Виды электромагнитного излучения таблица: Обобщающий урок «Шкала электромагнитных излучений»

Обобщающий урок «Шкала электромагнитных излучений»

Цель урока: обеспечить в ходе урока повторение основных законов, свойств электромагнитных волн;

Образовательная: Систематизировать материал по теме, осуществить коррекцию знаний, некоторое  ее углубление;

Развивающая: Развитие устной речи учащихся,  творческих навыков учащихся, логики, памяти; познавательных способностей;

Воспитательная: Формировать интерес учащихся к изучению физики. воспитывать аккуратность  и навыки рационального использования своего  времени;

Тип урока: урок повторения и коррекции знаний;

Оборудование :  компьютер, проектор, презентация «Шкала электромагнитных излучений», диск « Физика. Библиотека наглядных пособий».

Ход урока:

1. Объяснение нового материала.

1. Мы знаем, что длина электромагнитных волн бывает самой различной: от значений порядка 1013 м (низкочастотные колебания) до 10 -10 м (

g- лучи). Свет составляет ничтожную часть широкого спектра электромагнитных волн. Тем не менее,  именно при изучении этой малой части спектра были открыты другие излучения с необычными свойствами.
   2.  Принято выделять низкочастотное излучение, радиоизлучение, инфракрасные лучи, видимый свет, ультрафиолетовые лучи, рентгеновские лучи и g-излучение. Со всеми этими излучениями, кроме g-излучения, вы уже знакомы. Самое коротковолновое g-излучение испускают атомные ядра.
3. Принципиального различия между отдельными излучениями нет. Все они представляют собой электромагнитные волны, порождаемые заряженными частицами. Обнаруживаются электромагнитные волны, в конечном счете, по их действию на заряженные частицы. В вакууме излучение любой длины волны распространяется со скоростью 300 000 км/с. Границы между отдельными областями шкалы излучений весьма условны.
  4.  Излучения различной длины волны отличаются друг от друга по способу их получения (излучение антенны, тепловое излучение, излучение при торможении быстрых электронов и др.) и методам регистрации.
   5.  Все перечисленные виды электромагнитного излучения порождаются также космическими объектами и успешно исследуются с помощью ракет, искусственных спутников Земли и космических кораблей. В первую очередь это относится к рентгеновскому и g-излучениям, сильно поглощаемом атмосферой.
   6.   По мере уменьшения длины волны количественные различия в длинах волн приводят к существенным качественным различиям.
7. Излучения различной длины волны очень сильно отличаются друг от друга по поглощению их веществом. Коротковолновые излучения (рентгеновское и особенно g-лучи) поглощаются слабо. Непрозрачные для волн оптического диапазона вещества прозрачны для этих излучений. Коэффициент отражения электромагнитных волн также зависит от длины волны. Но главное различие между длинноволновым и коротковолновым излучениями в том, что коротковолновое излучение обнаруживает свойства частиц.

Обобщим знания о волнах и  запишем все виде таблиц. 

1. Низкочастотные колебания

	Низкочастотные колебания
Длина волны(м)	1013  —  105
Частота(Гц)	3· 10 -3  — 3  ·10 3
Энергия(ЭВ)	1 – 1,24 ·10 -10
Источник	Реостатный альтернатор, динамомашина, Вибратор Герца, Генераторы в электрических сетях (50 Гц) Машинные генераторы повышенной ( промышленной) частоты ( 200 Гц) Телефонные сети ( 5000Гц) Звуковые генераторы ( микрофоны, громкоговорители)
Приемник	Электрические приборы и двигатели
История открытия	Лодж ( 1893 г.), Тесла ( 1983 )
Применение	Кино, радиовещание( микрофоны, громкоговорители)

2. Радиоволны

 

	Радиоволны
Длина волны(м)	10 5  —  10 -3
Частота(Гц)	3 ·103 — 3 ·10 11
Энергия(ЭВ)	1,24 ·10-10  — 1,24 · 10 -2
Источник	Колебательный контур Макроскопические вибраторы
Приемник	Искры в зазоре приемного вибратора Свечение газоразрядной трубки, когерера
История открытия	Феддерсен ( 1862 г.), Герц ( 1887 г.), Попов , Лебедев, Риги
Применение	Сверхдлинные— Радионавигация, радиотелеграфная связь,     передача метеосводок        Длинные – Радиотелеграфная и радиотелефонная связь,    радиовещание, радионавигация Средние— Радиотелеграфия и радиотелефонная связь радиовещание, радионавигация Короткие— радиолюбительская связь УКВ— космическая радио связь ДМВ— телевидение, радиолокация, радиорелейная связь, сотовая телефонная связь СМВ- радиолокация, радиорелейная связь, астронавигация, спутниковое телевидение ММВ— радиолокация

	Инфракрасное излучение
Длина волны(м)	2 ·10 -3   — 7,6· 10 -7
Частота(Гц)	3 ·1011  — 3 ·10 14
Энергия(ЭВ)	1,24· 10 -2 – 1,65
Источник	Любое нагретое тело: свеча, печь, батарея водяного отопления, электрическая лампа накаливания Человек излучает электромагнитные  волны длиной 9 10 -6 м
Приемник	Термоэлементы, болометры, фотоэлементы, фоторезисторы, фотопленки
История открытия	Рубенс и Никольс ( 1896 г.),
Применение	В криминалистике, фотографирование земных объектов в тумане и темноте, бинокль и прицелы для стрельбы в темноте,  прогревание тканей живого организма ( в медицине), сушка древесины и окрашенных кузовов автомобилей, сигнализация при охране помещений, инфракрасный телескоп,

4. Видимое излучение

	Видимое излучение
Длина волны(м)	6,7· 10-7  — 3,8 ·10 -7
Частота(Гц)	4·  1014  — 8· 1014
Энергия(ЭВ)	1,65 – 3,3 ЭВ
Источник	Солнце, лампа накаливания, огонь
Приемник	Глаз, фотопластинка, фотоэлементы, термоэлементы
История открытия	Меллони
Применение	Зрение Биологическая жизнь

5. Ультрафиолетовое излучение

	Ультрафиолетовое излучение
Длина волны(м)	3,8 10 -7  —  3 ·10 -9
Частота(Гц)	8 ·1014  —  10 17
Энергия(ЭВ)	3,3 – 247,5 ЭВ
Источник	Входят в состав солнечного света Газоразрядные лампы с трубкой из кварца Излучаются всеми  твердыми телами , у которых температура больше 1000 ° С, светящиеся ( кроме ртути)
Приемник	Фотоэлементы, Фотоумножители, Люминесцентные вещества
История открытия	Иоганн Риттер, Лаймен
Применение	Промышленная электроника и автоматика, Люминисценнтные лампы, Текстильное производство Стерилизация воздуха

6. Рентгеновское излучение

	Рентгеновское излучение
Длина волны(м)	10 -9  —  3 ·10 -12
Частота(Гц)	3 ·1017  — 3 ·10 20
Энергия(ЭВ)	247,5 – 1,24 ·105 ЭВ
Источник	Электронная рентгеновская трубка ( напряжение на аноде – до 100 кВ. давление в баллоне – 10-3 – 10-5 н/м2, катод – накаливаемая нить . Материал анодов W,Mo, Cu, Bi, Co, Tl и др. Η = 1-3%,  излучение – кванты большой энергии) Солнечная корона
Приемник	Фотопленка, Свечение некоторых кристаллов
История открытия	В. Рентген , Милликен
Применение	Диагностика и лечение заболеваний ( в медицине), Дефектоскопия ( контроль внутренних структур, сварных швов)

7. Гамма — излучение

	Гамма — излучение
Длина волны(м)	3,8 ·10 -11  — меньше
Частота(Гц)	8· 1014  —   больше
Энергия(ЭВ)	9,03 ·103 – 1, 24 ·1016 ЭВ
Источник	Радиоактивные атомные ядра, ядерные реакции, процессы превращения вещества в излучение
Приемник	счетчики
История открытия
Применение	Дефектоскопия; Контроль технологических процессов; Терапия и диагностика в медицине

Вывод
Вся шкала электромагнитных волн является свидетельством того, что все излучения обладают одновременно квантовыми и волновыми свойствами. Квантовые и волновые свойства в этом случае не исключают, а дополняют друг друга. Волновые свойства ярче проявляются при малых частотах и менее ярко — при больших. И наоборот, квантовые свойства ярче проявляются при больших частотах и менее ярко — при малых. Чем меньше длина волны, тем ярче проявляются квантовые свойства, а чем больше длина волны, тем ярче проявляются волновые свойства. Все это служит подтверждением закона диалектики (переход количественных изменений в  качественные ).

  Приложение 1 шкала электромагнитных излучений.ppt

Приложение 2

Литература:

1. « Физика- 11» Мякишев 
2. Диск «Уроки физики Кирилла и Мефодия. 11 класс»( ))) «Кирилл и Мефодий, 2006)
3. Диск « Физика. Библиотека наглядных пособий. 7-11 классы»( ( 1С: «Дрофа» и «Формоза» 2004)
4. Ресурсы Интернета

Спектр электромагнитного излучения • Джеймс Трефил, энциклопедия «Двести законов мироздания»

Имеется целый ряд типов электромагнитного излучения, начиная с радиоволн и заканчивая гамма-лучами. Электромагнитные лучи всех типов распространяются в вакууме со скоростью света и отличаются друг от друга только длинами волн.

После появления уравнений Максвелла стало ясно, что они предсказывают существование неизвестного науке природного явления — поперечных электромагнитных волн, представляющих собой распространяющиеся в пространстве со скоростью света колебания взаимосвязанных электрического и магнитного поля. Сам Джеймс Кларк Максвелл первым и указал научному сообществу на это следствие из выведенной им системы уравнений. В этом преломлении скорость распространения электромагнитных волн в вакууме оказалась столь важной и фундаментальной вселенской константой, что ее обозначили отдельной буквой с в отличие от всех прочих скоростей, которые принято обозначать буквой v.

Сделав это открытие, Максвелл сразу же определил, что видимый свет является «всего лишь» разновидностью электромагнитных волн. К тому времени были известны длины световых волн видимой части спектра — от 400 нм (фиолетовые лучи) до 800 нм (красные лучи). (Нанометр — единица длины, равная одной миллиардной метра, которая в основном используется в атомной физике и физике лучей; 1 нм = 10^–9 м.) Всем цветам радуги соответствуют различные длины волн, лежащие в этих весьма узких пределах. Однако в уравнениях Максвелла не содержалось никаких ограничений на возможный диапазон длин электромагнитных волн. Когда стало ясно, что должны существовать электромагнитные волны самой разной длины, фактически сразу же было выдвинуто сравнение по поводу того, что человеческий глаз различает столь узкую полосу их длин и частот: человека уподобили слушателю симфонического концерта, слух которого способен улавливать только скрипичную партию, не различая всех остальных звуков.

Вскоре после предсказания Максвеллом существования электромагнитных волн других диапазонов спектра последовала серия открытий, подтвердивших его правоту. Первыми в 1888 году были открыты радиоволны — сделал это немецкий физик Генрих Герц (Heinrich Hertz, 1857–1894). Единственная разница между радиоволнами и светом состоит в том, что длина радиоволн может колебаться в диапазоне от нескольких дециметров до тысяч километров. Согласно теории Максвелла, причиной возникновения электромагнитных волн является ускоренное движение электрических зарядов. Колебания электронов под воздействием переменного электрического напряжения в антенне радиопередатчика создают электромагнитные волны, распространяющиеся в земной атмосфере. Все другие типы электромагнитных волн также возникают в результате различных видов ускоренного движения электрических зарядов.

Подобно световым волнам, радиоволны могут практически без потерь распространяться на большие расстояния в земной атмосфере, и это делает их полезнейшими носителями закодированной информации. Уже в начале 1894 года — всего через пять с небольшим лет после открытия радиоволн — итальянский инженер-физик Гульельмо Маркони (Guglielmo Marconi, 1874–1937) сконструировал первый работающий беспроволочный телеграф — прообраз современного радио, — за что в 1909 году был удостоен Нобелевской премии.

После того как было впервые экспериментально подтверждено предсказываемое уравнениями Максвелла существование электромагнитных волн за пределами видимого спектра, остальные ниши спектра заполнились весьма быстро. Сегодня открыты электромагнитные волны всех без исключения диапазонов, и практически все они находят широкое и полезное применение в науке и технике. Частоты волн и энергии соответствующих им квантов электромагнитного излучения (см. Постоянная Планка) возрастают с уменьшением длины волны. Совокупность всех электромагнитных волн образует так называемый сплошной спектр электромагнитного излучения. Он подразделяется на следующие диапазоны (в порядке увеличения частоты и уменьшения длины волн):

Радиоволны

Как уже отмечалось, радиоволны могут значительно различаться по длине — от нескольких сантиметров до сотен и даже тысяч километров, что сопоставимо с радиусом Земного шара (около 6400 км). Волны всех радиодиапазонов широко используются в технике — дециметровые и ультракороткие метровые волны применяются для телевещания и радиовещания в диапазоне ультракоротких волн с частотной модуляцией (УКВ/FM), обеспечивая высокое качество приема сигнала в пределах зоны прямого распространения волн. Радиоволны метрового и километрового диапазона применяются для радиовещания и радиосвязи на больших расстояниях с использованием амплитудной модуляции (АМ), которая, хотя и в ущерб качеству сигнала, обеспечивает его передачу на сколь угодно большие расстояния в пределах Земли благодаря отражению волн от ионосферы планеты. Впрочем, сегодня этот вид связи отходит в прошлое благодаря развитию спутниковой связи. Волны дециметрового диапазона не могут огибать земной горизонт подобно метровым волнам, что ограничивает зону приема областью прямого распространения, которая, в зависимости от высоты антенны и мощности передатчика, составляет от нескольких до нескольких десятков километров. И тут на помощь приходят спутниковые ретрансляторы, берущие на себя ту роль отражателей радиоволн, которую в отношении метровых волн играет ионосфера.

Микроволны

Микроволны и радиоволны диапазона сверхвысоких частот (СВЧ) имеют длину от 300 мм до 1 мм. Сантиметровые волны, подобно дециметровым и метровым радиоволнам, практически не поглощаются атмосферой и поэтому широко используются в спутниковой и сотовой связи и других телекоммуникационных системах. Размер типовой спутниковой тарелки как раз равен нескольким длинам таких волн.

Более короткие СВЧ-волны также находят множество применений в промышленности и в быту. Достаточно упомянуть про микроволновые печи, которыми сегодня оснащены и промышленные хлебопекарни, и домашние кухни. Действие микроволновой печи основано на быстром вращении электронов в устройстве, которое называется клистрон. В результате электроны излучают электромагнитные СВЧ-волны определенной частоты, при которой они легко поглощаются молекулами воды. Когда вы помещаете еду в микроволновую печь, молекулы воды, содержащиеся в еде, поглощают энергию микроволн, движутся быстрее и таким образом разогревают еду. Иными словами, в отличие от обычной духовки или печи, где еда разогревается снаружи, микроволновая печь разогревает ее изнутри.

Инфракрасные лучи

Эта часть электромагнитного спектра включает излучение с длиной волны от 1 миллиметра до восьми тысяч атомных диаметров (около 800 нм). Лучи этой части спектра человек ощущает непосредственно кожей — как тепло. Если вы протягиваете руку в направлении огня или раскаленного предмета и чувствуете жар, исходящий от него, вы воспринимаете как жар именно инфракрасное излучение. У некоторых животных (например, у норных гадюк) есть даже органы чувств, позволяющие им определять местонахождение теплокровной жертвы по инфракрасному излучению ее тела.

Поскольку большинство объектов на поверхности Земли излучает энергию в инфракрасном диапазоне волн, детекторы инфракрасного излучения играют немаловажную роль в современных технологиях обнаружения. Инфракрасные окуляры приборов ночного видения позволяют людям «видеть в темноте», и с их помощью можно обнаружить не только людей, но и технику, и сооружения, нагревшиеся за день и отдающие ночью свое тепло в окружающую среду в виде инфракрасных лучей. Детекторы инфракрасных лучей широко используются спасательными службами, например для обнаружения живых людей под завалами после землетрясений или иных стихийных бедствий и техногенных катастроф.

Видимый свет

Как уже говорилось, длины электромагнитных волн видимого светового диапазона колеблются в пределах от восьми до четырех тысяч атомных диаметров (800–400 нм). Человеческий глаз представляет собой идеальный инструмент для регистрации и анализа электромагнитных волн этого диапазона. Это обусловлено двумя причинами. Во-первых, как отмечалось, волны видимой части спектра практически беспрепятственно распространяются в прозрачной для них атмосфере. Во-вторых, температура поверхности Солнца (около 5000°С) такова, что пик энергии солнечных лучей приходится именно на видимую часть спектра. Таким образом, наш главный источник энергии излучает огромное количество энергии именно в видимом световом диапазоне, а окружающая нас среда в значительной мере прозрачна для этого излучения. Неудивительно поэтому, что человеческий глаз в процессе эволюции сформировался таким образом, чтобы улавливать и распознавать именно эту часть спектра электромагнитных волн.

Хочу еще раз подчеркнуть, что ничего особенного с физической точки зрения в диапазоне видимых электромагнитных лучей нет. Он представляет собой всего лишь узкую полоску в широком спектре излучаемых волн (см. рисунок). Для нас он столь важен лишь постольку, поскольку человеческий мозг оснащен инструментом для выявления и анализа электромагнитных волн именно этой части спектра.

Ультрафиолетовые лучи

К ультрафиолетовым лучам относят электромагнитное излучение с длиной волны от нескольких тысяч до нескольких атомных диаметров (400–10 нм). В этой части спектра излучение начинает оказывать влияние на жизнедеятельность живых организмов. Мягкие ультрафиолетовые лучи в солнечном спектре (с длинами волн, приближающимися к видимой части спектра), например, вызывают в умеренных дозах загар, а в избыточных — тяжелые ожоги. Жесткий (коротковолновой) ультрафиолет губителен для биологических клеток и поэтому используется, в частности, в медицине для стерилизации хирургических инструментов и медицинского оборудования, убивая все микроорганизмы на их поверхности.

Всё живое на Земле защищено от губительного влияния жесткого ультрафиолетового излучения озоновым слоем земной атмосферы, поглощающим большую часть жестких ультрафиолетовых лучей в спектре солнечной радиации (см. Озоновая дыра). Если бы не этот естественный щит, жизнь на Земле едва ли бы вышла на сушу из вод Мирового океана. Однако, несмотря на защитный озоновый слой, какая-то часть жестких ультрафиолетовых лучей достигает поверхности Земли и способна вызвать рак кожи, особенно у людей, от рождения склонных к бледности и плохо загорающих на солнце.

Рентгеновские лучи

Излучение в диапазоне длин волн от нескольких атомных диаметров до нескольких сот диаметров атомного ядра называется рентгеновским. Рентгеновские лучи проникают сквозь мягкие ткани организма и поэтому незаменимы в медицинской диагностике. Как и в случае с радиоволнами временной разрыв между их открытием в 1895 году и началом практического применения, ознаменовавшимся получением в одной из парижских больниц первого рентгеновского снимка, составил считанные годы. (Интересно отметить, что парижские газеты того времени настолько увлеклись идеей, что рентгеновские лучи могут проникать сквозь одежду, что практически ничего не сообщали об уникальных возможностях их применения в медицине.)

Гамма-лучи

Самые короткие по длине волны и самые высокие по частоте и энергии лучи в электромагнитном спектре — это γ-лучи (гамма-лучи). Они состоят из фотонов сверхвысоких энергий и используются сегодня в онкологии для лечения раковых опухолей (а точнее, для умерщвления раковых клеток). Однако их влияние на живые клетки столь губительно, что при этом приходится соблюдать крайнюю осторожность, чтобы не причинить вреда окружающим здоровым тканям и органам.

В заключение важно еще раз подчеркнуть, что, хотя все описанные типы электромагнитного излучения проявляют себя внешне по-разному, по своей сути они являются близнецами. Все электромагнитные волны в любой части спектра представляют собой распространяющиеся в вакууме или среде поперечные колебания электрического и магнитного полей, все они распространяются в вакууме со скоростью света с и отличаются друг от друга лишь длиной волны и, как следствие, энергией, которую они переносят. Остается только добавить, что названные мною границы диапазонов носят достаточно условный характер (и в других книгах вам, вполне вероятно, попадутся несколько иные значения граничных длин волн). В частности, микроволновые излучения с большими длинами волн нередко и справедливо относятся к сверхвысокочастотному диапазону радиоволн. Отсутствуют четкие границы и между жестким ультрафиолетовым и мягким рентгеновским, а также между жестким рентгеновским и мягким гамма-излучением.

См. также:

Диапазоны излучения и вещество

Хотя в вакууме электромагнитные волны всех частот распространяются одинаково — со скоростью света, их взаимодействие с веществом очень сильно зависит от частоты (а равным образом от длины волны и энергии кванта). По характеру взаимодействия с веществом излучение делят на диапазоны: гамма-излучение, рентген, ультрафиолет, видимый свет, инфракрасное излучение и радиоволны, которые вместе образуют электромагнитный спектр. Сами эти диапазоны в свою очередь разделяют на поддиапазоны, причем в науке нет единой устоявшейся традиции такого деления. Тут многое зависит от применяемых технических средств для генерации и регистрации излучения. Поэтому в каждой сфере науки и техники поддиапазоны определяют по-своему, а нередко даже сдвигают границы основных диапазонов.

Видимое излучение

Из всего спектра человеческий глаз способен улавливать излучение только в очень узком диапазоне видимого света. От одного его края до другого частота излучения (а равно длина волны и энергия квантов) меняется менее чем в два раза. Для сравнения самые длинные радиоволны в 10¹⁴ раз длиннее видимого излучения, а самые энергичные гамма-кванты — в 10²⁰ энергичнее. Тем не менее, на протяжении многих тысяч лет большую часть информации об окружающем мире люди черпали из диапазона видимого излучения, границы которого определяются свойствами светочувствительных клеток человеческой сетчатки.

Разные длины волн видимого света воспринимаются человеком как разные цвета — от красного до фиолетового. Традиционное деление видимого диапазона спектра на семь цветов радуги является культурной условностью. Никаких четких физических границ между цветами нет. Англичане, например, обычно делят радугу на шесть цветов. Известны и другие варианты. За восприятие всего разнообразия цветов и оттенков видимого света отвечают всего три различных типа рецепторов, которые чувствительны к красному, зеленому и синему цвету. Это позволяет воспроизводить практически любой цвет, смешивая на экране эти три основных цвета.

Для приема видимого света от далеких космических источников используют вогнутые зеркала, которые собирают излучение с большой площади практически в одну точку. Чем крупнее зеркала, тем мощнее телескоп. Зеркала должны изготавливаться с чрезвычайно высокой точностью — отклонения формы поверхности от идеальной не должны превышать десятой доли длины волны — 40 нанометров, то есть 0,04 микрона. И такая точность должна сохраняться при любых поворотах зеркала. Это определяет высокую стоимость больших телескопов. Диаметр зеркал самых крупных оптических инструментов — телескопов Кека на Гавайях — 10 метров.

Хотя атмосфера прозрачна для видимого света (отмечено голубыми стрелками на плакате), она всё же создает серьезные помехи для наблюдений. Даже если забыть про облака, атмосфера немного искривляет лучи света, что снижает четкость изображения. Кроме того, сам воздух рассеивает падающий свет. Днем это голубое свечение, вызванное рассеянным светом Солнца, не позволяет вести астрономические наблюдения, а ночью — рассеянный свет звезд (и в последние десятилетия искусственная засветка неба наружным освещением городов, автомобилями и т. п.) ограничивает видимость самых бледных объектов. Справиться с этими трудностями позволяет вынос телескопов в космос. Телескоп «Хаббл» по земным меркам имеет очень скромные размеры — диаметр 2,24 метра, однако благодаря заатмосферному размещению он позволил сделать множество первоклассных астрономических открытий.

Ультрафиолетовое излучение

С коротковолновой стороны от видимого света располагается ультрафиолетовый диапазон, который делят на ближний и вакуумный. Как и видимый свет, ближний ультрафиолет проходит через атмосферу. Органами чувств человек его не воспринимает, но на коже ближний ультрафиолет вызывает появление загара. Это защитная реакция кожи на определенные химические нарушения под действием ультрафиолета. Чем короче длина волны, тем большие нарушения может вызывать ультрафиолетовое излучение в биологических молекулах. Если бы весь ультрафиолет проходил через атмосферу, жизнь на поверхности Земли была бы невозможна. Однако выше некоторой частоты атмосфера перестает пропускать ультрафиолетовое излучение, поскольку энергии его квантов становится достаточно для разрушения (диссоциации) молекул воздуха. Одним из первых ультрафиолетовый удар принимает на себя озон, за ним следует кислород. Вместе атмосферные газы предохраняют поверхность Земли от жесткого ультрафиолетового излучения Солнца, которое называют вакуумным, поскольку оно может распространяться только в пустоте (вакууме). Верхний предел вакуумного ультрафиолета — 200 нм. С этой длины волны начинает поглощать ультрафиолет молекулярный кислород (O₂).

Телескопы для ближнего ультрафиолетового излучения строятся по тем же принципам, что и для видимого диапазона. В них тоже используются зеркала, покрытые тонким отражающим металлическим слоем, но изготавливать их надо с еще большей точностью. Ближний ультрафиолет можно наблюдать с Земли, вакуумный — только из космоса.

Рентгеновское излучение

Формальной границы между жестким ультрафиолетовым и рентгеновским излучением нет. К ее определению есть два основных подхода: с одной стороны, к рентгену принято относить излучение, способное вызывать возбуждение атомных ядер — подобно тому, как видимое и инфракрасное излучение возбуждает электронные оболочки атомов и молекул. В этом случае даже жесткий вакуумный ультрафиолет в некоторых случаях может быть отнесен к рентгену. В другом подходе рентгеном считают излучение с длиной волны меньше характерного размера атомов (0,1 нм). Тогда получается, что большую часть мягкого рентгеновского диапазона следует считать сверхжестким ультрафиолетом.

Мягкое рентгеновское излучение еще может отражаться от полированного металла, но только при скользящем падении — под углом менее 1 градуса. Более жесткое излучение приходится концентрировать иными способами. Для задания направления используют узкие трубки, отсекающие кванты, приходящие сбоку, а приемником служит сцинтиллятор, в котором рентгеновские кванты ионизируют атомы, а те, вновь объединяясь с электронами, испускают видимое или ультрафиолетовое излучение, которое регистрируют при помощи фотоэлектронных умножителей. По сути, в телескопах жесткого рентгеновского диапазона ведется подсчет отдельных квантов излучения и уже потом при помощи компьютера формируется изображение.

От рентгена к гамма

Граница, на которой рентгеновский диапазон сменяется гамма-излучением, также условна. Обычно ее связывают с энергией квантов, которые испускаются при ядерных реакциях (или наоборот, могут их вызывать). Другой подход связан с тем, что тепловое излучение не принято относить к гамма-диапазону, как бы ни была высока его энергия. Во Вселенной наблюдаются относительно стабильные макроскопические объекты, разогретые до десятков миллионов градусов — это центральные участки аккреционных дисков вокруг нейтронных звезд и черных дыр. А вот объекты с температурой в миллиарды градусов — например, ядра массивных красных гигантов — практически всегда укрыты непрозрачной оболочкой. Впрочем, нередко даже излучение в их недрах называют не мягким гамма-излучением, а сверхжестким рентгеном. Устойчивых образований с температурой выше десятков миллиардов градусов в современной Вселенной неизвестно. Это дает основание считать, что гамма-излучение всегда генерируется нетепловым путем. Основным механизмом является излучение при столкновении заряженных частиц, разогнанных до околосветовых скоростей мощными электромагнитными полями, например, у нейтронных звезд.

Гамма-излучение

Деление гамма-излучения на поддиапазоны носит еще более условный характер. К сверхвысоким энергиям относят гамма-кванты, генерация которых выходит за пределы возможностей современных технологий. Все источники такого излучения связаны исключительно с космосом. Но поскольку технологиям свойственно развиваться, это определение нельзя назвать четким.

Атмосфера защищает нас и от гамма-излучения. В мягком и жестком поддиапазонах она полностью его поглощает. Кванты диапазона сверхвысоких энергий, сталкиваясь с ядрами атомов в атмосфере, порождают каскады частиц, энергия которых постепенно снижается и рассеивается. Однако первые эшелоны частиц в них движутся быстрее скорости света в воздухе. В таких условиях заряженные частицы порождают так называемое тормозное (черенковское) излучение, в чем-то подобное звуковой ударной волне от сверхзвукового самолета. Ультрафиолетовые и видимые кванты тормозного излучения достигают поверхности Земли, где улавливаются специальными телескопами. Можно сказать, что сама атмосфера становится частью телескопа, и это позволяет наблюдать с Земли гамма-излучение сверхвысоких энергий. Это отмечено на плакате красными стрелками.

Еще более энергичные кванты — ультравысоких энергий — порождают настолько мощные каскады частиц, что они пробивают атмосферу насквозь и достигают поверхности Земли. Их называют широкими атмосферными ливнями (ШАЛ) и регистрируют сцинтилляционными датчиками. Частицы ШАЛ наряду с естественной радиоактивностью земных пород могут повреждать биологические молекулы, в частности ДНК, и вызывать мутации в живых организмах. Тем самым они вносят свой вклад в эволюцию жизни на Земле. Но если бы их интенсивность была заметно выше, это могло бы стать серьезным препятствием для жизни. К счастью, чем выше энергия гамма-квантов, тем реже они встречаются. Самые энергичные кванты с энергией около 10²⁰ эВ приходят примерно раз в сто лет на квадратный километр земной поверхности. Происхождение столь энергичных гамма-квантов пока не вполне ясно. Значительно большей энергией кванты обладать не могут, так как выше некоторого порога они начинают взаимодействовать с реликтовым микроволновым излучением, приводя к рождению заряженных частиц. Иначе говоря, Вселенная непрозрачна для излучения заметно более энергичного, чем 10²¹–10²⁴ эВ.

Инфракрасное излучение

Отправляясь от видимого света в длинноволновую сторону спектра, мы попадаем в диапазон инфракрасного излучения. Ближнее ИК-излучение физически ничем не отличается от видимого света, за исключением того, что не воспринимается сетчаткой глаза. Его можно регистрировать теми же приборами, в частности, телескопами, что и видимый свет. Человек также ощущает инфракрасное излучение кожей — как тепло. Именно благодаря инфракрасному излучению нам тепло сидеть у костра. Большую часть энергии горения уносит вверх восходящий поток воздуха, на котором мы кипятим воду в котелке, а инфракрасное (и видимое) излучение испускается в стороны молекулами газов, продуктов сгорания и раскаленными частицами угля.

С ростом длины волны атмосфера теряет прозрачность для инфракрасного излучения. Это связано с так называемыми колебательно-вращательными полосами поглощения молекул атмосферных газов. Будучи квантовыми объектами, молекулы не могут вращаться или колебаться произвольным образом, как грузы на пружинке. У каждой молекулы есть свой набор энергий (и, соответственно, частот излучения), которые они могут запасать в форме колебательных и вращательных движений. Однако даже у не самых сложных молекул воздуха набор этих частот столь обширен, что фактически атмосфера поглощает всё излучение в некоторых участках инфракрасного спектра — это так называемые инфракрасные полосы поглощения. Они перемежаются небольшими участками, в которых космическое ИК-излучение достигает поверхности Земли — это так называемые окна прозрачности, которых насчитывается около десятка. Их существование представлено на плакате разрозненными голубыми стрелками в инфракрасном диапазоне. Интересно отметить, что поглощение ИК-излучения почти полностью происходит в нижних слоях атмосферы из-за повышения плотности воздуха у поверхности Земли. Это позволяет вести наблюдения почти во всем инфракрасном диапазоне с аэростатов и высотных самолетов, которые поднимаются в стратосферу.

Деление инфракрасного излучения на поддиапазоны также весьма условно. Граница между ближним и средним инфракрасным излучением проводится примерно в районе абсолютной температуры 300 К, которая характерна для предметов на земной поверхности. Поэтому все они, включая приборы, являются мощными источниками инфракрасного излучения. Чтобы в таких условиях выделить излучение космического источника, аппаратуру приходится охлаждать до температур, близких к абсолютному нулю, и выносить за пределы атмосферы, которая сама интенсивно светит в среднем ИК-диапазоне — именно за счет этого излучения Земля рассеивает в космос энергию, постоянно поступающую от Солнца. Основной тип приемника излучения в этом диапазоне — болометр, то есть, попросту говоря, маленькое черное тело, поглощающее излучение, соединенное со сверхточным термометром.

Дальний инфракрасный диапазон — один из наиболее сложных, как для генерации, так и для регистрации излучения. В последнее время благодаря разработке особых материалов и сверхбыстродействующей электроники с ним научились достаточно эффективно работать. В технике его часто называют терагерцевым излучением. Сейчас активно идет разработка бесконтактных сканеров для определения химического состава объектов на основе генераторов терагерцевого излучения. Они смогут выявлять пластиковую взрывчатку и наркотики на контрольных пунктах в аэропортах.

В астрономии этот диапазон чаще называют субмиллиметровым излучением. Он интересен тем, что в нем (а также в соседнем с ним микроволновом диапазоне) наблюдается реликтовое излучение Вселенной. До уровня моря субмиллиметровое излучение не доходит, но поглощается оно в основном в самых нижних слоях атмосферы. Поэтому в горах Чили и Мексики на высоте около 5 тысяч метров над уровнем моря сейчас строятся крупные субмиллиметровые телескопы — в Мексике 50-метровый, а в Чили массив из 64 телескопов диаметром 12 метров.

Микроволны и радиоволны

К инфракрасному диапазону примыкает радиоизлучение, которое охватывает весь длинноволновый край электромагнитного спектра. Энергия квантов в радиодиапазоне очень мала. Ее обычно не хватает для существенных изменений в структуре атомов и молекул, но хватает, чтобы взаимодействовать с вращательными уровнями молекул, например, воды. Энергии радиоволн также достаточно для того, чтобы воздействовать на свободные электроны, например, в проводниках. Колебания электромагнитного поля радиоволны вызывают синхронные колебания электронов в антенне, то есть переменный электрический ток.

При высокой интенсивности микроволнового излучения этот ток может вызывать значительный нагрев вещества. Это свойство используется для разогрева продуктов, содержащих воду, в микроволновых печах. Микроволновое излучение также называют сверхвысокочастотным (СВЧ) излучением. Оно является самым коротковолновым поддиапазоном радиоизлучения с длиной волны от 1 мм до 30 см. СВЧ-излучение проникает в толщу продуктов на глубину до нескольких сантиметров, что обеспечивает прогрев по всему объему, а не только с поверхности, как в случае обработки инфракрасным излучением на гриле. В микроволновом диапазоне также работают все системы сотовых телефонов и локальной радиосвязи, например, протоколы Bluetooth и WiFi, используемые беспроводными электронными устройствами.

Чем больше длина радиоволны, тем меньшую энергию она несет и тем труднее ее зарегистрировать. Для приема антенну, в которой под действием радиоволны возникают электрические колебания, подключают к электрическому контуру. При попадании в резонанс с его собственной частотой колебания усиливаются и их можно зарегистрировать. Чтобы поймать радиоволны, идущие из космоса, применяют зеркала-антенны параболической формы, которые собирают радиоизлучение всей своей площадью и концентрируют его на небольшой антенне. Тем самым повышается чувствительность инструмента.

Большая часть микроволнового излучения (начиная с длины волны 3–5 мм) проходит через атмосферу. То же можно сказать про ультракороткие волны (УКВ), на которых вещают местные телевизионные и радиостанции (в т. ч. FM-станции) и ведется космическая радиосвязь. Излучение их передатчиков регистрируется только в пределах прямой видимости антенн. Окно прозрачности атмосферы в радиодиапазоне (голубые стрелки на плакате) заканчивается примерно на длине волны 10–30 метров.

Более длинные радиоволны отражаются от ионосферы Земли. Это не позволяет наблюдать космические радиоисточники на более длинных волнах, но зато обеспечивает возможность глобальной коротковолновой радиосвязи. Радиоволны в диапазоне от 10 до 100 метров могут огибать всю Землю, многократно отражаясь от ионосферы и поверхности Земли. Правда, их распространение зависит от состояния ионосферы, на которую сильно влияет солнечная активность. Поэтому коротковолновая связь не отличается высоким качеством и надежностью.

Средние и длинные волны также отражаются от ионосферы, но сильнее затухают с расстоянием. Для того чтобы сигнал можно было поймать на расстоянии более тысячи километров, требуются очень мощные передатчики. Сверхдлинные радиоволны, с длиной в сотни и тысячи километров, огибают Землю уже не благодаря ионосфере, а за счет волновых эффектов, которые также позволяют им проникать на некоторую глубину под поверхность океана. Это свойство используется для экстренной связи с боевыми подводными лодками в погруженном состоянии. Другие радиоволны не проходят через морскую воду, которая из-за растворенных в ней солей представляет из себя хороший проводник и поглощает или отражает радиоизлучение.

Никакого теоретического предела для длины радиоволн неизвестно. На практике экспериментально удалось создать и зарегистрировать радиоволну с длиной волны 38 тыс. км (частота 8 Гц).

Далее: Что изображено на плакате

Спектральные характеристики света

Уторова Лилия

Старший инженер-светотехник

Работает в светотехнической отрасли с 2015 года. Выпускница Санкт-Петербургского научно-исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики. Любимая цитата: «Нет никаких причин чувствовать себя одиноким, когда в мире есть любовь и свет.» 

1. Введение

Ежедневно на протяжении всей своей жизни мы неразрывно связаны со светом, что оказывает влияние не только на наше зрительное восприятие окружающего мира, но и на здоровье, самочувствие, продуктивность и настроение.

С давних времен по своей природе человек с восходом солнца просыпается, когда солнце находится в своём пике – работает, а с наступлением ночи готовится ко сну. Это не случайно и взаимосвязано со светом. Каким образом? Для этого необходимо рассмотреть характеристики света

Световое излучение характеризуется такими параметрами, как световой поток, сила света, яркость, освещенность и др., но подробней хотелось бы остановиться на спектральных характеристиках и их взаимосвязи с природой.

Свет – это видимая область электромагнитного излучения в диапазоне длин волн от 380 нм до 780 нм. Именно в этом диапазоне оптическое излучение способно возбуждать сетчатку глаза человека и создавать зрительный образ.

Помимо видимой области излучения в светотехнике рассматривают также ультрафиолетовое (длина волны от 1 нм до 380 нм) и инфракрасное излучение (длина волны от 780 нм до 1 мк).

Видимое излучение с разной длиной волны воспринимаются глазом как разные цвета:

Таблица 1. Длины волн различных цветов

Длина волны	Цвет
от 380 нм до 450 нм	фиолетовый
от 450 нм до 480 нм	синий
от 480 до 510	голубой
от 510 до 550	зеленый
от 550 до 575	жёлто-зеленый
от 575 до 590	жёлтый
от 590 до 610	оранжевый
более 610	красный

 

Границы цветов приблизительны – разные люди отличаются друг от друга восприятием цветовых сигналов головным мозгом. Для нас же самым наглядным примером видимого спектра в природе является радуга.

Полный видимый спектр на шкале излучений различных длин волн выглядит так:

Белый свет является смешением всех (или нескольких) цветов спектра в определенной пропорции. Если луч белого света пропустить через стеклянную призму, то он разложится на спектр (явление дисперсии света).

Различные цвета мы видим каждый день и не придаём значения тому, что это очень сложный процесс восприятия. Цвет предмета определяется спектральным составом света и спектральными характеристиками отражения и пропускания материалов.

Цвет – это объективная величина, которая может быть измерена и выражена конкретными параметрами. Для этого чаще всего используют колориметрическую систему координат цветности:

На рис. 3 представлено поле реальных цветов. На ограничивающей его кривой линии отмечены длины волн монохроматических излучений, воспринимаемых глазом – от 380 (фиолетовый цвет) до 700 (красный цвет) нм.

Средняя часть цветового поля – это область белых цветов. В ней проходит линия – кривая теплового излучения, то есть кривая координат цветности белого света.

Цветность белого света зависит от цветовой температуры – температуры чёрного тела, при которой оно испускает излучение того же цветового фона, что и рассматриваемое излучение. Цветовая температура измеряется в градусах Кельвина.

Цвет излучения тепловых источников света (ламп накаливания) очень точно соответствует данной кривой на графике.

На рис. 4 представлено наглядное сравнение источников света с различной цветовой температурой.

Многие ошибаются, полагая, что чем выше цветовая температура, тем свет «теплее», чем ниже – «холоднее». Ассоциация происходит с температурой тела и воздуха, когда при повышении температуры становится теплее.

В случае цветовой температуры света можно провести аналогию с цветом звёзд.

Цвет звезды зависит от температуры на поверхности: чем больше тепла звезда излучает, тем более голубой цвет она имеет, и наоборот, самые холодные звёзды по температуре на поверхности имеют оранжевый и красный цвет. Как видно из рис. 5, самые горячие небесные тела – голубые звёзды с температурой 30000 К, самые холодные звёзды – красные с температурой 3500 К, солнце в середине дня имеет температуру на поверхности 6000 К и желто-белый цвет.

2. Влияние цветовой температуры источников света на человека

В современном мире большая часть нашего активного времени суток проходит на рабочем месте, т.е. под воздействием искусственного освещения. Качество света и его достаточное количество – важная составляющая верного восприятия окружающего мира. Формы объектов, цвета, люди, предполагаемые опасности распознаются нами, если обеспечивается достаточные уровень освещенности, время воздействия света и его цветность. Наравне с визуальными эффектами, цветность влияет также и на другие сферы жизни человека.

С конца 20-го века было проведено большое количество исследований незрительного воздействия света на организм. Оказалось, что в глазах человека имеются не только известные рецепторы – колбочки и палочки, воспроизводящие изображения предметов, но и фоторецепторы, воспринимающие свет без образования изображения – меланопсин. Эти рецепторы отвечают за выработку гормона мелатонина, кортизола, регулируя циркадные ритмы человека.

Циркадные ритмы – это внутренние фундаментальные биологические циклы организма с периодом 24 часа, такие как сон, температура тела, пищеварение. Циркадные ритмы влияют на выработку гормона «сна» — мелатонина, производят и выравнивают определенные физиологические реакции в зависимости от уровня освещенности и цветовой температуры.

Гормон мелатонин отвечает за отдых и расслабление организма и работает в партнерстве с другими гормонами (кортизол, серотонин, допамин). В течение дня кортизол обеспечивает бодрость и стрессовую реакцию организма, серотонин контролирует импульс и углеводную потребность, а допамин обеспечивает хорошее настроение, удовольствие, бдительность и координацию.

Высокий уровень мелатонина является причиной сонливости, но он может быть урегулирован воздействием на другие гормоны. Т.к. в течение рабочего дня регулировать уровень естественного освещения сложно, то оказывать влияние на эти четыре гормона, следовательно, и на циркадные ритмы, можно благодаря правильному выбору цветовой температуры источников искусственного освещения.

Воздействие на циркадные ритмы человека происходит за счет изменения уровня освещенности и цветовой температуры в определенные фазы суток. Например, синяя спектральная составляющая подавляет мелатонин и активизирует кортизол, что подходит для середины дня, обеспечивая высокую работоспособность человека, умственную и физическую активность. Излучения в желтом спектре подходят для утра и вечера, когда организм расслабляется и восполняет жизненные силы. Таким образом, изменяя цветовую температуру можно напрямую влиять на самочувствие человека, его настроение и работоспособность в течении дня, не нарушая жизненных циклов.

3. Практическое применение различной цветовой температуры в искусственном освещении

В настоящее время стало возможным применить на практике знания, что освещение в теплом спектре активизирует гормоны отдыха и действует расслабляюще на организм, освещение в нейтрально белом цвете обеспечивает комфортное выполнение текущих задач, а освещение в холодном спектре способствует умственной активности.

Для этого можно обеспечить биологически и эмоционально эффективное освещение двумя способами:

1. Первый способ – это эффективное распределение освещения с различной цветовой температурой по времени и зонам:

Например, для стандартного рабочего времени подходит цветовая температура источников света равная 4000 К.

Для совещаний и важных переговоров необходима цветовая температура в 5000 К. За счёт более холодной цветовой температуры активизируется выработка гормона кортизола, что приводит к улучшению мозговой деятельности и концентрации.

Но в течение рабочего дня человеку необходим ещё и отдых для восстановления сил. Для этой цели в помещениях отдыха обеспечивают цветовую температуру источников света 3000 К.

2. Второй способ – это обеспечение повторения суточного солнечного цикла с помощью источников света.

В основе данного метода лежит зависимость естественного солнечного цикла от цветовой температуры излучения и зависимость человека от солнечного цикла. Если понаблюдать за солнцем в течение дня, то можно увидеть следующую картину:

Как известно, человек ориентируется во времени по естественному освещению (смена дня и ночи), и что свет имеет влияние на человеческие биоритмы.

Утром, при восходе солнца (при теплой цветовой температуре) начинает снижаться выработка мелатонина, и организм пробуждается. Днём (при переходе от нейтральной цветовой температуры к холодной) при выработке кортизола повышается работоспособность. Вечером (при тёплой цветовой температуре) выработка кортизола уменьшается, мелатонина – увеличивается, организм входит в состояние покоя и готовится ко сну. Сохранить гармоничный для организма человека цикл цветовой температуры в искусственном освещении можно, организовав запрограммированное изменение цветовой температуры источников света.

Таблица 2. Зависимость организма от цветовой температуры источников света

Цветовая температура	Что происходит	Эффект
2700 – 3000 К, тёплая	Выработка гормона мелатонина, снижение выработки гормона кортизола	Утром – пробуждение, днём – отдых, расслабление, вечером – подготовка ко сну
4000 – 5000 К, нейтральная	Выработка гормона кортизола, снижение выработки гормона мелатонина	Основное рабочее время – увеличение концентрации
5000 – 6500 К, холодная	Выработка гормона кортизола	Пик активности мозга, концентрации, внимания и продуктивности

Таким образом, обеспечив один из подходов управления освещением на рабочем месте, можно грамотно положительно влиять на самочувствие и продуктивность сотрудников.

4. Торговое освещение

Где ещё можно наблюдать влияние цветовой температуры источников света на человека? В магазине. Да, это влияние не меняет настроения покупателя, но помогает сделать выбор. При правильном освещении булочки будут выглядеть вкуснее, а рыба и мясо – свежее.

В настоящее время вопрос, какой товар и в каком магазине выбрать, возникает каждый день. Современного потребителя, т.е. каждого из нас, окружает множество магазинов, конкурирующих между собой, но мы всегда пойдём в тот, где товар лучше. А товар лучше там, где его правильно презентуют.

В чём состоит взаимосвязь презентации товара и спектральных характеристик света?

Для торгового освещения важным требованием является качественная передача визуальной информации о товаре потребителю, что можно обеспечить с помощью качественного освещения. За это отвечают такие параметры как высокий уровень освещенности, высокий индекс цветопередачи, правильно подобранная цветовая температура источника и использование специальных спектров.

Различные группы товаров требуют различного освещения: существуют специальные спектры излучения источников, подчеркивающие натуральные оттенки предметов.

К примеру, мясо подсвечивают спектром со смещением в красный цвет, чтобы оно выглядело аппетитно.

Замороженные продукты и рыбу подсвечивают светом с холодной цветовой температурой (5000-6500 К), что подчеркивает свежесть, блеск и охлажденность.

Хлебобулочные изделия подсвечивают теплым светом (2700-3000 К). Как правило, хлеб выложен на натуральных материалах теплых оттенков (дереве), что усиливает гармоничный вид.

Фрукты и овощи освещают направленным светом с высокой цветопередачей, чтобы товар выглядел ярким, свежим и привлекательным.

В табл. 3 приведены дополнительные виды товаров, которые также можно выгодно подчеркнуть:

Таблица 3. Виды товарного ассортимента и необходимые им цветовая температура и смещение спектра

Товарный ассортимент	Цветовая температура, К;  Смещение спектра в цвет
Бытовые товары	3000 – 4000 К
Одежда и обувь	3000 – 4000 К
Автомобили	3000 – 4000 К
Охлажденное мясо	3700 К, красный
Охлажденная рыба	5000 – 6500 К, синий
Фрукты и овощи	2700 – 3000 К, жёлтый
Хлебобулочные изделия	2700 К, жёлтый
Молоко	3000 – 4000 К
Колбаса и копчености	3700 К, красный

Важно помнить, что обеспечение комфортной среды для покупок – это сложная и точная настройка различных параметров источников света, на которой не следует экономить при проектировании, ведь человек охотней совершит покупки в магазине, который для себя воспринимает как комфортный и с качественным товаром.

5. Заключение

В статье рассмотрены важнейшие спектральные характеристики источников света, умело используя которые, можно создать комфортную среду для нашей жизни и работы.

Оптимизация искусственного освещения в рабочем пространстве способствует поддержанию циркадного ритма человека, что напрямую влияет на самочувствие, настроение и продуктивность.

Грамотное проектирование искусственного освещения в магазинах с учетом требований различных товаров помогает создавать в магазине комфортную среду и представлять товары в самом выгодном свете для покупателей, что положительно сказывается на уровне продаж.

Источники:

1. «Справочная книга по светотехнике», под ред. Ю.Б. Айзенберга, 3-е издание, 2006
2. «Элементарная светотехника», Л.П. Варфоломеев, 2013
3. Журнал «Современная светотехника», №4, 2018
4. Буклет по решениям «Биологически и эмоционально эффективное освещение (Human Centric Lighting), Световые технологии, 2019
5. Интернет-ресурс: v-kosmose.com
6. Рисунки 4 и 6 — нарисованы и принадлежат bigpro.ru; остальные — взяты с интернет-ресурса: pinterest.ru.

Длины волн различных видов излучения

    Длины волн и энергия различных видов излучения [c.518]

    Ниже приведены длины волн различных видов излучения и спектр солнца. [c.59]

    Длина волн различных видов излучения (шкала электромагнитных волн) [c.59]

    На рисунке 11 изображен электромагнитный спектр в виде своеобразной масштабной линейки. На этой линейке отмечены интервалы длин волн различных электромагнитных излучений. Цифры в кружках означают октавы (октава — интервал, при котором длина волны удваивается). Масштаб линейки выражен в октавах. [c.74]

    Диапазоны встречающихся в приложениях размеров дисперсных частиц, способы их измерения показаны на рис. 0.1 в сравнении с характерными длинами волн различных видов электромагнитного излучения, размерами атома, кристалла и характерной длиной свободного пробега в газе ). [c.15]

    Кроме теплового излучения, тела могут испускать лучистую энергию других видов. Бомбардировка вещества электронами дает излучение, которое мы называем рентгеновскими лучами. Выдерживание вещества под облучением одного вида часто приводит к тому, что оно дает другое или вторичное излучение например, некоторые минералы флуоресцируют в ультрафиолетовом свете. В действительности существует целый спектр электромагнитного излучения, различные части которого получили название, отражающее способ их получения или некоторое характерное свойство. Все виды электромагнитного излучения имеют одинаковую скорость распространения, но отличаются длиной волны и происхождением, При поглощении всех видов излучения выделяется тепло. Однако, только одно электромагнитное излучение, возникающее благодаря нагретому состоянию излучающего тела, мы называем тепловым излучением. Часть этого теплового излучения мы называем также видимым светом, но большая часть его, однако, лежит за пределами спектра видимого света и обычно включается в понятие об инфракрасном излучении, В табл. 28, 1 приводятся примерные пределы длин волн некоторых видов излучения. [c.384]

    Ниже приведены длины волн (в м) различных видов излучения  [c.29]

    Рассмотренное деление спектроскопии по диапазонам длин волн и частот излучения определяется различием экспериментальных методов исследовання отдельных областей спектра. В табл. 6.2 приведены названия спектров, соответствующих различным типам излучения. Все эти спектры можно классифицировать в рамках четырех видов спектроскопии ядерной, атомной, молекулярной и спектроскопии конденсированных систем. [c.214]

    Из уравнения Релея (УП1.1) и уравнения (УП1.4) можно сделать следуюш,ие выводы. Рассеяние света тем значительнее, чем крупнее частицы (следует, однако, иметь в виду, что теория применима для случая, когда размер частиц не превышает длины волны). На интенсивность рассеяния света огромное влияние оказывает его длина волны. (Из УП1.1) и (УИ1.4) следует, что преимущественно рассеивается коротковолновое излучение (обращаем внимание X в знаменателе). Поэтому при освещении белым светом, который можно рассматривать как смесь лучей различной длины волны, рассеянный свет богаче коротковолновым излучением, а прошедший — длинноволновым. Интенсивность рассеянного света находится в прямой зависимости от разности показателей преломления дисперсной фазы и среды. При равенстве показателей преломления система практически не рассеивает свет. Интересно, что если при этом среда и дисперсная фаза отличаются показателями оптической дисперсии, то системы окрашены в яркие цвета (эффект Христиансена). [c.159]

    После фотоэлектронного поглощения атом находится в высоковозбужденном состоянии. Вакансия, созданная фотоэлектронным поглощением, будет заполнена электроном с более высоколежащей оболочки. Разность энергии между этими двумя уровнями, например, вакансией в К-оболочке и вакансией в Ьз-оболочке, испускается в виде рентгеновского фотона. Это рентгеновское излучение называют характеристическим , потому что его энергия (или длина волны) различны для каждого элемента, так как всякий элемент имеет свой собственный уровень энергии. [c.64]

    В зависимости от толщины металлич. или полупроводникового слоя, нанесенного на стеклянную пластину, С. м. может задерживать 10—90% падающего на него видимого света. Кроме того, нек-рые металлы могут задерживать видимый свет определенной длины волны напр, золото является фильтром для желтого света. Металлизированные С. м. могут служить защитными экранами от различных видов излучений, напр, радиоволн, УФ-света и инфракрасного излучения. Поверхность С. м. с нанесенным на нее полупроводниковым слоем не отражает видимый свет и не образует световых [c.244]

    О. Определение спектральных, полосных и интегральных характеристик. Введение спектральных и интегральных характеристик не представляет никаких проблем для непрерывного спектра излучения они подобны обсуждавшимся ранее характеристикам поверхностей. Например, облако частиц различного размера дает непрерывное излучение. Под словом непрерывное понимается тот факт, что величины Кд и а следовательно, и / меняются медленно и непрерывно с изменением длины волны или волнового числа. Например, спектральный массовый коэффициент поглощения сажи можно с достаточной точностью представить в виде [c.487]

    По формуле (1.4) можно подсчитать энергию фотонов для различного вида излучений. Так, для инфракрасных лучей с длиной волны Я=10 мк энергия дж, для видимого излучения [c.12]

    Длины волн и энергия различных видов излучения……….528 [c.9]

    Различные виды излучения имеют разные длины волн  [c.134]

    Для анализа используют спектрограф ИСП-30 (рис. 1.7). Полихроматическое излучение плазмы, проходя через шель 1, попадает на зеркальный коллиматорный объектив 2, который поворачивает лучи и обеспечивает равномерное освещение призмы 3. Разложенный по длинам волн свет собирается камерным объективом 4 в его фокальной плоскости, отражается зеркалом 5 и попадает на фотографическую пластинку 6. Одинаковое почернение спектральной линии по высоте является необходимым условием количественных измерений и получается только при равномерном освещении щели спектрографа источником излучения. Наиболее совершенна в этом случае трехлинзовая осветительная система (рис. 1.8). Линза 2 дает несколько увеличенное изображение источника света 1 на проме/куточной диафрагме 3, которая позволяет вырезать различные зоны свечения источника эмиссии, а также экранировать раскаленные концы электродов и менять интенсивность светового потока. Конденсор 4, расположенный за диафрагмой 3, проецирует изображение линзы 2 на щель спектрографа в виде равномерно освещенного круга. Линза 5 дает увеличенное изображение выреза диафрагмы 3 на объективе 7 коллиматора. Таким образом, конденсоры 2, 4 и 5 играют роль вторичных полихроматических источников света. [c.26]

    Определение индексов производится различными методами и приемами, в частности аналитическими и графическими способами. Индицирование основывается на использовании так называемых квадратичных форм, представляющих собой для каждой сингонии аналитическую зависимость, связывающую значения индексов интерференции (кк1) с параметрами решетки а, Ь, с), длиной волны рентгеновского излучения (к) и синусом угла отражения (0). Например, для кубической сингонии квадратичная форма имеет вид [c.93]

    Цвет — это результат воздействия на глаз электромагнитного излучения в диапазоне длин волн от 3,8 10 до 7,6-102 нрд Излучения с разной длиной волны воспринимаются глазом в виде различных цветов. Цвета и соответствующие длины волн (в нм) спектра видимого солнечного света  [c.30]

    В соответствии с изложенным выше различают три вида молекулярных спектров — спектры электронных переходов, колебательные (вибрационные) спектры и вращательные (ротационные) спектры. На рис. 159 (приложение 2) указаны энергии и длины волн излучения, соответствующие различным изменениям в состоянии молекул. [c.130]

    Простейший способ проанализировать спектральный состав излучения состоит в том, что свет фокусируют на узкую прямоугольную щель, затем пропускают через призму и фотографируют на фотопластинку. В результате разного преломления света разной длины волны на пластинке получается серия изображений щели в виде серии линий, отвечающих различным длинам волн, представленным в испускаемом излучении. Поэтому такие спектры называются линейчатыми спектрами. [c.151]

    И рост В замедляется и затем В начинает уменьшаться (соляризация). Этот эффект наблюдается либо в месте попадания первичного пучка рентгеновских лучей, либо в случае сильно переэкспонированных пленок. Зависимость I) от П показана на рис. 5, она различается для различных сортов пленки, но общий вид зависимости сохраняется. Зависимость от длины волны регистрируемого излучения определяется степенью поглощения и на ней выделяются края полос поглощения брома и серебра (рис. 6). При фотографической регист- [c.18]

    Видимая область занимает узкий участок спектра примерно от 4000 до 7500 A. Электромагнитное излучение, соответствующее этой области, воспринимается глазом человека как видимый свет различных цветов в зависимости от длины волны. Видимое излучение занимает только маленький участок во всем электромагнитном спектре, но способность глаза непосредственно видеть только эти волны делает его главным для человека. Для спектрального анализа эта область также представляет значительный интерес, хотя и меньший, чем соседние ультрафиолетовая и ближняя инфракрасная области. [c.26]

    Когда было установлено, что существуют и другие виды электромагнитного излучения, распространяющиеся со скоростью света, стало-ясно, что свет не уникальное явление природы, а лишь видимое проявление гораздо более общего эффекта, к которому относятся также инфракрасное излучение (открытое Гершелем в 1800г.), электрическое излучение (открытое Герцем в 1887 г.) и рентгеновское излучение (открытое Рентгеном в 1896 г.). Все эти виды излучения относятся к той или иной части электромагнитного спектра (рис. 2.14). Электромагнитный спектр непрерывен и простирается от области чрезвычайно коротких длин волн и высоких частот, соответствующей космическим лучам, до области чрезвычайно длинных и низкочастотных электрических волн. Все виды излучения отличаются только длиной волны X, т.е. расстоянием между двумя последовательными максимумами волнового процесса. Любое электромагнитное излучение распространяется с одинаковой скоростью, которая в вакууме составляет 3,00-10 м/с (обозначается с), и проявляет волновые свойства. В спектре электромагнитного излучения принято выделять разлитаые области, однако между ними не существует четких границ правда, видимая часть спектра (380—760 нм) имеет довольно определенные границы, но это обусловлено ограниченной способностью человеческого глаза к восприятию излучения. Для обнаружения излучения в различных областях электромагнитного спектра созданы специальные приборы, называемые спектроскопами, спектрометрами или спектрографами в зависимости от того, каким образом в них производится регистрация излучения. [c.33]

    Действие излучений. Микроорганизмы в процессе жизнедеятельности могут быть подвержены воздействию различных видов излучений. Влияние излучений на микроорганизмы зависит от длины волны. Инфракрасное излучение оказывает тепловое воздействие на микроорганизмы. Важное экологическое значение имеет свет для фотосинтезирующих микроорганизмов, которые не могут развиваться в его отсутствие. Излучения определенной длины волны видимой части спектра необходимы для жизнедеятельности пигментообразующих бактерий. Изменение интенсивности освещенности сопровождается перемещением микроорганизмов, находящихся в воде во взвешенном состоянии (фотодинамический эффект). Све толюбивые (фотопозитивные) виды перемещаются в верхние слои. Фотонегативные формы характерны для донных отложений. Ультрафиолетовое излучение с длиной волны от 200 до 300 нм обладает наиболее сильно выраженным бактерицидным действием. На прямом солнечном свету отмирание микробов происходит в тонком слое воды через 20—30 мин. [c.221]

    Невыполнение каждого из этих условий приводит к получению средней (или кажущейся) величины ё Наиболее трудно выполняется третье из указанных условий, так как чаще всего известно и используется при расчетах лищь общее содержание вещества во всех его видах и неизвестно истинное число ноглощаюш,их частиц данного вида, которое изменяется, если смещается химическое равновесие. Под влиянием изменения ионной силы (ц) раствора изменяется энергетическое состояние поглощающих частиц н, следовательно, их способность к поглощению излучений различных длин волн. [c.464]

    Длины волн, соответствующие различным видам электромагнитного излучения, показаны на рис. 15 » там же приведены энергии квантоь (в расчете на I моль), отвечающие различным длинам волн. [c.289]

    Атомно-ионизационный метод анализа был бы невозможен без использования лазеров. Поскольку наиболее селективным методом ио1П1зации атомов является нх предварительный перевод в одно из возбужденных состояний и поскольку в видимой и ультрафиолетовой областях спектра лежат спектральные линии атомов многих элементов, то имеиио лазеры, генерирующие излучение в этих областях, являются неотъемлемой частью любого прибора для атомно-ионизационного метода. В основном это лазеры, работающие на органических красителях как активных средах. Непрерывная перестройка длины волны излучения, достаточная для достижения (во многих случаях) режима насыщения, сделала лазеры на органических красителях незаменимым средством селективного возбуждения атомов многих элементов. Существует много типов таких лазеров. Наиболее часто используемые лазеры имеют следующие xapaivTepH THKH область непрерывной перестройки от —300 до 800 нм, выходная мощность 1—20 кВт в линии генерации, ширина которой варьируется от 1 до 0,01 нм при длительности 7— 12 НС в случае лазерной накачки и 1—50 мс при ламповой накачке лазера на красителях. Следующей неотъемлемой частью установки является атомизатор, в качестве которого наиболее широко, как это уже упоминалось, используется пламя, а также электротермические атомизаторы с испарением находящихся в них образцов в вакууме. Находят применение и различного вида электротермические атомизаторы, работающие при атмосферном давлении. [c.185]

---

Виды электромагнитного излучения

Электромагни́тное излуче́ние (электромагнитные волны) — распространяющееся в пространстве возмущение электрических и магнитных полей.

Диапазоны электромагнитного излучения

1 Радиоволны

2. Инфракрасное излучение (Тепловое)

3. Видимое излучение (Оптическое)

4. Ультрафиолетовое излучение

5. Жёсткое излучение

Основными характеристиками электромагнитного излучения принято считать частоту и длину волны. Длина волны зависит от скорости распространения излучения. Скорость распространения электромагнитного излучения в вакууме равна скорости света, в других средах эта скорость меньше.

Особенностями электромагнитных волн c точки зрения теории колебаний и понятий электродинамики являются наличие трёх взаимноперпендикулярных векторов: волнового вектора, вектора напряжённости электрического поля E и вектора напряжённости магнитного поля H.

Электромагнитные волны — это поперечные волны (волны сдвига), в которых вектора напряжённостей электрического и магнитного полей колеблются перпендикулярно направлению распространения волны, но они существенно отличаются от волн на воде и от звука тем, что их можно передать от источника к приёмнику в том, числе и через вакуум.

Общим для всех видов излучений является скорость их распространения в вакууме, равная 300 000 000 метров в секунду.

Электромагнитные излучения характеризуются частотой колебаний, показывающих число полных циклов колебаний в секунду, или длиной волны , т.е. расстоянием, на которое распространяется излучение за время одного колебания (за один переиод колебаний). Частота колебаний (f), длина волны (λ) и скорость распространения излучения (с) связаны между собой соотношением:

с = f λ.

Электромагнитное излучение принято делить по частотным диапазонам (см. таблицу). Между диапазонами нет резких переходов, они иногда перекрываются, а границы между ними условны. Поскольку скорость распространения излучения постоянна, то частота его колебаний жёстко связана с длиной волны в вакууме.

 

Таблица. 5.1. Частотные диапазоны электромагнитного излучения

 

Название диапазона	Длины волн, λ	Частоты, ν	Источники
Радиоволны	Сверхдлинные	100 -10 км	3 — 30 кГц	Атмосферные явления. Переменные токи в проводниках и электронных потоках (колебательные контуры).
Длинные	10 км -1 км	30 кГц — 100 кГц
Средние	1 км — 100 м	300 кГц — 3 МГц
Короткие	100 м -10 м	3 МГц — 30 МГц
Ультракороткие	10 м -2 мм	30 МГц — 1,5·1011 Гц
Оптическое излучение	Инфракрасное излучение	760 нм — 2 мм	1,5·1011 Гц — 6 ТГц	Излучение молекул и атомов при тепловых и электрических воздействиях.
Видимое излучение	400 -760 нм	0,75·1016 – 0,23·1016 Гц
Ультрафиолетовое	10 — 400 нм	< 3·1016 Гц	Излучение атомов под воздействием ускоренных электронов.
Жёсткие лучи	Рентгеновские	(10 – 5)10-3 нм	3·1016 — 6·1019 Гц	Атомные процессы при воздействии ускоренных заряженных частиц.
Гамма	< 5×10−3 нм	> 6·1019 Гц	Ядерные и космические процессы, радиоактивный распад.

 

Примечание:

Нанометр – 10^{-9 м; килогерц – 103} герц; мегогерц – 10⁶ герц; терагерц – 10¹² герц.

Ультракороткие радиоволны принято разделять на метровые, дециметровые, сантиметровые, миллиметровые и субмиллиметровые или микрометровые. Волны с длиной λ длиной менее 1 м (частота более 300 МГц) принято также называть микроволнами или волнами сверхвысоких частот (СВЧ).

Инфракра́сноеизлуче́ние — электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света (с длиной волны 0,74 мкм) и микроволновым излучением (1-2 мм).

Инфракрасное излучение также называют «тепловым» излучением, так как все тела, твёрдые и жидкие, нагретые до определённой температуры, излучают энергию в инфракрасном спектре. При этом длины волн, излучаемые телом, зависят от температуры нагревания: чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения. Спектр излучения абсолютно чёрного тела при относительно невысоких (до нескольких тысяч Кельвинов) температурах лежит в основном именно в этом диапазоне.

Видимое, инфракрасное и ультрафиолетовое излучение составляет так называемую оптическую область спектра в широком смысле этого слова. Самым известным источником оптического излучения является Солнце. Его поверхность (фотосфера) нагрета до температуры 6000 градусов и светит ярко-жёлтым светом. Этот участок спектра электромагнитного излучения непосредственно воспринимается нашими органами чувств.

Излучение оптического диапазона возникает при нагревании тел (инфракрасное излучение называют также тепловым) из-за теплового движения атомов и молекул. Чем сильнее нагрето тело, тем выше частота его излучения. При определённом нагревании тело начинает светиться в видимом диапазоне (каление), сначала красным цветом, потом жёлтым и так далее. И наоборот, излучение оптического спектра оказывает на тела тепловое воздействие.

Кроме теплового излучения источником и приёмником оптического излучения могут служить химические и биологические реакции. Одна из известнейших химических реакций, являющихся приёмником оптического излучения, используется в фотографии.

Жёсткие лучи. Границы областей рентгеновского и гамма-излучения могут быть определены лишь весьма условно. Для общей ориентировки можно принять, что энергия рентгеновских квантов лежит в пределах 20 эВ — 0,1 МэВ, а энергия гамма-квантов — больше 0,1 МэВ.

Ультрафиоле́товое излуче́ние (ультрафиолет, УФ, UV) — электромагнитное излучение, занимающее диапазон между видимым и рентгеновским излучением (380 — 10 нм, 7,9×10¹⁴ — 3×10¹⁶ Гц). Диапазон условно делят на ближний (380—200 нм) и дальний, или вакуумный (200—10 нм) ультрафиолет, последний так назван, поскольку интенсивно поглощается атмосферой и исследуется только вакуумными приборами.

Основной природный источник ультрафиолетового излучения на Земле — Солнце. Соотношение интенсивности излучения УФ-А и УФ-Б, общее количество ультрафиолетовых лучей, достигающих поверхности Земли, зависит от различных факторов.

Искусственные источники УФ многообразны. Сегодня искусственные источники УФ широко применяются в медицине, профилактических, санитарных и гигиенических учреждениях, сельском хозяйстве и т.д.

 

Узнать еще:

Шкала электромагнитных волн

У того факта, что на свете не существует волн всех без исключения частот (от ν=0 Гц до ν=∞ Гц), есть объективные причины. Они заключаются в том, что световые волны обладают не только волновыми, но и корпускулярными свойствами, что накладывает на их длину определенные ограничения.

Ограничения длины волны

Согласно квантовой теории, испускание электромагнитного излучения происходит в виде порций энергии – квантов. Энергия квантов связана с их частотой.

Формула содержит постоянную Планка – h=6,62·10-34 Дж·c, а h=h3π=1,05·10-34 Дж·с – это постоянная Планка с чертой.

Из формулы можно сделать вывод о невозможности существования бесконечной частоты, поскольку квантов с бесконечной величиной энергии не бывает. Также данное выражение ограничивает и низкие частоты, поскольку энергия кванта имеет минимально возможное значение W0, следовательно, существует и минимальная частота, ниже которой волна иметь не может.

Замечание 1

Важно отметить, что пока не существует явных доказательств наличия нижней границы энергии у фотонов. В стабильных электромагнитных волнах между земной поверхностью и ионосферой отмечена минимальная частота, равная примерно 8 Гц.

Шкала электромагнитных волн

На сегодняшний день известно несколько типов электромагнитных волн. Их основные характеристики приведены в таблице:

Название	Граница диапазона по длине волны λ	Граница диапазона по энергии квантов W
гамма — излучение	λ<1,2·10-3 нм	W>1 МэВ
рентгеновское излучение	1,2·10-3 нм<λ<12 нм	100 эВ>W> 1 МэВ
ультрафиолетовое излучение	12 нм<λ<380 нм	3,2 эВ>W>100 эВ
видимый спектр излучения	380 нм<λ<760 нм	1,6 эВ>W>3,2 эВ
инфракрасное излучение	760нм<λ<106 нм	1,2·10-3 эВ>W>1,6 эВ
радиоволны	λ>106 нм	W<1,2·10-3 эВ

Шкала волн указывает на то, что каждый диапазон имеет свои индивидуальные особенности. Чем больше частота, тем сильнее проявляются корпускулярные свойства излучения.

В разных частях спектра электромагнитных излучений волны генерируются по-разному. Для изучения каждого типа волны существуют особые разделы физики. Различия между участками спектра заключаются не столько в физической природе волн, сколько в способах их приема и получения. Резкого перехода между ними, как правило, нет, возможно и перекрытие участков, поскольку границы условны.

Определение 1

Оптика изучает так называемый оптический диапазон электромагнитных волн – часть спектра с включением фрагментов зон инфракрасного и ультрафиолетового излучения, которая доступна человеческому глазу.

Определение 2

Кванты, которые присутствуют в видимой части излучения, называются фотонами.

Волны всего спектра электромагнитного излучения обладают как волновыми, так и квантовыми свойствами, однако те или иные свойства в зависимости от длины волн могут преобладать. Следовательно, для их изучения нужно пользоваться разными методами. Практическое применение у разных групп волн также различается в зависимости от длины.

Нужна помощь преподавателя?

Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

Описать задание

Специфика различных видов электромагнитных волн

Оптический диапазон характеризуется слабым взаимодействием света и вещества, а также тем, что в нем выполняются законы геометрической оптики.

Замечание 2

На частоты ниже оптического диапазона законы геометрической оптики уже не распространяются, а высокочастотное электромагнитное поле либо пронизывает вещество насквозь, либо разрушает его.

Видимый свет очень важен для всего живого на Земле, особенно для процессов фотосинтеза. Радиоволны активно применяются в телевидении, радиолокационных процессах, радиосвязи, т.к. это самые длинные волны спектра, которые могут быть легко сгенерированы с помощью колебательного контура (сочетания индуктивности и емкости). Радиоволны могут испускаться атомами и молекулами – это свойство находит применение в радиоастрономии.

Можно сформулировать общее утверждение, согласно которому источником электромагнитных волн являются частицы в атомах и ядрах. Они заряжены и движутся ускоренно.

В 1800 г. В. Гершель изучил на практике инфракрасную область спектра. Он расположил термометр ближе к красному краю спектра и увидел, что температура начала расти, значит, термометр нагрелся излучением, невидимым глазу. Инфракрасное излучение можно перевести в видимую часть диапазона с помощью специальных приборов (например, на этом свойстве основаны приборы ночного видения). Любое нагретое тело является источником инфракрасного излучения.

Ультрафиолетовое излучение было открыто И. Риттером. Он нашел невидимые глазу лучи за фиолетовой частью спектра и обнаружил, что они могут воздействовать на определенные химические соединения и убивать некоторые виды бактерий. Это свойство нашло широкое применение в медицине. Являясь частью солнечных лучей, ультрафиолет оказывает воздействие на человеческую кожу, способствуя ее потемнению (появлению загара).

В. Рентген в 1895 г. обнаружил еще один вид излучения, который был позже назван в его честь. Рентгеновские лучи не видны глазу и могут проходить через толстые слои непрозрачного вещества без значительного поглощения. Они также могут воздействовать на фотопленку и вызывать свечение некоторых видов кристаллов. Рентгеновские лучи широко применяются в области медицинской диагностики, а их способность воздействовать на живые организмы весьма значительна.

Определение 3

Гамма-излучением называется излучение, возникающее при возбуждении атомных ядер и взаимодействии элементарных частиц.

Гамма-излучение имеет наименьшую длину волны, следовательно, корпускулярные свойства у него наиболее выражены. Его принято рассматривать в качестве потока гамма-квантов. Существует перекрытие рентгеновских и гамма-волн в области длин 10-10-10-14 м.

Пример 1

Условие: объясните, что выступает в качестве излучателя для разных видов электромагнитных волн.

Решение

Электромагнитные волны всегда излучаются движущимися заряженными частицами. Они движутся ускоренно в атомах и ядрах, значит, именно там будет находиться источник волн. Радиоволны испускаются молекулами и атомами (единственный вид излучения, который можно воссоздать искусственным путем). Инфракрасное – за счет колебаний атомов в молекулах (здесь имеют место тепловые колебания, усиливающиеся с ростом температуры). Видимый свет создается отдельными возбужденными атомами. Ультрафиолетовый свет также является атомарным. Рентгеновские лучи создаются за счет взаимодействия электронов с высокой кинетической энергией с ядрами атомов, а также за счет собственного возбуждения ядер. Гамма-лучи образуются за счет возбужденных ядер и взаимном превращении элементарных частиц.

Пример 2

Условие: вычислите частоты волн в видимом диапазоне.

Решение

К видимому диапазону относятся волны, воспринимаемые человеческим глазом. Границы зрения индивидуальны и находятся в пределе λ=0,38-0,76 мкм.

В оптике используются два основных вида частот. Первая из них – круговая – может быть определена как ω=2πT (Т — период колебания волны). Вторая определяется как ν=1T.

Значит, мы можем связать одну частоту с другой при помощи следующего соотношения:

ω=2πν.

Зная, что скорость распространения электромагнитных волн в вакууме равна c=3·108 мс, запишем:

λ=сT→T=λc.

В этом случае для границ видимого диапазона получим:

ν=cλ, ω=2πcλ.

Поскольку мы не знаем длины волн видимого света, то:

ν1=3·1080,38·10-6=7,9·1014 (Гц); v2=3·1080,76·1016=3,9·1014 (Гц);ω1=2·3,14·7,9·1014=5·1015 (с-1); ω2=2·3,14·3,9·1014=2,4·1015 (с-1).

Ответ: 3,9·1014 Гц.

Электромагнитный спектр | COSMOS

Электромагнитный спектр (EMS) — это общее название известного диапазона электромагнитного излучения. Длины волн увеличиваются примерно с 10 ^-18 м до 100 км, что соответствует уменьшению частот с 3 × 10 ²⁶ Гц до 3 × 10 ³ Гц.

На изображении ниже показаны названия, присвоенные различным регионам EMS. Обратите внимание, что видимая часть спектра, единственный тип электромагнитного излучения, который мы можем обнаружить нашими глазами, составляет лишь крошечную часть EMS.

В вакууме все электромагнитные волны распространяются со скоростью света: c = 299 792 458 м / с. Энергия ( E ) может быть связана с каждой областью EMS, используя уравнение:

, где f — частота, а h — постоянная Планка, которая имеет значение:

В таблице ниже перечислены типичные длины волн, частоты и энергии для различных регионов EMS.

Регион	Длина волны	Частота	Энергия
Жесткая гамма	1 × 10 -9 нм	3 × 10 26 Гц	1.2 × 10 12 эВ
Гамма	1 × 10 -6 нм	3 × 10 23 Гц	1,2 ГэВ
Гамма / рентген	0,001 нм	3 × 10 19 Гц	12 МэВ
Рентгеновский снимок	1 нм	3 × 10 17 Гц	120 кэВ
Рентген / ультрафиолет	10 нм	3 × 10 16 Гц	12 кэВ
Ультрафиолет	100 нм	3 × 10 15 Гц	1.2 кэВ
Видимый (синий)	400 нм	7,5 × 10 14 Гц	3,1 эВ
Видимый (красный)	700 нм	4,3 × 10 14 Гц	1,8 эВ
Инфракрасный	10000 нм	3 × 10 13 Гц	0,12 эВ
Микроволновая печь	1 см	30 ГГц	1.2 × 10 -4 эВ
Микроволновая печь / Радио	10 см	3 ГГц	1,2 × 10 -5 эВ
Радио	100 метров	3 МГц	1,2 × 10 -8 эВ
Радио	100 км	3 кГц	1,2 × 10 -11 эВ

Электромагнитный спектр

Электромагнитный спектр

---

Электромагнитный спектр

---

Электромагнитный спектр — это распределение электромагнитных излучения по энергии (или, что то же самое, в силу соотношений в предыдущий раздел, в зависимости от частоты или длины волны).

Области электромагнитного спектра

В следующей таблице приведены приблизительные длины волн, частоты и энергии. для выбранных областей электромагнитного спектра.

Спектр электромагнитного излучения Излучение
Регион	Длина волны (Ангстрем)	Длина волны (сантиметры)	Частота (Гц)	Энергия (эВ)
Радио	> 10 9	> 10	<3 x 10 9	<10 -5
Микроволновая печь	10 9 -10 6	10-0.01	3 x 10 9 — 3 x 10 12	10 -5 — 0,01
Инфракрасный	10 6 -7000	0,01 — 7 x 10 -5	3 x 10 12 — 4,3 x 10 14	0,01 — 2
Видимый	7000–4000	7 x 10 -5 — 4 x 10 -5	4,3 x 10 14 — 7,5 x 10 14	2–3
Ультрафиолет	4000–10	4 x 10 -5 -10 -7	7.5 х 10 14 — 3 х 10 17	3–10 3
Рентгеновские снимки	10–0,1	10 -7 -10 -9	3 x 10 17 — 3 x 10 19	10 3 -10 5
Гамма-лучи	<0,1	<10 -9	> 3 х 10 19	> 10 5

Обозначение «эВ» означает электрон-вольт, обычную единицу измерения энергии в атомная физика.Графическое представление электромагнитного спектра: показано на рисунке ниже.

Электромагнитный спектр

Таким образом, мы видим, что видимый свет, гамма-лучи и микроволны на самом деле одно и то же. вещи. Все они представляют собой электромагнитное излучение; они просто отличаются своими длины волн.

Спектр видимого света

Точно так же, как мы воспринимаем частоту звука как высоту тона, мы воспринимаем частоту света как цвет.Обратите внимание, насколько мал видимый спектр во всем диапазоне электромагнитный спектр.

Видимая часть спектра может быть разделена по цвету, с красным на длинноволновом конце и фиолетовым на коротковолновом конце, так как проиллюстрировано (схематично) на следующем рисунке.

Видимый спектр

Как Рой Г. Б. потерял гласную

Последовательность красного, оранжевого, желтого, зеленого, синего и фиолетового цветов может быть запомнил, запомнив имя того молодца «РОЙ Г.BV «. Изначально это был» ROY G. BIV «, потому что раньше было принято называть область между синим и фиолетовым «индиго». В современном обиходе индиго обычно не выделяют как отдельный цвет в видимом спектре; таким образом, у Роя больше нет гласных в последнем название.

Инфракрасное излучение

За пределами красного конца видимого спектра инфракрасное излучение. Диапазон составляет от 700 нм до 0,1 см. Мы чувствуем такое излучение от тепловой лампы, но не видим этого радиация.

Радиоволны

Мы знакомы с радиоволнами в диапазонах UHF, VHF, FM и AM.У них очень длинные волны. Радиоволны AM имеют самую длинную длины волн в этой группе и, следовательно, самые маленькие частоты.

УФ, рентгеновские лучи, гамма-лучи

Эти лучи с более короткой длиной волны и более высокой энергией в значительной степени заблокирован атмосферой Земли. (Мы позже узнать больше о том, почему блокируются определенные длины волн по сравнению с другими. (см. следующий слайд). Таким образом, «рентгеновское зрение» Супермена в принципе бесполезно. на земле.

Какие существуют типы излучения?

AB Наука о знаниях и возможностях трудоустройства 8, 9 (пересмотрено в 2009 г.) 8 Блок C: Световые и оптические системы

AB Физика 30 (2007 г., обновлено 2014 г.) 12 Блок C: Электромагнитное излучение

AB Физика 30 (2007 г., обновлено 2014 г.) 12 Блок D: Атомная физика

AB Наука 30 (2007 г., обновлено 2014 г.) 12 Блок C: Электромагнитная энергия

AB Наука 7-8-9 (2003 г., обновлено в 2014 г.) 8 Блок C: Световые и оптические системы

До нашей эры Естественные науки 8 класс (июнь 2016 г.) 8 Большая идея: энергия может передаваться как частица, так и волна.

МБ Естественные науки 8 класс (2000) 8 Кластер 2: Оптика

МБ Старший 3-й факультет физики (2003 г.) 11 Тема 2: Природа света

МБ Старший 4-й факультет физики (2005) 12 Тема 4: Медицинская физика

NB Физика 11 (2003) 11 Волны

NB Естественные науки 8 класс (2002) 8 Оптика

NL Физика 3204 (2019) 12 Раздел 4: Введение в квантовую физику

NS Структура результатов обучения: естественные науки 8 класс (2014 г.) 8 Физические науки: оптика

NS Физика 12 (2002) 12 Радиация

NS Физика 12 (2002) 12 Волны и современная физика

NT Наука о знаниях и возможностях трудоустройства 8 (Альберта, редакция 2009 г.) 8 Блок C: Световые и оптические системы

NT Физика 30 (Альберта, 2007 г., обновлено 2014 г.) 12 Блок C: Электромагнитное излучение

NT Физика 30 (Альберта, 2007 г., обновлено 2014 г.) 12 Блок D: Атомная физика

NT Наука 30 (Альберта, 2007 г., обновлено 2014 г.) 12 Блок C: Электромагнитная энергия

NT Наука 8 (Альберта, 2003 г., обновлено в 2014 г.) 8 Блок C: Световые и оптические системы

НУ Наука о знаниях и возможностях трудоустройства 8 (Альберта, редакция 2009 г.) 8 Блок C: Световые и оптические системы

НУ Физика 30 (Альберта, 2007 г., обновлено 2014 г.) 12 Блок D: Атомная физика

НУ Наука 30 (Альберта, 2007 г., обновлено 2014 г.) 12 Блок C: Электромагнитная энергия

НУ Наука 8 (Альберта, 2003 г., обновлено в 2014 г.) 8 Блок C: Световые и оптические системы

НА Науки о Земле и космосе, 12 класс, Университет (SES4U) 12 Строка C: Планетарная наука (Наука о Солнечной системе)

НА Экология, 11 класс, рабочее место (SVN3E) 11 Направление C: Здоровье человека и окружающая среда

НА Физика, 12 класс, Университет (СПх5У) 12 Strand E: Волновая природа света

НА Естественные науки, академический класс 10 (SNC2D) 10 Strand E: свет и геометрическая оптика

НА Прикладная наука 10 класс (SNC2P) (2008) 10 Strand E: свет и применение оптики

PE Естественные науки 8 класс (в редакции 2016 г.) 8 Блок 3: Оптика

PE Естественные науки 9 класс (2018) 9 Блок 4: Исследование космоса

КК Прикладная наука и технологии Раздел III Материальный мир

КК Экологическая наука и технологии Раздел IV Материальный мир

КК Наука и технология Раздел III Материальный мир

КК Наука и окружающая среда Раздел IV Материальный мир

SK Физические науки 20 (2016) 11 Свойства волн

SK Физика 30 (2017) 12 Современная физика

SK Естественные науки 8 класс (2009 г.) 8 Физические науки — оптика и зрение (OP)

YT Science Grade 8 (Британская Колумбия, июнь 2016 г.) 8 Большая идея: энергия может передаваться как частица, так и волна.

7 типов электромагнитных волн

Электромагнитный (ЭМ) спектр охватывает все частоты волн, включая радио, видимый свет и рентгеновские лучи. Все электромагнитные волны состоят из фотонов, которые путешествуют в пространстве, пока не взаимодействуют с материей; одни волны поглощаются, а другие отражаются. Хотя науки обычно подразделяют электромагнитные волны на семь основных типов, все они являются проявлениями одного и того же явления.

Радиоволны: мгновенная связь

••• seroz4 / iStock / Getty Images

Радиоволны — это волны с самой низкой частотой в электромагнитном спектре.Радиоволны могут использоваться для передачи других сигналов приемникам, которые впоследствии преобразуют эти сигналы в полезную информацию. Многие объекты, как природные, так и созданные руками человека, излучают радиоволны. Все, что излучает тепло, испускает излучение во всем спектре, но в разном количестве. Звезды, планеты и другие космические тела излучают радиоволны. Радио- и телевизионные станции, а также компании сотовой связи производят радиоволны, которые несут сигналы, принимаемые антеннами вашего телевидения, радио или мобильного телефона.

Микроволны: данные и тепло

••• Райан Маквей / Photodisc / Getty Images

Микроволны занимают второе место по частоте среди волн в электромагнитном спектре. В то время как радиоволны могут достигать миль в длину, микроволны имеют длину от нескольких сантиметров до фута. Из-за своей более высокой частоты микроволны могут проникать через препятствия, мешающие радиоволнам, такие как облака, дым и дождь. Микроволновые печи передают радар, звонки на стационарные телефоны и передачу компьютерных данных, а также готовят ваш обед.Микроволновые остатки «Большого взрыва» излучаются со всех сторон по всей Вселенной.

Инфракрасные волны: невидимое тепло

••• Бенджамин Хаас / Hemera / Getty Images

Инфракрасные волны находятся в нижнем-среднем диапазоне частот в электромагнитном спектре, между микроволнами и видимым светом. Размер инфракрасных волн колеблется от нескольких миллиметров до микроскопических длин. Более длинноволновые инфракрасные волны выделяют тепло и включают излучение, испускаемое огнем, солнцем и другими выделяющими тепло объектами; Более коротковолновые инфракрасные лучи не выделяют много тепла и используются в пультах дистанционного управления и технологиях визуализации.

Лучи видимого света

••• Goodshoot / Goodshoot / Getty Images

Волны видимого света позволяют видеть окружающий мир. Различные частоты видимого света воспринимаются людьми как цвета радуги. Частоты перемещаются от более низких длин волн, определяемых как красные, до более высоких видимых длин волн, обнаруживаемых как фиолетовые оттенки. Самым заметным естественным источником видимого света, конечно же, является солнце. Объекты воспринимаются как разные цвета в зависимости от того, какие длины волн света объект поглощает, а какие отражает.

Ультрафиолетовые волны: энергичный свет

••• malija / iStock / Getty Images

Ультрафиолетовые волны имеют даже более короткие длины волн, чем видимый свет. Ультрафиолетовые волны являются причиной солнечных ожогов и могут вызвать рак у живых организмов. Высокотемпературные процессы испускают УФ-лучи; их можно обнаружить по всей Вселенной по каждой звезде на небе. Обнаружение УФ-волн помогает астрономам, например, узнать о структуре галактик.

Рентгеновские лучи: проникающее излучение

••• DAJ / amana images / Getty Images

Рентгеновские лучи — это волны чрезвычайно высокой энергии с длинами волн между 0.03 и 3 нанометра — не намного длиннее атома. Рентгеновские лучи излучаются источниками с очень высокими температурами, такими как корона Солнца, которая намного горячее, чем поверхность Солнца. К естественным источникам рентгеновского излучения относятся космические явления с огромной энергией, такие как пульсары, сверхновые и черные дыры. Рентгеновские лучи обычно используются в технологиях визуализации для просмотра костных структур внутри тела.

Гамма-лучи: ядерная энергия

••• parisvas / iStock / Getty Images

Гамма-волны — это электромагнитные волны самой высокой частоты, которые излучаются только самыми энергичными космическими объектами, такими как пульсары, нейтронные звезды, сверхновые и черные дыры .К наземным источникам относятся молнии, ядерные взрывы и радиоактивный распад. Длины гамма-волн измеряются на субатомном уровне и могут фактически проходить через пустое пространство внутри атома. Гамма-лучи могут разрушать живые клетки; К счастью, атмосфера Земли поглощает любые гамма-лучи, которые достигают планеты.

Электромагнитный спектр

Light несет информацию способами, о которых вы даже не подозреваете. Сотовые телефоны используют свет для отправки и приема звонков и сообщений.Беспроводные маршрутизаторы используют свет для отправки изображений кошек из Интернета на ваш компьютер. Автомобильные радиоприемники используют свет для приема музыки с близлежащих радиостанций. Даже в природе свет несет множество видов информации.

Телескопы собирают свет, и все, что мы знаем от телескопа Хаббла, связано со светом. Поскольку мы не можем путешествовать к звезде или брать пробы из далекой галактики, мы должны полагаться на электромагнитное излучение — свет — чтобы передавать нам информацию от далеких объектов в космосе.

Космический телескоп Хаббла может видеть объекты не только в видимом свете, включая ультрафиолетовый, видимый и инфракрасный свет. Эти наблюдения позволяют астрономам определять определенные физические характеристики объектов, такие как их температура, состав и скорость.

Электромагнитный спектр состоит не только из видимого света. Он включает в себя длины волн энергии, которые человеческий глаз не может воспринимать.

Что такое электромагнитный спектр?

Электромагнитный спектр описывает все виды света, включая те, которые человеческий глаз не видит.Фактически, большая часть света во Вселенной невидима для наших глаз.

Свет, который мы видим, состоящий из отдельных цветов радуги, представляет лишь очень небольшую часть электромагнитного спектра. Другие типы света включают радиоволны, микроволны, инфракрасное излучение, ультрафиолетовые лучи, рентгеновские лучи и гамма-лучи — все они незаметны для человеческого глаза.

Весь свет или электромагнитное излучение движется в космосе со скоростью 186 000 миль (300 000 километров) в секунду — это скорость света.Это примерно столько, сколько может проехать автомобиль за свою жизнь, пройдя его на свету за одну секунду!

Как мы измеряем свет

Свет распространяется волнами, очень похожими на волны в океане. Как волна, свет имеет несколько основных свойств, которые его описывают. Один из них — частота, которая подсчитывает количество волн, которые проходят через заданную точку за одну секунду. Другой — длина волны, расстояние от пика одной волны до пика следующей. Эти свойства тесно и обратно связаны: чем больше частота, тем меньше длина волны — и наоборот.Третья — энергия, которая похожа на частоту в том смысле, что чем выше частота световой волны, тем больше энергии она несет.

Ваши глаза обнаруживают электромагнитные волны размером примерно с вирус. Ваш мозг интерпретирует различные энергии видимого света как разные цвета, от красного до фиолетового. Красный имеет самую низкую энергию, а фиолетовый — самую высокую.

Помимо красного и фиолетового, есть много других видов света, которые наши человеческие глаза не могут видеть, так же как есть звуки, которые наши уши не слышат.На одном конце электромагнитного спектра находятся радиоволны, длина которых в миллиарды раз превышает длину волны видимого света. На другом конце спектра находятся гамма-лучи с длинами волн в миллиарды раз меньше, чем у видимого света.

Значение света и цвета

Ученые используют цвет как инструмент для передачи информации. Читать статью

Ученые используют различные методы работы с телескопами для выделения различных типов света. Например, хотя наши глаза не могут видеть ультрафиолетовый свет от звезды, один из способов воспринять его — это позволить свету звезды пройти через фильтр на телескопе, который удаляет все другие виды света и падает на специальную камеру телескопа, чувствительную к ультрафиолетовому свету. .

Сравнение различных типов света, включая длину волны и частоту.

О чем говорят разные типы света

Для изучения Вселенной астрономы используют весь электромагнитный спектр. Разные типы света говорят нам разные вещи. См. Интерактивные примеры

Радиоволны и микроволны, которые имеют самую низкую энергию, позволяют ученым проникать через плотные межзвездные облака, чтобы увидеть движение холодного газа.

Инфракрасный свет используется, чтобы видеть сквозь холодную пыль; изучать теплый газ и пыль и относительно холодные звезды; и обнаруживать молекулы в атмосферах планет и звезд.

Большинство звезд излучают основную часть своей электромагнитной энергии в виде видимого света, той части спектра, которую могут видеть наши глаза. Более горячие звезды излучают свет с более высокой энергией, поэтому цвет звезды показывает, насколько она горячая. Это означает, что красные звезды — холодные, а синие — горячие.

За пределами фиолетового находится ультрафиолетовый (УФ) свет, энергия которого слишком велика для человеческого глаза. Ультрафиолетовый свет отслеживает горячее сияние звездных яслей и используется для идентификации самых горячих и самых энергичных звезд.

Рентгеновские лучи исходят от самого горячего газа, содержащего атомы. Они излучаются из перегретого материала, вращающегося по спирали вокруг черной дыры, бурлящих нейтронных звезд или облаков газа, нагретых до миллионов градусов.

Гамма-лучи имеют самую высокую энергию и самую короткую длину волны в электромагнитном спектре. Они происходят из свободных электронов и очищенных ядер атомов, ускоряемых мощными магнитными полями взрывающихся звезд, сталкивающихся нейтронных звезд и сверхмассивных черных дыр.

Это очень подробное изображение Крабовидной туманности объединяет данные телескопов, охватывающих почти весь электромагнитный спектр.Изображение включает данные с пяти различных телескопов: космического телескопа Спитцера (инфракрасный), выделенного желтым; очень большой массив Карла Г. Янского (радио) в красном цвете; Космический телескоп Хаббла (виден) в зеленом цвете; XMM-Newton (ультрафиолет) синего цвета; и рентгеновская обсерватория Чандра (рентгеновский снимок) фиолетовым цветом.

Электромагнитный спектр

Электромагнитный спектр

Электромагнитный спектр

Разновидности электромагнитного излучения образуют континуум, известный как электромагнитный спектр.Его широкие категории называются

• Радиоволны
• микроволны
• инфракрасный свет
• видимый свет
• ультрафиолетовый свет
• Рентген
• гамма-лучи

Единственное различие между этими проявлениями электромагнитного излучения связано с различиями в частота и длина волны колебаний. Эти две величины связаны формулой
& nbsp & nbsp (скорость) = (частота) x (длина волны), что в данном случае читается как c = f л.

Типы электромагнитного излучения перечислены выше в порядке убывания длины волны. и, следовательно, возрастающий порядок частоты. (Когда мы позже немного изучим квантовую механику конечно, мы узнаем, что это тоже порядок увеличения энергии для индивидуума фотонов.)

Комментарии к областям электромагнитного спектра — адаптировано из http://calspace.ucsd.edu/ames144a/ch7/ch7.html

Область	Длина волны диапазон (прибл.)	Частота диапазон (прибл.)	Комментарии
длинноволновый радио	> 10 м	<3x10 7 Гц	Включает традиционный регион AM-радио. Эти частоты могут преодолевать большие расстояния на несколько отражения между поверхностью Земли и ее ионосферой.
Коротковолновый радио	10 см — 10 м.	3×10 7 — 3х10 9	Используется для ТВ, FM и других коммуникационных целей.Обычно путешествует только на относительно короткие расстояния потому что ионосфера для него прозрачна.
Микроволновая печь	1 мм — 10 см	3×10 9 — 3х10 11	Настоящее время предел радиотехники для большинства целей.
Дальний инфракрасный порт	30 мм — 1 мм	3×10 11 — 10 13	3 К радиация наполняет вселенную.
Тепловой инфракрасный	3 мм — 30 мм	10 13 — 10 14	Тепловой выброс Земли и планет.
Ближний инфракрасный	700 нм — 3мм	10 14 — 4х10 14	Солнечная и звездное излучение.
Видимый	400 нм — 700 нм (1,7 — 3 эВ)	4×10 14 -7×10 14	Пик солнечная радиация. Видимый человеческим глазом, стандартная фотопленка и видеодетекторы CCD.
Ультрафиолет	200 нм — 400 нм (3-6 эВ)	7×10 14 — 1.5х10 15	Разделенный на 300 нм атмосферным (озоновым) отсечкой. Заметный солнечный поток вызывает солнечные ожоги.
Вакуум УФ (EUV)	10 нм — 200 нм (6 — 120 эВ)	1,5х10 15 — 3х10 16	Очень прочный поглощение в веществе, поэтому его очень трудно наблюдать.
Рентгеновские снимки	120 эВ- 100 кэВ	3×10 16 — 3х10 19	Произведено электронными пучками в рентгеновских трубках и внутренними атомными переходами.Постепенно более проникающая при увеличении Е, до многих сантиметров в воде.
g-лучи	100 кэВ	3х10 19	Произведено ядерными и другими процессами с высокой энергией. Может проникать на расстояние до метров в воде.

---

Электромагнитный индекс волн Примеры Указатель лекций

Электромагнитный спектр | Протокол

7.2: Электромагнитный спектр

Электромагнитный спектр состоит из всех типов электромагнитного излучения, упорядоченных по их частоте и длине волны.Каждый из различных цветов видимого света имеет определенные частоты и длины волн, связанные с ними, и вы можете видеть, что видимый свет составляет лишь небольшую часть электромагнитного спектра. Поскольку технологии, разработанные для работы в различных частях электромагнитного спектра, различны, по причинам удобства и исторического наследия, для разных частей спектра обычно используются разные единицы. Например, радиоволны обычно указываются как частоты (обычно в единицах МГц), тогда как видимая область обычно указывается в длинах волн (обычно в единицах нм или ангстремах).

Рис. 1: Части электромагнитного спектра показаны в порядке увеличения частоты и уменьшения длины волны.

Типами электромагнитных волн являются радиоволны, микроволны, ультрафиолетовые, видимые, инфракрасные, рентгеновские и гамма-лучи.

Радиоволны имеют самые длинные волны, самые низкие частоты и несут наименьшее количество энергии. Они используются в сотовых телефонах, радио- и телепередачах, управлении воздушным движением и т. Д.

Микроволны имеют более короткие длины волн по сравнению с радиоволнами. Они поглощаются водой и используются для нагрева и приготовления пищи.

Далее идет инфракрасное излучение, которое испускают теплые предметы. Например, Земля поглощает лучистую энергию Солнца и излучает инфракрасное излучение. Часть инфракрасного излучения поглощается и повторно испускается атмосферой, чтобы поддерживать среднюю температуру Земли за счет парникового эффекта. Очки ночного видения воспринимают инфракрасное излучение, излучаемое нашим телом.

Видимый свет — это лишь небольшая часть электромагнитного излучения в диапазоне от 740 до 390 нм. Человеческие глаза могут видеть только этот небольшой диапазон длин волн. Видимый свет в основном состоит из семи цветовых компонентов, включая красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, индиго и фиолетовый.

Ультрафиолетовое излучение имеет длину волны от 400 до 10 нм. Солнечный свет — наиболее известный источник УФ-излучения. Он несет достаточно энергии, поэтому при чрезмерном воздействии вызывает солнечные ожоги.

Рентгеновские лучи могут проходить через многие вещества, что делает их важным инструментом визуализации.