Надо Знать

добавить знаний



Электромагнитный спектр



План:


Введение

Электромагнитный спектр

Электромагнитный спектр - спектр электромагнитного излучения.


1. Длина волны - частота - энергия фотона

Как спектральную характеристику электромагнитного излучения используют такие величины :

Энергия фотона при квантовой механикой пропорциональна частоте: E = h \ nu , Где h - постоянная Планка, Е - энергия, \ Nu - Частота. Длина электромагнитной волны в вакууме обратно пропорциональна частоте и выражается через скорость света : \ Nu \, \ lambda \, = \, c . Говоря о длине волн в среде, обычно подразумевают эквивалентную величину длины волны в вакууме, которая отличается на коэффициент преломления, поскольку частота волны при переходе из одной среды в другую сохраняется, а длина волны - меняется.

В верхней части шкалы приводятся значения энергии (в электронвольт). Частоты, указанные в нижней части шкалы, выраженные в герцах, а также в кратных единицах: кГц = 1000 Гц, МГц = 1000 кГц = 1000000 Гц, ГГц = 1000 МГц = 10 9 Гц, ТГц = 1000 ГГц = 10 12 Гц.

Шкала частот (длин волн, энергий) непрерывна, но традиционно разбита на ряд диапазонов. Соседние диапазоны могут немного перекрываться.


2. Основные электромагнитные диапазоны

2.1. γ-излучения

Гамма-лучи обладают энергией более 124 000 эВ и длину волны меньше, чем 0,01 нм = 0,1 ?.

Источники: космос, ядерные реакции, радиоактивный распад, синхротронное излучение.

Прозрачность вещества для гамма-лучей, в отличие от видимого света, зависит не от химической формы и агрегатного состояния вещества, а в основном от заряда ядер, входящих в состав вещества, и от энергии гамма-квантов. Поэтому поглощающую способность слоя вещества для гамма-квантов в первом приближении можно охарактеризовать ее поверхностной плотностью (в г / см ?). Зеркал и линз для γ-лучей не существует.

Резкой нижней границы для гамма-излучения не существует, однако обычно считается, что гамма-кванты излучаются ядром, а рентгеновские кванты - электронной оболочкой атома (это лишь терминологическое различие, не затрагивающее физических свойств излучения).


2.2. Рентгеновское излучение

  • От 0,1 нм = 1 ? (12 400 эВ) до 0,01 нм = 0,1 ? (124 000 эВ) - жесткое рентгеновское излучение. Источники: некоторые ядерные реакции, электронно-лучевые трубки.
  • От 10 нм (124 эВ) до 0,1 нм = 1 ? (12 400 эВ) - мягкое рентгеновское излучение. Источники: электронно-лучевые трубки, тепловое излучение плазмы.

Рентгеновские кванты излучаются в основном при переходах электронов в электронной оболочке тяжелых атомов на низшие орбиты. Вакансии на низких орбитах создаются обычно электронным ударом. Рентгеновское излучение, созданное таким образом, имеет линейчатый спектр с частотами, характерными для данного атома (см. характеристическое рентгеновское излучение) это позволяет, в частности, исследовать состав веществ ( рентгенофлуоресцентного анализа). Тепловое, тормозное и синхротронное рентгеновское излучение имеет непрерывный спектр.

В рентгеновских лучах наблюдается дифракция на кристаллических решетках, поскольку длины электромагнитных волн на этих частотах близки к периодам кристаллических решеток. На этом основан метод рентгенодифракционную анализа.


2.3. Ультрафиолетовое излучение

Диапазон: от 400 нм (3,10 эВ) до 10 нм (124 эВ)

Название Аббревиатура Длина волны в нанометрах Количество энергии на фотон
Ближний NUV 400 - 300 3,10 - 4,13 эВ
Средний MUV 300 - 200 4,13 - 6,20 эВ
Дальний FUV 200 - 122 6,20 - 10,2 эВ
Экстремальный EUV, XUV 121 - 10 10,2 - 124 эВ
Вакуумный VUV 200 - 10 6,20 - 124 эВ
Ультрафиолет А, длинноволновой диапазон, Черный свет UVA 400 - 315 3,10 - 3,94 эВ
Ультрафиолет B (средний диапазон) UVB 315 - 280 3,94 - 4,43 эВ
Ультрафиолет С, коротковолновой, гермицидний диапазон UVC 280 - 100 4,43 - 12,4 эВ

2.4. Оптическое излучение

Излучение оптического диапазона ( видимый свет и близкое инфракрасное излучение) свободно проходит сквозь атмосферу, может быть легко отражено и преломляется в оптических системах. Источники: тепловое излучение (в том числе Солнца), флюоресценция, химические реакции, светодиоды.

Цвета видимого излучения, соответствующие монохроматичому излучению, называются спектральными. Спектр и спектральные цвета можно увидеть при прохождении узкого светового луча через призму или любой другой среде, в котором преломляются волны. Традиционно, видимый спектр делится, в свою очередь, на диапазоны цветов:

Цвет Диапазон длин волн, нм Диапазон частот, ТГц Диапазон энергии фотонов, эВ
Фиолетовый 380-440 790-680 2,82-3,26
Голубой 440-485 680-620 2,56-2,82
Голубой 485-500 620-600 2,48-2,56
Зеленый 500-565 600-530 2,19-2,48
Желтый 565-590 530-510 2,10-2,19
Оранжевый 590-625 510-480 1,98-2,10
Красный 625-740 480-405 1,68-1,98

Ближнее инфракрасное излучение занимает диапазон от 207 ТГц (0,857 эВ) до 405 ТГц (1,68 эВ). Верхняя граница определяется способностью человеческого глаза к восприятию красного света, она разная у разных людей. Как правило, прозрачность в ближнем инфракрасном излучении соответствует прозрачности в видимом свете.


2.5. Инфракрасное излучение

Диапазон: от 2000 мкм (1,5 ТГц) до 740 нм (405 ТГц).

2.6. Электромагнитное терагерцовая излучения

Терагерцовая (субмиллиметровых) излучения находится между инфракрасным излучением и микроволнами, в диапазоне от 1 мм (300 ГГц) до 0,1 мм (3 ТГц).

2.7. Электромагнитные микро-и радиоволны

Для электромагнитных волн с частотой ниже 300 ГГц существуют монохроматические источники, излучение которых пригодно для амплитудной и частотной модуляции. Поэтому, распределение частот в этой области проводится с учетом методы передачи сигналов.

В отличие от оптического диапазона, исследование спектра в радиодиапазоне проводится не по физическим разделением волн, а по методам обработки сигналов.


См.. также

  • Спектральная плотность излучения

код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам