на атомите и по-малки. Твърди се, че вълни извън тези граници са рядко срещани, което всъщност не е точно така. Например 22 годишният цикъл на слънчевите петна произвежда лъчение с период 22 години или честота 1,4×10^-9 Hz. Като пример за другата крайност могат да се вземат фотони с произволно висока честота, които може да възникнат при анихилация на електрони с позитрони с достатъчно висока енергия. Фотони с честота 10²⁴ Hz могат да се произведат със съвременни ускорители на частици. В нашата Вселена, границата на късите вълни изглежда е дължината на Планк (виж Единици на Планк), а на дългите вълни е самата Вселена (виж космология), въпреки че спектърът е принципно безкраен.

Електромагнитен спектър

Връзка между енергия, честота и дължина на вълната

Електромагнитните вълни с определена дължина на вълната λ (във вакуум) имат съответна честота ν и енергия на фотона E. Затова електромагнитният спектър може да се опише еднакво добре като функция на коя да е от тези три величини. Връзката между тях се описва с уравненията:

и

където:

• c е скоростта на светлината, c = 299 792 458 m.s^-1 ≈ 300 000 km.s^-1.
• h е Константа на Планк, .

Спектър на различни обекти

Почти всички обекти във Вселената излъчват, отразяват и/или пропускат някаква светлина (едно хипотетично изключение може да бъде тъмната материя). Разпределението на тази светлина в електромагнитния спектър (наричано спектър на обекта) се определя от състава на обекта. Могат да се наблюдават два вида спектър в зависимост от природата на излъчването на обекта:

• Ако спектърът се състои от собственото излъчване на самия обект, той се нарича спектър на излъчване или емисионен спектър.
  • Частен случай на този е спектърът на абсолютно черното тяло.
• Ако спектърът е резултат от облъчването на обекта със светлина, част от която обектът пропуска, а друга поглъща, той се нарича спектър на поглъщане или абсорбционен спектър.

Електромагнитната спектроскопия е раздел от физиката, който се занимава с качественото и/или количествено анализиране на едно вещество по спектъра му.

Радиочестоти

Радиовълните са с дължини на вълната от стотици метри до около 1 милиметър и се излъчват и приемат чрез радиоантени с подходящи размери (според принципа на резонанса). Те служат за предаване на данни, чрез модулация. Телевизията, мобилните телефони, безжичните мрежи, радиолюбителските комуникации се основават на принципа на предаването и приемането на радиовълни.

Микровълни

Свръхвисоките честоти (СВЧ) и ултрависоките честоти на микровълните са след радиовълните в честотната скала. Микровълните са вълни, които са достатъчно къси, за да се осъществи предаването им по тръбовиден (метален) вълновод с подходящ диаметър. Микровълновата енергия се произвежда от електронните лампи клистрон и магнетрон или с полупроводникови диоди като диод на Гън и ИМПАТ диод. Микровълните се абсорбират от молекулите в течности (които имат диполен момент). В микровълновата фурна, този ефект се използва за затопляне на храна. Микровълново лъчение с малък интензитет се използва и при безжичните телекомуникации. Трябва да се отбележи, че обикновената микровълнова фурна може да причини смущения (интерференция) в работата на не добре екранирани електромагнитни устройства като мобилни медицински апарати или евтина потребителска електроника.

Терахерцово излъчване

Това е областта от спектъра на светлината между микровълните и далечното инфрачервено излъчване. Този вълнов обхват е рядко изследван и съществуват едва няколко източника на микровълнова енергия на високочестотния край на честотната лента (подмилиметрови вълни или така наречените терахецови вълни). Практически приложения на тези вълни се появяват едва напоследък - в комуникациите и снемането на образи. Предложен е стандарт за безжични мрежи в обхвата.

Инфрачервено излъчване

Инфрачервената част на електромагнитния спектър покрива обхвата от приблизително 300 GHz (1 mm) до 400 THz (750 nm). Може да се раздели на три части:

• Далечна инфрачервена област, от 300 GHz (1 mm) до 30 THz (10 μm). Долната граница на този обхват може да се класифицира и като микровълни. Това лъчение типично се поглъща от така наречените ротационни преходи на молекулите в газова фаза, от молекулярните движения в течности и от фонони в твърдите тела. Водата в земната атмосфера абсорбира толкова силно в този обхват, че я прави непрозрачна за тези вълни. Има известни обхвати на дължини на вълните обаче ("прозорци") в непрозрачния обхват, които позволяват частично пропускане и могат да се използват в астрономията. Вълновият обхват от приблизително 200 μm до няколко mm е наричан в астрономията подмилиметров обхват.

• Средна инфрачервена област, от 30 до 120 THz (от 10 до 2,5 μm). Горещите тела (черно тяло) излъчват силно в този обхват. Лъчението се абсорбира от молекулните вибрационни преходи, когато отделните атоми в молекулата вибрират около своите равновесни положения. Понякога този обхват се нарича област на отпечатък тъй като абсорбционния спектър на средното инфрачервено лъчение е твърде специфичен за дадено химично съединение.

• Близка инфрачервена област от 120 до 400 THz (от 2500 до 750 nm). Физическите процеси, характерни за този обхват, са подобни на тези при видимата светлина.

Видимо лъчение (светлина)

След инфрачервените лъчи по честота следва видимата светлина. Това е диапазонът, в който Слънцето и звездите излъчват по-голямата част от своето лъчение. Сигурно не е случайно, че човешкото око е чувствително именно към дължините на вълните, които Слънцето излъчва най-интензивно. Видимата светлина (и близкото инфрачервено излъчване) обикновено се абсорбира и излъчва от електроните в молекулите и атомите, които прескачат от едно енергийно ниво към друго. Светлината, която виждаме с очите си, е наистина много малка част от електромагнитния спектър. Небесната дъга например нагледно показва оптичната (видимата) част на електромагнитния спектър. Ако можеха да се видят, инфрачервените лъчи щяха да са разположени след червеното на дъгата, а ултравиолетовите - преди виолетовия край.

Ултравиолетова светлина

Следващото лъчение след видимата светлина по честота е ултравиолетовото (англ. UV). Това е излъчване, чиято дължина на вълната е по-къса от дъължината на вълната на виолетовия край на видимия спектър.

Бидейки високоенергийно, УВ излъчването е в състояние да разкъсва химичните връзки и така да прави молекулите необичайно реактивни (йонизация), като най-общо променя взаимното им поведение. Изгарянето на човешката кожа на слънце например се причинява от разрушителните ефекти на УВ лъчение върху клетките на кожата, което може да причини дори и рак в случай, че лъчението повреди сложните ДНК молекули в клетките (УВ радиацията е доказан мутаген). Слънцето излъчва голямо количество УВ лъчение, което бързо би могло да превърне Земята в безплодна пустиня, ако по-голямата част от това излъчване не се поглъщаше от атмосферния озонов слой преди да достигне Земята.

Рентгенови лъчи

След УВ идват рентгеновите лъчи. Твърдите рентгенови лъчи са с по-къси дължини на вълните от меките. Рентгеновите лъчи се използват за избирателно гледане през дадени обекти (тъкани), както и във високоенергийната физика и астрономия. Неутронните звезди и прирастните дискове около черните дупки излъчват рентгенови лъчи, които позволяват изучаването им.

Гама лъчи

След твърдите рентгенови лъчи идват гама лъчите. Това са високоенергийни фотони, които се генерират при радиоктивен разпад или други реакции с елементарни частици. Те са полезни на астрономите при изучаването на високоенергийни обекти или региони и намират приложение във физиката поради високопроникващата им способност и добиването им от радиоизотопи.

Пояснителна илюстрация на електромагнитния спектър

За отбелязване е, че между видовете електромагнитно излъчване няма точно определени граници. Някои дължини на вълните принадлежат едновременно на две области на спекъра. Например червената светлина наподобява инфрачервеното излъчване, при това тя може да въздействува върху някои химически връзки.

Вижте също

• Електромагнитна спектроскопия
• Представки SI
• Електронволт
• Слънчево излъчване

Външни препратки

Радиовълни, честоти и обхвати

Тази страница частично или изцяло представлява превод на страницата „Electromagnetic Spectrum“ в Уикипедия на английски. Оригиналният текст, както и този превод, са защитени от Лиценза за свободна документация на ГНУ. Прегледайте историята на редакциите на оригиналната страница, както и преводната страница, за да видите списъка на съавторите.