Glavni Reference Kaj je elektromagnetno sevanje?

Kaj je elektromagnetno sevanje?

Izbruhi sevanja gama, ki jih je v prvem desetletju opazoval Large Area Telescope (LAT) na Nasinem satelitu Fermi. Zasluga sodelovanja NASA/DOE/Fermi LAT

Zelene pike prikazujejo lokacije 186 izbruhov sevanja gama, ki jih je opazoval Large Area Telescope (LAT) na Nasinem satelitu Fermi v prvem desetletju. Nekateri omembe vredni izbruhi so poudarjeni in označeni. Ozadje: Ta zemljevid, sestavljen iz devetletnih podatkov LAT, prikazuje, kako je nebo žarkov gama videti pri energijah nad 10 milijardami elektronvoltov. Ravnina naše galaksije Rimske ceste poteka po sredini ploskve. Svetlejše barve označujejo svetlejše vire žarkov gama. (Zasluge za sliko: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration)

Skočiti:

Elektromagnetno sevanje je vrsta energije, ki je povsod okoli nas in ima različne oblike, kot so radijski valovi, mikrovalovi, rentgenski žarki in žarki gama. Tudi sončna svetloba je oblika elektromagnetne energije, vendar je vidna svetloba le majhen del elektromagnetnega spektra, ki vsebuje širok razpon valovnih dolžin.

Kdaj je bil odkrit elektromagnetizem?

Elektromagnetni valovi nastanejo, ko se električno polje (prikazano v rdečih puščicah) poveže z magnetnim poljem (prikazano v modrih puščicah). Magnetno in električno polje elektromagnetnega valovanja sta pravokotni drug na drugega in na smer valovanja.

Elektromagnetni valovi nastanejo, ko se električno polje (prikazano v rdečih puščicah) poveže z magnetnim poljem (prikazano v modrih puščicah). Magnetno in električno polje elektromagnetnega valovanja sta pravokotni drug na drugega in na smer valovanja.(Zasluge za sliko: NOAA.)

Ljudje poznamo elektriko in magnetizem že od antičnih časov, vendar koncepta nista bila dobro razumljena vse do 19. glede na zgodovino (odpre se v novem zavihku)od fizika Garyja Bedrosiana s Politehničnega inštituta Rensselaer v Troyju v New Yorku. Leta 1873 je škotski fizik James Clerk Maxwell pokazal, da sta oba pojava povezana, in razvil enotno teorijo elektromagnetizma, glede na sestrsko spletno mesto Live Science Space.com (odpre se v novem zavihku). Preučevanje elektromagnetizma se ukvarja s tem, kako električno nabiti delci medsebojno delujejo med seboj in z magnetnimi polji.

Maxwell je razvil niz formul, imenovanih Maxwellove enačbe, za opis različnih interakcij električne energije in magnetizem . Čeprav je bilo na začetku 20 enačb, jih je Maxwell kasneje poenostavil na samo štiri osnovne. Preprosto povedano, te štiri enačbe pravijo naslednje:

  • Privlačna ali odbojna sila med električnimi naboji je obratno sorazmerna s kvadratom razdalje med njimi.
  • Magnetni poli so v parih, ki se privlačijo in odbijajo, podobno kot električni naboji.
  • Anelektrični tokv žici ustvarja magnetno polje, katerega smer je odvisna od smeri toka.
  • Gibajoče se električno polje proizvaja magnetno polje in obratno.

Kako nastane elektromagnetizem?

Elektromagnetno sevanje nastane, ko nabit atomski delec, kot je elektron, pospeši električno polje in povzroči, da se premika. Gibanje proizvaja nihajoča električna in magnetna polja, ki potujejo pravokotno drug na drugega, glede na spletni tečaj fizike in astronomije iz PhysLink.com (odpre se v novem zavihku). Valovi imajo določene značilnosti, kot so frekvenca, valovna dolžina ali energija.

Valovna dolžina je razdalja med dvema zaporednima vrhovoma valovanja, po podatkih Univerzitetne korporacije za raziskave atmosfere (UCAR) (odpre se v novem zavihku). Ta razdalja je podana v metrih ali njihovih delčkih. Frekvenca je število valov, ki nastanejo v določenem časovnem obdobju. Običajno se meri kot število valovnih ciklov na sekundo ali hertz (Hz). Kratka valovna dolžina pomeni, da bo frekvenca višja, ker lahko en cikel mine v krajšem času. Podobno ima daljša valovna dolžina nižjo frekvenco, ker vsak cikel traja dlje.

Kateri so deli elektromagnetnega spektra?

Elektromagnetni spekter, od valov najvišje do najnižje frekvence.

Elektromagnetni spekter, od valov najvišje do najnižje frekvence. Elektromagnetni spekter je na splošno razdeljen na sedem območij, po padajoči valovni dolžini in naraščajoči energiji in frekvenci: radijski valovi, mikrovalovi, infrardeča, vidna svetloba, ultravijolično, rentgenski žarki in žarki gama.(Zasluge za sliko: Shutterstock)

Elektromagnetno sevanje obsega ogromen razpon valovnih dolžin in frekvenc. To območje je znano kot elektromagnetni spekter, glede na UCAR (odpre se v novem zavihku). Elektromagnetni spekter je na splošno razdeljen na sedem območij, po padajoči valovni dolžini ter naraščajoči energiji in frekvenci. Skupne oznake so radijski valovi, mikrovalovi, infrardeča (IR), vidna svetloba, ultravijolična (UV) svetloba, rentgenski žarki in žarki gama.

Radijski valovi

Radijski valoviso na najnižjem območju elektromagnetnega spektra s frekvencami do približno 30 milijard hercev ali 30 gigahercev (GHz) in valovnimi dolžinami, večjimi od približno 0,4 palca (10 milimetrov). Radio se uporablja predvsem za komunikacijo, vključno z glasovnimi, podatkovnimi in zabavnimi mediji.

Mikrovalovi

Oseba, ki uporablja mikrovalovno pečico.

(Zasluge za sliko: Shutterstock)

Mikrovalovispadajo v območje elektromagnetnega spektra med radiom in IR. Imajo frekvence od približno 3 GHz do 30 trilijonov hercev ali 30 terahercev (THz) in valovne dolžine od približno 0,004 do 0,4 palca (0,1 do 10 mm). Mikrovalovi se uporabljajo za širokopasovne komunikacije in radar, pa tudi kot vir toplote za mikrovalovne pečice in industrijske aplikacije.

Infrardeči

Infrardečije v območju elektromagnetnega spektra med mikrovalovi in ​​vidno svetlobo. IR ima frekvence od približno 30 do 400 THz in valovne dolžine od približno 0,00003 do 0,004 palca (740 nanometrov do 100 mikrometrov). IR svetloba je človeškim očem nevidna, vendar jo lahko občutimo kot toploto, če je jakost zadostna.

Vidna svetloba

Vidna svetloba nahaja se v sredini elektromagnetnega spektra, med IR in UV. Ima frekvence od približno 400 do 800 THz in valovne dolžine od približno 0,000015 do 0,00003 palca (380 do 740 nanometrov). Na splošno je vidna svetloba opredeljena kot valovne dolžine, ki jih vidi večina človeških oči.

Ultravijolično

Ultravijolična svetlobaje razpon elektromagnetnega spektra med vidno svetlobo in rentgenskimi žarki. Ima frekvence približno 8 × 1014na 3 x 1016Hz in valovne dolžine od približno 0,0000004 do 0,000015 palcev (10 do 380 nanometrov). UV svetloba je sestavni del sončne svetlobe, vendar je človeškemu očesu nevidna. Ima številne medicinske in industrijske uporabe, vendar lahko poškoduje živo tkivo.

rentgenski žarki

Zdravnik, ki ima rentgen pljuč.

(Zasluge za sliko: Shutterstock)

rentgenski žarkiso grobo razvrščeni v dve vrsti: mehki rentgenski žarki in trdi rentgenski žarki. Mehki rentgenski žarki sestavljajo območje elektromagnetnega spektra med UV in gama žarki. Mehki rentgenski žarki imajo frekvenco približno 3 × 1016do 1018Hz in valovne dolžine približno 4 × 10−7do 4 × 10−8palec (100 pikometrov do 10 nanometrov). Trdi rentgenski žarki zasedajo isto področje elektromagnetnega spektra kot žarki gama. Edina razlika med njima je njihov izvor: rentgenske žarke proizvajajo pospešeni elektroni, gama žarke pa atomska jedra.

Gama žarki

Gama žarkiso v območju spektra nad mehkimi rentgenskimi žarki. Gama žarki imajo frekvence, večje od približno 1018Hz in valovne dolžine manjše od 4 × 10−9palec (100 pikometrov). Sevanje gama poškoduje živo tkivo, zaradi česar je uporabno za ubijanje rak celic, če jih v skrbno odmerjenih odmerkih nanesemo na majhne predele. Nenadzorovana izpostavljenost pa je izjemno nevarna za človeka.

Ta članek je 17. marca 2022 posodobil sodelavec Live Science Adam Mann.

Dodatni viri

  • Nadaljujte z raziskovanjem elektromagnetnega spektra to interaktivno stran (odpre se v novem zavihku)iz Nase.
  • Pretvarjajte med valovno dolžino in frekvenco ter se naučite velikosti različnih elektromagnetnih valov ta kalkulator (odpre se v novem zavihku)iz HyperPhysics, spletnega mesta, ki ga gosti Georgia State University.
  • Preberite Jamesa Clerka Maxwella prelomna razprava iz leta 1873 (odpre se v novem zavihku)o elektriki in magnetizmu na spletu.

Bibliografija

Sutter, P. (2021, 29. september). Kdo je bil James Clerk Maxwell? Največji fizik, za katerega verjetno še niste slišali. Space.com. https://www.space.com/who-was-james-clerk-maxwell-physicist (odpre se v novem zavihku)

Univerzitetna korporacija za raziskave atmosfere, Center za znanstveno izobraževanje. (2017). Elektromagnetni (EM) spekter . https://scied.ucar.edu/learning-zone/atmosphere/electromagnetic-spectrum (odpre se v novem zavihku)

Univerzitetna korporacija za raziskave atmosfere, Center za znanstveno izobraževanje. (2018). Valovna dolžina . https://scied.ucar.edu/learning-zone/atmosphere/wavelength (odpre se v novem zavihku)

Walorski, P. (n.d.). Zakaj elektroni sevajo elektromagnetno energijo, ko so pospešeni? PhysLink.com. Pridobljeno 17. marca 2022 iz https://www.physlink.com/education/askexperts/ae436.cfm (odpre se v novem zavihku)

Zanimivi Članki