ηλεκτρομαγνητικό φάσμα

Εξηγούμε τι είναι το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα, σε ποιες περιοχές χωρίζεται, σε τι χρησιμοποιείται και πώς ανακαλύφθηκε.

Το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα μπορεί να χωριστεί σε περιοχές με βάση το μήκος κύματος τους.

Τι είναι το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα;

Το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα είναι η κατανομή του ενέργειες της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Μπορεί να εκφραστεί με όρους ενέργειας, αν και πιο συχνά γίνεται ως προς το μήκος κύματος και τις συχνότητες της ακτινοβολίας. Κυμαίνεται από ακτινοβολία με μικρότερο μήκος κύματος (ακτίνες γάμμα) έως ακτινοβολίες με μεγαλύτερο μήκος κύματος (ραδιοκύματα).

Αποτελείται από διάφορες υποπεριοχές ή τμήματα, τα όρια των οποίων δεν είναι πλήρως καθορισμένα και τείνουν να επικαλύπτονται. Κάθε ζώνη του φάσματος διακρίνεται από τις άλλες ως προς τη συμπεριφορά των κυμάτων της κατά την εκπομπή, τη μετάδοση και την απορρόφηση, καθώς και στις πρακτικές εφαρμογές της.

Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα είναι δονήσεις του ηλεκτρικά πεδία Υ μαγνητικός που μεταφέρουν ενέργεια. Είναικυματιστά διαδίδονται στο κενό με ταχύτητα του φωτός.

Όταν μιλάμε για το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα ενός αντικειμένου, αναφερόμαστε στα διαφορετικά μήκη κύματος που εκπέμπει (ονομάζεται φάσμα εκπομπής) ή απορροφά (ονομάζεται φάσμα απορρόφησης), δημιουργώντας έτσι μια κατανομή ενέργειας με τη μορφή ενός συνόλου ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων.

Τα χαρακτηριστικά αυτής της κατανομής εξαρτώνται από τοσυχνότητα ή το μήκος κύματος των ταλαντώσεων, καθώς και την ενέργειά τους. Οι τρεις ποσότητες συνδέονται μεταξύ τους: ένα δεδομένο μήκος κύματος αντιστοιχεί σε α συχνότητα και μια ορισμένη ενέργεια. Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα μπορούν να συσχετιστούν με ένα σωματίδιο που ονομάζεται φωτόνιο.

Το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα ανακαλύφθηκε ως αποτέλεσμα τουπειράματα και τις συνεισφορές του Βρετανού James Maxwell, ο οποίος ανακάλυψε την παρουσία ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων και επισημοποίησε τις εξισώσεις της μελέτης του (γνωστές ως εξισώσεις Maxwell).

Περιοχές του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος

Το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα, κατ' αρχήν, είναι πρακτικά άπειρο (για παράδειγμα, το μεγαλύτερο μήκος κύματος θα ήταν το μέγεθος του σύμπαντος) και συνεχές, αλλά μέχρι στιγμής μπορέσαμε να γνωρίζουμε μερικές από τις περιοχές του, γνωστές ως ζώνες ή τμήματα. Αυτά είναι, από το μικρότερο στο μεγαλύτερο:

  • Ακτίνες γάμμα. Με μήκος κύματος μικρότερο από 10-11 μέτρα (m) και συχνότητα μεγαλύτερη από 1019.
  • Ακτίνες Χ. Με μήκος κύματος μικρότερο από 10-8 m και συχνότητα μεγαλύτερη από 1016.
  • Ακραία υπεριώδη ακτινοβολία. Με μήκος κύματος μικρότερο από 10-8 m και συχνότητα μεγαλύτερη από 1,5 × 1015.
  • Κοντά στην υπεριώδη ακτινοβολία. Με μήκος κύματος μικρότερο από 380 × 10-9 m και συχνότητα μεγαλύτερη από 7,89 × 1014.
  • Ορατό φάσμα φωτός. Με μήκος κύματος μικρότερο από 780 × 10-9 m και συχνότητα μεγαλύτερη από 384 × 1012.
  • Κοντά στο υπέρυθρο. Με μήκος κύματος μικρότερο από 2,5 × 10-6 m και συχνότητα μεγαλύτερη από 120 × 1012.
  • Μεσαίο υπέρυθρο. Με μήκος κύματος μικρότερο από 50 × 10-6 m και συχνότητα μεγαλύτερη από 6 × 1012.
  • Μακριά υπέρυθρες ή υποχιλιοστά. Με μήκος κύματος μικρότερο από 350 × 10-6 m και συχνότητα μεγαλύτερη από 300 × 109.
  • Ακτινοβολία μικροκυμάτων. Με μήκος κύματος μικρότερο από 10-2 m και συχνότητα μεγαλύτερη από 3 × 108.
  • Ραδιοκύματα εξαιρετικά υψηλής συχνότητας. Με μήκος κύματος μικρότερο από 1 m και συχνότητα μεγαλύτερη από 300 × 106.
  • Ραδιοκύματα πολύ υψηλής συχνότητας. Με μήκος κύματος μικρότερο από 100 m, συχνότητα μεγαλύτερη από 30 × 106 Hz.
  • Σύντομο ραδιοκύμα. Με μήκος κύματος μικρότερο από 180 m και συχνότητα μεγαλύτερη από 1,7 × 106.
  • Μέσο ραδιοκύμα. Με μήκος κύματος μικρότερο από 650 m και συχνότητα μεγαλύτερη από 650 × 103 Hz.
  • Μακρύ ραδιοκύμα. Με μήκος κύματος μικρότερο από 104 m και συχνότητα μεγαλύτερη από 30 × 103.
  • Ραδιοκύμα πολύ χαμηλής συχνότητας. Με μήκος κύματος μεγαλύτερο από 104 m, συχνότητα μικρότερη από 30 × 103 Hz.

Οι περιοχές του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος είναι οι ακτίνες γάμμα, οι ακτίνες Χ, η υπεριώδης ακτινοβολία, το ορατό φάσμα, τα μικροκύματα και η ραδιοσυχνότητα.

Χρήσεις του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος

Οι ακτίνες Χ χρησιμοποιούνται στην ιατρική για να κοιτάξουν μέσα στο σώμα.

Οι χρήσεις του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος μπορεί να είναι πολύ διαφορετικές. Για παράδειγμα:

  • Κύματα ραδιοσυχνοτήτων. Χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση πληροφοριών μέσω του αέρα, όπως ραδιοφωνικές εκπομπές, τηλεόραση ή Διαδίκτυο Wifi.
  • Τα μικροκύματα. Χρησιμοποιούνται επίσης για τη μετάδοση πληροφοριών, όπως σήματα κινητών τηλεφώνων (κινητά) ή κεραίες μικροκυμάτων. Χρησιμοποιείται επίσης από τους δορυφόρους ως μηχανισμός μετάδοσης πληροφοριών στο έδαφος. Και σερβίρουν, ταυτόχρονα, για να ζεστάνουν φαγητό σε φούρνο μικροκυμάτων.
  • Υπεριωδης ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ. Εκδίδεται από την Ήλιος και απορροφάται από το φυτά για το φωτοσύνθεση, καθώς και για το δέρμα μας όταν μαυρίζουμε. Τροφοδοτεί επίσης τους σωλήνες φθορισμού και επιτρέπει την ύπαρξη εγκαταστάσεων όπως σολάριουμ.
  • Υπέρυθρη ακτινοβολία. Είναι αυτός που μεταδίδει το θερμότητα από τον Ήλιο στον πλανήτη μας, από μια φωτιά στα αντικείμενα γύρω του ή από μια θερμάστρα μέσα στα δωμάτιά μας.
  • Το φάσμα του ορατού φωτός. Κάνει τα πράγματα ορατά. Επιπλέον, μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για άλλους οπτικούς μηχανισμούς όπως το κινηματογράφος, φακούς κ.λπ.
  • Οι ακτίνες Χ χρησιμοποιούνται στην ιατρική για τη λήψη οπτικών εντυπώσεων από το εσωτερικό του σώματός μας, καθώς και από το δικό μας οστά, ενώ οι πολύ πιο βίαιες ακτίνες γάμμα χρησιμοποιούνται ως μορφή ακτινοθεραπείας ή θεραπείας καρκίνου, καθώς καταστρέφουν το DNA απο κύτταρα που αναπαράγονται εκτός λειτουργίας.

Σημασία του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος

Στον σύγχρονο κόσμο, το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα είναι βασικό στοιχείο για τις τηλεπικοινωνίες και τη μετάδοση πληροφοριών. Είναι επίσης απαραίτητο σε εξερευνητικές τεχνικές (τύπος ραντάρ / σόναρ) του εξωτερικού διαστήματος ως ένας τρόπος κατανόησης μακρινών αστρονομικών φαινομένων στο καιρός και το χώρος.

Έχει διάφορες ιατρικές και πρακτικές εφαρμογές που είναι επίσης μέρος αυτού που θεωρούμε σήμερα ως ποιότητα ζωής. Γι' αυτό η χειραγώγησή του είναι, χωρίς αμφιβολία, μια από τις μεγάλες ανακαλύψεις της ανθρωπότητας.

!-- GDPR -->