- Bands
- Radiowellen
- Mikrowelle
- Infrarot
- Sichtbar
- Ultraviolett
- Röntgenstrahlen
- Gamma Strahlen
- Anwendungen
- Verweise
Das elektromagnetische Spektrum besteht aus der geordneten Anordnung aller Wellenlängen elektromagnetischer Wellen, die ohne Einschränkung einen positiven Wert annehmen. Es ist in 7 Abschnitte unterteilt, einschließlich sichtbarem Licht.
Wir kennen die Frequenzen des sichtbaren Lichts, wenn wir den Regenbogen sehen, bei dem jede Farbe einer anderen Wellenlänge entspricht: Rot ist die längste und Violett die kürzeste.
Elektromagnetisches Spektrum. Beachten Sie, dass die Frequenz (und damit die Energie) in diesem Schema von links nach rechts zunimmt. André Oliva / Public Domain
Der sichtbare Lichtbereich nimmt nur einen sehr kurzen Bereich des Spektrums ein. Die anderen Regionen, die wir nicht sehen können, sind Radiowellen, Mikrowellen, Infrarot, Ultraviolett, Röntgenstrahlen und Gammastrahlen.
Die Regionen wurden nicht zur gleichen Zeit, sondern zu unterschiedlichen Zeiten entdeckt. Zum Beispiel wurde die Existenz von Radiowellen 1867 von James Clerk Maxwell vorhergesagt und Jahre später, 1887, produzierte Heinrich Hertz sie zum ersten Mal in seinem Labor, weshalb sie Hertzsche Wellen genannt werden.
Alle sind in der Lage, mit Materie zu interagieren, jedoch auf unterschiedliche Weise, abhängig von der Energie, die sie tragen. Andererseits sind die verschiedenen Bereiche des elektromagnetischen Spektrums nicht scharf definiert, da die Grenzen tatsächlich unscharf sind.
Bands
Bänder des elektromagnetischen Spektrums. Tatoute und Phrood / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)
Die Grenzen zwischen den verschiedenen Bereichen des elektromagnetischen Spektrums sind ziemlich unscharf. Dies sind keine natürlichen Unterteilungen, sondern das Spektrum ist ein Kontinuum.
Die Trennung in Bänder oder Zonen dient jedoch dazu, das Spektrum bequem nach seinen Eigenschaften zu charakterisieren. Wir beginnen unsere Beschreibung mit Radiowellen, deren Wellenlängen länger sind.
Radiowellen
Die niedrigsten Frequenzen haben einen Bereich um 10 4 Hz, was wiederum den längsten Wellenlängen entspricht, typischerweise der Größe eines Gebäudes. AM, FM und das Bürgerbandradio verwenden Wellen in diesem Bereich sowie UKW- und UHF-Fernsehsendungen.
Zu Kommunikationszwecken wurden um 1890 erstmals Funkwellen eingesetzt, als Guglielmo Marconi das Radio erfand.
Da die Frequenz der Radiowellen geringer ist, haben sie keine ionisierenden Auswirkungen auf die Materie. Dies bedeutet, dass Radiowellen nicht genügend Energie haben, um Elektronen aus Molekülen auszustoßen, aber sie erhöhen die Temperatur von Objekten, indem sie die Schwingung der Moleküle erhöhen.
Mikrowelle
Die Wellenlänge von Mikrowellen liegt in der Größenordnung von Zentimetern und sie wurden auch zuerst von Heinrich Hertz nachgewiesen.
Sie haben genug Energie, um Lebensmittel zu erhitzen, die mehr oder weniger Wasser enthalten. Wasser ist ein polares Molekül, was bedeutet, dass die negativen und positiven Ladungen, obwohl es elektrisch neutral ist, leicht getrennt sind und einen elektrischen Dipol bilden.
Wenn Mikrowellen, die elektromagnetische Felder sind, auf einen Dipol treffen, erzeugen sie Drehmomente, die sie drehen lassen, um sie mit dem Feld auszurichten. Die Bewegung führt zu Energie, die sich in der Nahrung ausbreitet und diese erwärmt.
Infrarot
Dieser Teil des elektromagnetischen Spektrums wurde von William Herschel im frühen 19. Jahrhundert entdeckt und hat eine niedrigere Frequenz als sichtbares Licht, aber eine höhere als Mikrowellen.
Die Wellenlänge des Infrarotspektrums (unter rot) ist vergleichbar mit der Nadelspitze, daher ist es eine energetischere Strahlung als Mikrowellen.
Ein Großteil der Sonnenstrahlung kommt mit diesen Frequenzen. Jedes Objekt sendet eine bestimmte Menge an Infrarotstrahlung aus, insbesondere wenn es heiß ist, wie z. B. Küchenbrenner und warmblütige Tiere. Es ist für Menschen unsichtbar, aber einige Raubtiere unterscheiden die Infrarotemission von ihrer Beute, was ihnen einen Vorteil bei der Jagd verschafft.
Sichtbar
Es ist der Teil des Spektrums, den wir mit unseren Augen erfassen können, zwischen 400 und 700 Nanometer (1 Nanometer, abgekürzt nm ist 1 × 10 -9 m) Wellenlänge.
Weißes Licht enthält eine Mischung aller Wellenlängen, die wir beim Durchgang durch ein Prisma separat sehen können. Regentropfen in Wolken verhalten sich manchmal wie Prismen, sodass wir die Farben des Regenbogens sehen können.
Die Farben des Regenbogens repräsentieren unterschiedliche Wellenlängen des sichtbaren Lichts. Quelle: Pixabay.
Die Wellenlängen der Farben, die wir in Nanometern sehen, sind:
-Rot: 700–620
-Orange: 620–600
-Gelb: 600–580
-Grün: 580–490
-Blau: 490–450
-Violett: 450–400
Ultraviolett
Es ist ein energetischerer Bereich als sichtbares Licht mit Wellenlängen jenseits von Violett, dh größer als 450 nm.
Wir können es nicht sehen, aber die Strahlung, die von der Sonne kommt, ist sehr reichlich. Und da diese Strahlung eine höhere Energie als der sichtbare Teil hat, interagiert sie viel stärker mit Materie und schädigt viele Moleküle von biologischer Bedeutung.
Ultraviolette Strahlen wurden kurz nach Infrarotstrahlen entdeckt, obwohl sie zunächst als "chemische Strahlen" bezeichnet wurden, weil sie mit Substanzen wie Silberchlorid reagieren.
Röntgenstrahlen
Sie wurden 1895 von Wilhelm Roentgen entdeckt, als er mit auf ein Ziel gerichteten Beschleunigungselektronen (Kathodenstrahlen) experimentierte. Da er nicht erklären konnte, woher sie kamen, nannte er sie Röntgenstrahlen.
Es ist eine hochenergetische Strahlung mit einer Wellenlänge, die mit der Größe des Atoms vergleichbar ist und durch undurchsichtige Körper hindurchtreten und Bilder wie bei Röntgenstrahlen erzeugen kann.
Röntgenaufnahmen werden mit Röntgenstrahlen gemacht: Quelle: Pixabay.
Da sie mehr Energie haben, können sie mit Materie interagieren, indem sie Elektronen aus Molekülen extrahieren. Daher sind sie unter dem Namen ionisierende Strahlung bekannt.
Gamma Strahlen
Dies ist die energiereichste Strahlung von allen mit Wellenlängen in der Größenordnung eines Atomkerns. Es kommt in der Natur häufig vor, da es von radioaktiven Elementen emittiert wird, wenn diese zu stabileren Kernen zerfallen.
Im Universum gibt es Gammastrahlenquellen bei Supernova-Explosionen sowie mysteriöse Objekte, darunter Pulsare, Schwarze Löcher und Neutronensterne.
Die Erdatmosphäre schützt den Planeten vor diesen stark ionisierenden Strahlungen, die aus dem Universum kommen, und aufgrund ihrer hohen Energie wirken sie sich schädlich auf das biologische Gewebe aus.
Anwendungen
-Radiowellen oder Funkfrequenzen werden in der Telekommunikation verwendet, weil sie Informationen transportieren können. Auch zu therapeutischen Zwecken, um Gewebe zu erwärmen und die Hautstruktur zu verbessern.
- Um Magnetresonanzbilder zu erhalten, sind auch Hochfrequenzen erforderlich. In der Astronomie verwenden Radioteleskope sie, um die Struktur von Himmelsobjekten zu untersuchen.
-Zelltelefone und Satellitenfernsehen sind zwei Anwendungen von Mikrowellen. Radar ist eine weitere wichtige Anwendung. Darüber hinaus ist das gesamte Universum in einen vom Urknall kommenden Mikrowellenstrahlungshintergrund eingetaucht, wobei die Detektion dieser Hintergrundstrahlung der beste Beweis für diese Theorie ist.
Das Radar sendet einen Impuls in Richtung eines Objekts, der die Energie in alle Richtungen verteilt, aber ein Teil davon wird reflektiert und liefert Informationen über den Standort des Objekts. Quelle: Wikimedia Commons.
- Sichtbares Licht ist notwendig, damit wir effektiv mit unserer Umwelt interagieren können.
-Röntgenstrahlen haben vielfältige Anwendungen als diagnostisches Instrument in der Medizin und auch auf materialwissenschaftlicher Ebene, um die Eigenschaften vieler Substanzen zu bestimmen.
-Gammastrahlung aus verschiedenen Quellen wird zur Behandlung von Krebs sowie zur Sterilisation von Lebensmitteln eingesetzt.
Verweise
- Giambattista, A. 2010. Physik. Zweite Ausgabe. McGraw Hill.
- Giancoli, D. 2006. Physik: Prinzipien mit Anwendungen. 6 .. Ed Prentice Hall.
- Rex, A. 2011. Grundlagen der Physik. Pearson.
- Serway, R. 2019. Physik für Wissenschaft und Technik. 10 .. Auflage. Band 2. Einrasten.
- Shipman, J. 2009. Eine Einführung in die Physik. Zwölfte Ausgabe. Brooks / Cole, Cengage Editions.