Що таке електромагнітне випромінювання:
Електромагнітне випромінювання - це форма енергії, яку випромінюють рухомі заряджені частинки. Це результат поширення електромагнітних хвиль, віддаляючись від джерела їх походження, подібно потоку фотонів.
Класифікація спектру електромагнітного випромінювання
Усі електромагнітні випромінювання складають електромагнітний спектр, який класифікується залежно від характеристик хвиль, що його складають:
Радіохвилі
Радіохвилі - це різновид електромагнітного випромінювання з довжинами хвиль в електромагнітному спектрі, що перевищує інфрачервоне світло. Він має частоти від 300 гігагерц (ГГц) до 3 кілогерц (кГц), довжини хвиль від 1 мм до 100 км і рухаються зі швидкістю світла.
Штучні радіохвилі використовуються для зв'язку, радарів та інших навігаційних систем, супутникового зв'язку та комп’ютерних мереж.
Мікрохвильова піч
Мікрохвилі, що використовуються в духовках для нагрівання їжі, складають хвилі 2,45 ГГц, які утворюються при прискоренні електронів. Ці мікрохвилі індукують електричне поле в печі, де молекули води та інші компоненти їжі, намагаючись зорієнтуватися в цьому електричному полі, поглинають енергію та підвищують її температуру.
Сонце випромінює мікрохвильове випромінювання, яке блокується атмосферою Землі. Космічне мікрохвильове фонове випромінювання (CMBR) Космічний мікрохвильовий фон Радіатон) - мікрохвильове випромінювання, яке поширюється через Всесвіт і є однією з основ, що підтримують теорію походження Всесвіту великим вибухом або теорією великий вибух.
Інфрачервоне світло
Інфрачервоне світло - це електромагнітне випромінювання з довжинами хвиль, що перевищують видиме світло: від 0,74 мкм до 1 мм. Частота цього випромінювання становить від 300 ГГц до 400 терагерц (ТГц). Ці випромінювання включають більшу частину теплового випромінювання, що випромінюється предметами. Інфрачервоне світло, випромінюване Сонцем, відповідає 49% потепління Землі.
Видиме світло
Світло - це електромагнітне випромінювання, яке людина сприймає за допомогою зору. Довжини хвиль видимого світла становлять від 390 до 750 нм, і кожен спектральний колір розташований у вузькій смузі довжин.
| Колір | Довжина хвилі |
|---|---|
| фіолетовий | 380-450 нм |
| Синій | 450-495 нм |
| Зелений | 495-570 нм |
| Жовтий | 570-590 нм |
| Помаранчевий | 590-620 нм |
| Червоний | 620-750 нм |
Ультрафіолетове світло
Ультрафіолетове (УФ) світло - це електромагнітне випромінювання, яке отримує цю назву, оскільки воно має частоти хвиль більші за колір, який люди ідентифікують як фіолетовий. Він знаходиться в діапазоні довжин хвиль від 10 до 400 нм і при енергії фотонів від 3 електрон-вольт (еВ) до 124 еВ. УФ-світло невидиме для людини, але багато тварин, такі як комахи та птахи, можуть його сприймати.
Сонячне УФ-випромінювання зазвичай поділяється на три категорії, від найнижчої до найвищої енергії:
- УФ-А: довжина хвилі між 320-400 нм
- УФ-В: довжина хвилі між 290-320 нм
- УФ-С: довжина хвилі від 220-290 нм.
Більша частина сонячного УФ-випромінювання, яке потрапляє на Землю, є УФ-А, інше випромінювання поглинається озоном в атмосфері.
Рентген
Рентген - це електромагнітне випромінювання з більшою енергією, ніж УФ-випромінювання, і коротшою довжиною хвилі, між 0,01 і 10 нм. Їх відкрив Вільгельм Рентген наприкінці 19 століття.
Гамма-промені
Гамма-промені - це електромагнітне випромінювання з найбільшою енергією, вище 100 кеВ, з довжиною хвилі менше 10 пікометрів (1 х 10-13 м). Вони випромінюються ядром і зустрічаються в природі в радіоізотопах.
Вплив електромагнітного випромінювання
Люди оточені випромінюванням, що надходить ззовні, про яке ми усвідомлюємо лише те випромінювання, яке ми сприймаємо за допомогою органів чуття: наприклад, світло та тепло.
Випромінювання можна класифікувати на іонізуючі та неіонізуючізалежно від їх здатності іонізувати речовини, через які вони проходять. Таким чином, гамма-промені іонізуються завдяки високому енергетичному рівню, тоді як радіохвилі є неіонізуючими.
Більшість ультрафіолетових випромінювань є неіонізуючими, але все УФ-випромінювання має шкідливий вплив на органічні речовини. Це пов’язано з силою УФ-фотона змінювати хімічні зв’язки в молекулах.
Висока доза рентгенівського випромінювання за короткий проміжок часу викликає променеву хворобу, тоді як низькі дози збільшують ризик променевого раку.
Застосування електромагнітного випромінювання
Дія електромагнітного випромінювання необхідна для життя на планеті Земля. Суспільство, яким ми його знаємо сьогодні, ґрунтується на технологічному використанні електромагнітного випромінювання.
Радіо
AM радіохвилі використовуються в комерційних передачах радіосигналу на частоті 540-1600 кГц. Метод розміщення інформації в цих хвилях - метод модульованої амплітуди, тому він називається АМ. Несуча хвиля, яка має базову частоту радіостанції (наприклад, 1450 кГц), змінюється або модулюється в амплітуді звуковим сигналом. Отримана хвиля має постійну частоту, тоді як амплітуда змінюється.
FM-радіохвилі варіюються від 88 до 108 МГц, і, на відміну від AM-станцій, метод передачі на FM-станціях полягає в частотній модуляції. У цьому випадку хвиля носія інформації зберігає свою амплітуду постійною, але частота змінюється. Отже, дві FM-радіостанції не можуть бути на відстані менше 0,020 МГц.
Діагностика та терапія
Медицина - одна з галузей, яка отримує найбільшу користь від використання технологій, заснованих на електромагнітному випромінюванні. У низьких дозах рентген є ефективним для рентгенографії, де м’які тканини можна відрізнити від твердих тканин. З іншого боку, іонізуюча здатність рентгенівських променів використовується при лікуванні раку для знищення злоякісних клітин при радіотерапії.
Бездротовий зв’язок
Найпоширеніші бездротові технології використовують радіо- чи інфрачервоні сигнали; з інфрачервоними хвилями відстань коротка (пульт дистанційного керування телевізором), тоді як радіохвилі досягають великих відстаней.
Термографія
За допомогою інфрачервоного випромінювання можна визначити температуру об’єктів. Термографія - це технологія, яка дозволяє дистанційно визначати температуру об’єктів за допомогою інфрачервоного випромінювання. Ця технологія широко використовується у військово-промисловій галузі.
Радар
Радар, розроблений у Другій світовій війні, є загальним застосуванням мікрохвиль. Виявляючи мікрохвильове відлуння, радіолокаційні системи можуть визначати відстані об’єктів.
- Електромагнетизм
- Електромагнітна хвиля.
