ЕЛЕКТРОМАГНЕТНИ СПЕКТАР: КАРАКТЕРИСТИКЕ, ОПСЕЗИ, АПЛИКАЦИЈЕ - ФИЗИЧКИ - 2025

Електромагнетног спектра се састоји од наредио аранжмана свих таласних дужина електромагнетних таласа, који преузима никакву позитивну вредност, без икаквих ограничења. Подељен је у 7 делова, укључујући видљиву светлост.

Познати смо фреквенцијама видљиве светлости када видимо дугу, којој свака боја одговара различитој таласној дужини: црвена је најдужа, а љубичаста најкраћа.

Електромагнетног спектра. Имајте на уму да се фреквенција (а са њом и енергија) повећава са леве на десно у овој шеми. Андре Олива / Публиц домаин

Распон видљиве светлости заузима само врло кратко подручје спектра. Остале области које не можемо видети су радио таласи, микроталаси, инфрацрвени, ултраљубичасти, рендгенски и гама зраци.

Региони нису откривени истовремено, али у различито време. На пример, постојање радио таласа је 1867. године предвидио Јамес Цлерк Маквелл, а годинама касније, 1887. године, Хеинрицх Хертз их је први пут произвео у својој лабораторији, због чега их зову херцзијски таласи.

Сви су способни да комуницирају са материјом, али на различите начине, у зависности од енергије коју носе. С друге стране, различити региони електромагнетног спектра нису оштро дефинисани, јер су у ствари границе нејасне.

Групе

Траке електромагнетног спектра. Татоуте и Пхроод / ЦЦ БИ-СА (хттп://цреативецоммонс.орг/лиценсес/би-са/3.0/)

Границе између различитих подручја електромагнетног спектра су прилично нејасне. То нису природне поделе, у ствари спектар је континуитет.

Међутим, одвајање у опсеге или зоне служи за прикладно карактеризацију спектра у складу са његовим својствима. Наш ћемо опис започети радио таласима, чија је таласна дужина дужа.

Радио таласи

Најниже фреквенције имају распон око 10 ⁴ Хз, што заузврат одговара најдужим таласним дужинама, обично величини зграде. АМ, ФМ и грађани користе радио валове у овом распону, као и ВХФ и УХФ телевизијске емисије.

Ради комуникације, радио таласи су први пут коришћени око 1890., када је Гуглиелмо Марцони изумио радио.

Како је фреквенција радио таласа нижа, они не делују јонизујуће на материју. То значи да радио таласима недостаје довољно енергије да избацују електроне из молекула, али они повећавају температуру објеката повећавајући вибрацију молекула.

Микроталасна пећница

Таласна дужина микроталаса је редослед центиметара, а први их је открио и Хеинрицх Хертз.

Имају довољно енергије за загревање хране, која у већој или мањој мери садржи воду. Вода је поларни молекул, што значи да иако је електрично неутралан, негативни и позитивни набоји су мало раздвојени, формирајући електрични дипол.

Када микроталаси, који су електромагнетна поља, ударе у диполе, стварају се обртни моменти који их чине да се окрећу како би их ускладили са пољем. Покрет се претвара у енергију која се шири кроз храну и има ефекат загревања.

Инфрацрвени

Овај део електромагнетног спектра открио је Виллиам Херсцхел почетком 19. века и има нижу фреквенцију од видљиве светлости, али већу од микроталаса.

Таласна дужина инфрацрвеног спектра (испод црвене) упоредива је са врхом игле, стога је енергетски зрачење више од микроталаса.

Велики део сунчевог зрачења долази на тим фреквенцијама. Било који предмет емитује одређену количину инфрацрвеног зрачења, посебно ако је вруће, попут кухињских пламеника и топлокрвних животиња. Људима је то невидљиво, али неки грабежљивци разликују инфрацрвену емисију од свог плена, што им даје предност у лову.

Видљиво

То је део спектра који можемо открити својим очима, између 400 и 700 нанометара (1 нанометар, скраћено нм је 1 × 10 ^-9 м) таласне дужине.

Бијело свјетло садржи мјешавину свих таласних дужина које можемо засебно видјети када прођемо кроз призму. Кишне капи се у облацима понекад понашају као призме, тако да можемо видети боје дуге.

Боје дуге представљају различите таласне дужине видљиве светлости. Извор: Пикабаи.

Таласне дужине боја које видимо у нанометарима су:

-Црвено: 700–620

-Наранџасти: 620–600

-Јеле: 600–580

-Зрна: 580–490

-Цвет: 490–450

-Виолет: 450–400

Ултраљубичасто

То је енергичније подручје од видљиве светлости, таласне дужине веће од љубичасте, односно веће од 450 нм.

Не можемо га видети, али зрачење које долази од Сунца је врло велико. И пошто има већу енергију од видљивог дела, то зрачење много више делује са материјом, узрокујући оштећење многих молекула биолошке важности.

Ултраљубичасте зраке откривене су убрзо након инфрацрвених зрака, иако су их у почетку називали „хемијски зраци“, јер реагују са супстанцама као што је сребрни хлорид.

Кс-зраци

Открио их је Вилхелм Роентген 1895. године експериментишући са убрзавајућим електронима (катодним зрацима) усмереним на мету. Не може објаснити одакле долазе, назвао их је рендгенима.

То је високоенергетско зрачење са таласном дужином упоредивом са величином атома, способно да пролази кроз непрозирна тела и ствара слике као на рендгенским зрацима.

Радиографски снимци се добијају коришћењем рендгенских зрака: Извор: Пикабаи.

Како имају више енергије, могу комуницирати са материјом извлачећи електроне из молекула, отуда су познати и по називу јонизујуће зрачење.

Гама зраци

Ово је најенергичније зрачење од свих, са таласним дужинама у редоследу атомског језгра. У природи се често појављује, јер га емитују радиоактивни елементи како пропадају у стабилнија језгра.

У свемиру постоје извори гама зрака у експлозијама супернове, као и мистериозни објекти међу којима су пулсари, црне рупе и неутронске звезде.

Земљина атмосфера штити планету од ових врло јонизујућих зрачења која долазе из свемира, а због велике енергије имају штетан утицај на биолошко ткиво.

Апликације

-Радио таласи или радио фреквенције се користе у телекомуникацијама јер су у стању да преносе информације. Такође у терапеутске сврхе за загревање ткива и побољшање текстуре коже.

-За добијање слика магнетне резонанце такође су потребне радиофреквенције. У астрономији, радио-телескопи их користе за проучавање структуре небеских објеката.

-Целл телефони и сателитска телевизија су двије апликације микроталаса. Радар је још једна важна апликација. Даље, читав свемир је уроњен у позадину микроталасног зрачења, која потиче из Великог праска, а детекција наведеног позадинског зрачења најбољи је доказ у прилог овој теорији.

Радар емитује импулс ка објекту, који распршује енергију у свим смеровима, али део се рефлектује, доносећи информације о локацији објекта. Извор: Викимедиа Цоммонс.

-Визглед светлости је неопходан јер нам омогућава ефикасну интеракцију са околином.

-Кс зраке имају вишеструку примену као дијагностички алат у медицини, али и на нивоу науке о материјалима, како би одредили карактеристике многих супстанци.

-Гамино зрачење из различитих извора користи се као лек против рака, као и за стерилизацију хране.

Референце

1. Гиамбаттиста, А. 2010. Физика. Друго издање. МцГрав Хилл.
2. Гианцоли, Д. 2006. Физика: принципи примјене. 6. Ед Прентице Халл.
3. Рек, А. 2011. Основе физике. Пеарсон.
4. Серваи, Р. 2019. Физика за науку и инжењерство. 10тх. Едитион. Волуме 2. Ценгаге.
5. Схипман, Ј. 2009. Увод у физичке науке. Дванаесто издање. Броокс / Цоле, издања у регистру.