Спектр электромагнитных волн

• Названия волн. Общая характеристика.

• Волны звуковых частот.
• Радиоволны.
• Сверхвысокочастотное (СВЧ), или микроволновое излучение.
• Инфракрасное (ИК) излучение.
• Видимый свет.
• Ультрафиолетовое (УФ) излучение.
• Рентгеновское излучение.
• γ-излучение. (Гамма-излучение)

• Применение

Диапазон частот электромагнитных волн, фиксируемых в настоящее время, простирается от 0 до 3 · 10²² Гц. Этот диапазон соответствует спектру (от лат. spectrum – видение, образ) элекстромагнитных волн с длиной волны λ (λ = с/ν), изменяющейся от 10 -14 м до бесконечности. По длине волны (или частоте) спектр электромагнитных волн условно делят на 8 диапазонов:

• Волны звуковых частот.
• Радиоволны.
• Сверхвысокочастотное (СВЧ), или микроволновое излучение.
• Инфракрасное (ИК) излучение.
• Видимый свет.
• Ультрафиолетовое (УФ) излучение.
• Рентгеновское излучение.
• γ-излучение.(Гамма-излучение)

Волны звуковых частот возникают в диапазоне частот от 0 до 2·10 4 Гц. Источником волн звуковых частот является переменный ток соответствующей частоты . Учитывая, что интенсивность излучения электромагнитных волн пропорциональна 4-й степени частоты, излучением таких, сравнительно малых, частот можно пренебречь. Именно по этой причине часто можно пренебречь излучением линии передачи переменного тока с частотой 50 Гц.

• Радиоволны занимают диапазон от 2·10 4 – 10 9 Гц. Открыты радиоволны были Герцем в 1886 г. Источником радиоволн, так же как и волн звуковых частот, является переменный ток. Однако большая частота радиоволн по сравнению с волнами звуковых частот приводит к заметному излучению радиоволн в окружающее пространство.

Сверхвысокочастотное (СВЧ), или микроволновое излучение , возникает в диапазоне частот 10 9 - 3·10 11 Гц. Источник СВЧ-излучения – изменение направления спина валентного электрона атома или скорости вращения молекул вещества.

• Инфракрасное излучение занимает частотой диапазон 3·10 11 – 3,85·10 14 Гц. ИК-излучение было открыто в 1800 г. английским астрономом Уильямом Гершелем. Источником инфракрасного излучения является колебание и вращение молекул вещества , поэтому ИК электромагнитные волны излучают нагретые тела, молекулы которых движутся особенно интенсивно. Часто ИК излучения называют тепловым. Около 50% энергии Солнца излучается в инфракрасном диапазоне. Максимальная интенсивность излучения человеческого тела приходится на длину волны 10 мкм.

• Видимый свет – единственный диапазон электромагнитных волн, воспринимаемый человеческим глазом. Диапазон световых волн: 380 – 780 нм. Источником видимого света является валентные электроны в атомах и молекулах, изменияющие свое положение в пространстве, а также свободные заряды, движущиеся ускорено. Эта часть спектра дает человеку максимальную информацию об окружающем мире. Излучение, имеющее разную длину волны в диапазоне видимого света, оказывает различное физиологическое воздействие на сетчатку глаза, вызывая психологическое ощущение цвета

λ, нм

Красный

ν, ТГц

Оранже-вый

780-620

Желтый

620-590

385-484

Зеленый

484-508

590-560

560-500

Голубой

508-536

Синий

536-600

500-480

Фиоле-товый

600-625

480-450

450-380

625-667

667-789

Ультрафиолетовое (УФ) излучение занимает диапазон частот 8·10 14 - 3·10 16 Гц. УФ-излучение было открыто в 1801 г. Немецким ученым Иоганном Риттером . Источник УФ-излучения – валентные электроны атомов и молекул, а также ускоренно движущиеся свободные заряды. В малых дозах УФ-излучение благотворно влияет на человека, активизируя синтез витамина D . Большая доза может вызвать ожог кожи и раковые новообразования. Человеческий глаз не видит УФ-излучение, однако люди, у которых удалена глазная линза при снятии катаракты, могут видеть УФ-излучение в диапазоне длин волн 300-350 нм. УФ-излучение видят некоторые животные.

• Рентгеновское излучение возникает в диапазоне частот 3·10 16 - 3·10 20 Гц. Рентгеновское излучение было открыто в 1895 г. Немецким физиком В. Рентгеном. Источником рентгеновского излучения является изменение состояния электронов внутренних оболочек атомов или молекул, а также ускоренно движущиеся свободные электроны. Большая доза рентгеновского излучения приводит к ожогам и изменению структуры крови человека, поэтому рекомендуется делать рентгеновский осмотр раз в полгода.

3·10 20 гц, что соответствует длинам волн λ Источником γ-излучения является изменение энергетического состояния атомного ядра, а также ускорение свободных заряженных частиц. γ-излучение обладает большой проникающей способностью. Оно проходит сквозь метровый слой бетона и слой свинца толщиной в несколько сантиметров." width="640"

• γ-излучение – самое коротковолновое электромагнитное излучение, занимающее весь диапазон частот ν 3·10 20 гц, что соответствует длинам волн λ Источником γ-излучения является изменение энергетического состояния атомного ядра, а также ускорение свободных заряженных частиц. γ-излучение обладает большой проникающей способностью. Оно проходит сквозь метровый слой бетона и слой свинца толщиной в несколько сантиметров.

• Излучения звуковых волн - Широкая область применения: музыкальные инструменты; транспорт; промышленность; сельское хозяйство и т. д.
• Радиоволны - Радиосвязь; телевидение; радиолокация.
• СВЧ-излучение - используется для бесконтактного нагрева тел: например, в микроволновых печах, а также для космической связи.

• Инфракрасное излучение – Применяется очень широко: приборы ночного видения (бинокль); фототехника; искусственные спутники; в медицине: физиотерапия; в криминалистике: для сушки окрашенных изделий, стен зданий, древесины; также с помощью ИК-излучения осуществляется дистанционное управление телевизором и видеомагнитофоном .
• Видимый свет - Значение этого участка спектра электромагнитных излучений в жизни человека исключительно велико, так как почти все сведения об окружающем мире человек получает с помощью зрения. Свет является обязательным условием для развития зеленых растений (фотосинтез) и, следовательно, необходимым условием для существования жизни на Земле. Задействован во всех сферах жизни человека.

• Ультрафиолетовое излучение – в малых дозах излучение обладает бактерицидным действием, уничтожая организмы и вырабатывая витамин D . Используется для дезинфекции помещений и стерилизации воды. В настоящее время популярны солярии, действующие по принципу облучения ультрафиолетовым светом. Также используется в пищевой промышленности, косметологии, криминалистике.

• Рентгеновское излучение – используется при рентгеноструктурном анализе (исследование структуры кристаллической решетке); в медицине (рентгеновские снимки, флюорография, лечение раковых заболеваний); криминалистике; промышленности (дефектоскопия).
• γ-излучение - используется в промышленности; в технике (гаммадефектоскопия); в медицине (устранение опухолей); применяется для получения мутаций с последующим выявлением полезных свойств в с/х; в пищевой промышленности и т.д.