Электромагнитное излучение представляет собой форму энергии, которая находится вокруг нас. Оно принимает множество форм, таких как радиоволны, микроволны, рентгеновские лучи и гамма-лучи. Солнечный свет также является формой электромагнитной энергии. Но видимый свет представляет собой лишь небольшую часть электромагнитного спектра, который содержит широкий диапазон электромагнитных волн.
Электромагнитная теория
Когда-то считалось, что электричество и магнетизм являются отдельными силами. Однако в 1873 году шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл разработал единую теорию электромагнетизма. Изучение электромагнетизма связано с тем, как электрически заряженные частицы взаимодействуют друг с другом и с магнитными полями.
Существует четыре основных электромагнитных взаимодействия:
◾ Сила притяжения или отталкивания между электрическими зарядами обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
◾ Магнитные полюса притягивают и отталкивают друг друга, подобно электрическим зарядам.
◾ Электрический ток в проводе создает магнитное поле, направление которого зависит от направления тока.
◾ Движущееся электрическое поле создает магнитное поле и наоборот.
Для описания этих явлений, Максвелл разработал набор формул, называемых уравнениями Максвелла.
Волны и поля
Электромагнитное излучение создается, когда атомная частица, такая как электрон, ускоряется электрическим полем, что заставляет его двигаться. Движение создает колебательные электрические и магнитные поля, которые движутся под прямым углом друг к другу в пучке световой энергии, называемой фотоном. Фотоны движутся в гармонических волнах с наивысшей скоростью во Вселенной - 299 792 458 метров в секунду в вакууме. То есть со скоростью света. Волны имеют определенные характеристики, такие как частота, длина волны или энергия.
Длина волны -это расстояние между двумя последовательными пиками волны. Это расстояние указывается в метрах или его десятых долях. Частота - это число волн, которые формируются за определенный промежуток времени. Ее обычно измеряют как число волновых циклов в секунду, или герц (Гц). Короткая длина волны означает, что частота будет выше, потому что один цикл может пройти за более короткий промежуток времени. Более длинная волна имеет более низкую частоту, потому что каждый цикл занимает больше времени.
Электромагнитный спектр
Электромагнитное излучение охватывает огромный диапазон длин волн и частот. Этот диапазон известен как электромагнитный спектр. Он обычно делится на семь областей, в порядке уменьшения длины волны и увеличения энергии и частоты - радиоволны, микроволны, инфракрасные (ИК), видимые, ультрафиолетовые (УФ), рентгеновские и гамма-лучи. Обычно излучение с более низкой энергией, такое как радиоволны, выражается как частота. Микроволны, инфракрасный, видимый и УФ-излучение обычно выражаются как длина волны. Излучение более высокой энергии, такое как рентгеновское излучение и гамма-излучение, выражается через энергию на фотон.
Радиоволны
Радиоволны находятся в самом низком диапазоне электромагнитного спектра, с частотами до 30 миллиардов герц, или 30 гигагерц (ГГц), и длинами волн больше, чем 10 миллиметров. Радио используется в основном для связи, переговоров, передачи данных и в средствах массовой информации.
Микроволны
Микроволны попадают в диапазон электромагнитного спектра между радио и ИК. Они имеют примерные частоты от 3 ГГц до 30 триллионов герц или 30 терагерц (ТГц), и длину волны от 10 мм до 100 мкм. Микроволны используются в портативных средствах связи, в радарах и как бесконтактный источник тепла, например в микроволновой печи.
Инфракрасное излучение
ИК излучение находится между микроволнами и видимым светом. ИК имеет примерные частоты от 30 до 400 ТГц, и длину волны от 100 мкм до 740 нм. ИК свет невидим для глаз человека, но мы можем ощущать его как тепло при его достаточной интенсивности.
Видимый свет
Видимый свет находится в середине электромагнитного спектра - между ИК и УФ. Его примерные частоты от 400 до 800 ТГц. Длины волны видимого света около 740 нм до 380 нм. Видимый свет является видимым для большинства человеческих и животных глаз.
Ультрафиолетовый свет
УФ свет находится между видимым светом и рентгеновскими лучами. Его приблизительные частоты от 8*10 14 до 3*10 16 Гц, а длины волн могут быть от 10 до 400 нм. Ультрафиолет является частью солнечного света, однако, он невидим для человеческого глаза, но существуют другие живые организмы, способные видеть его. УФ применяется во множестве медицинских и промышленных целях. Но он способен повредить живую ткань.
Рентгеновские лучи
Рентгеновские лучи подразделяются на два типа: мягкие рентгеновские лучи и жесткие рентгеновские лучи. Мягкие рентгеновские лучи в электромагнитном спектре находятся между УФ и гамма-лучами. Их частота составляет от 3*10 16 до 10*18 Гц, а длина волны от 10 нм до 100 мкм. Жесткие рентгеновские лучи находятся в той же области спектра, что и гамма-лучи. Единственной их различие в том, что рентгеновские лучи создаются ускоряющимися электронами, а гамма-лучи - атомными ядрами.
Гамма-излучение
Гамма-излучение находятся в диапазоне спектра выше мягких рентгеновских лучей, с частотой 3*10 18 Гц и длиной волны менее 100 мкм. Гамма-излучение вызывает повреждение живой ткани. Поэтому оно так необходимо для уничтожения раковых клеток, при применении в небольших и тщательно измеренных дозах. Неконтролируемое воздействие такого излучения чрезвычайно опасно для человека.
👍 👍 👍
