Kas ir elektromagnētiskais starojums:
Elektromagnētiskais starojums ir enerģijas veids, ko izstaro kustīgas lādētas daļiņas. Tas ir elektromagnētisko viļņu izplatīšanās rezultāts, attālinoties no to izcelsmes avota kā fotonu straume.
Elektromagnētiskā starojuma spektra klasifikācija
Viss elektromagnētiskais starojums veido elektromagnētisko spektru, kas tiek klasificēts atkarībā no viļņu īpašībām, kas to veido:
Radioviļņi
Radioviļņi ir elektromagnētiskā starojuma veids, kura viļņu garumi elektromagnētiskajā spektrā ir garāki nekā infrasarkanā gaisma. Tā frekvences ir starp 300 gigaherciem (GHz) un 3 kiloherciem (kHz), viļņu garumi ir no 1 mm līdz 100 km un tie pārvietojas ar gaismas ātrumu.
Mākslīgos radioviļņus izmanto sakariem, radariem un citām navigācijas sistēmām, satelīta sakariem un datortīkliem.
Mikroviļņu krāsns
Mikroviļņi, ko krāsnīs izmanto pārtikas sildīšanai, ir 2,45 GHz viļņi, kurus rada elektronu paātrinājums. Šīs mikroviļņu krāsns rada elektrisko lauku, kur ūdens molekulas un citas pārtikas sastāvdaļas, mēģinot orientēties šajā elektriskajā laukā, absorbē enerģiju un paaugstina tā temperatūru.
Saule izstaro mikroviļņu starojumu, kuru bloķē Zemes atmosfēra. Kosmiskais mikroviļņu fona starojums (CMBR) Kosmiskais mikroviļņu fona radiatons) ir mikroviļņu starojums, kas izplatās caur Visumu un ir viens no pamatiem, kas atbalsta Visuma rašanās teoriju ar lielu sprādzienu vai lielais sprādziens.
Infrasarkanā gaisma
Infrasarkanā gaisma ir elektromagnētiskais starojums, kura viļņu garumi ir lielāki par redzamo gaismu: no 0,74 µm līdz 1 mm. Šī starojuma frekvence ir no 300 GHz līdz 400 teraherciem (THz). Šie starojumi ietver lielāko daļu siltuma, ko izstaro objekti. Saules izstarotā infrasarkanā gaisma atbilst 49% no Zemes sasilšanas.
Redzamā gaisma
Gaisma ir elektromagnētiskais starojums, ko cilvēki uztver ar redzes sajūtu. Redzamās gaismas viļņu garumi ir no 390 līdz 750 nm, un katra spektra krāsa atrodas šaurā garuma joslā.
| Krāsa | Viļņa garums |
|---|---|
| violets | 380-450 nm |
| Zils | 450-495 nm |
| Zaļš | 495-570 nm |
| Dzeltens | 570–590 nm |
| apelsīns | 590-620 nm |
| sarkans | 620-750 nm |
Ultravioletā gaisma
Ultravioletā (UV) gaisma ir elektromagnētiskais starojums, kas saņem šo nosaukumu, jo tā viļņu frekvences ir lielākas nekā krāsa, kuru cilvēki identificē kā violetu. Tas ir atrodams viļņu garuma diapazonā no 10 līdz 400 nm un ar fotonu enerģiju starp 3 elektronvoltiem (eV) un 124 eV. UV gaisma cilvēkiem nav redzama, taču daudzi dzīvnieki, piemēram, kukaiņi un putni, to var uztvert.
Saules UV starojumu parasti iedala trīs kategorijās, sākot no zemākās līdz augstākajai enerģijai:
- UV-A: viļņa garums starp 320–400 nm
- UV-B: viļņa garums starp 290-320 nm
- UV-C: viļņa garums starp 220-290 nm.
Lielākā daļa Saules UV starojuma, kas nonāk Zemē, ir UV-A, otru starojumu atmosfērā absorbē ozons.
Rentgens
Rentgenstari ir elektromagnētiskais starojums, kura enerģija ir augstāka par UV starojumu un kura viļņa garums ir mazāks, no 0,01 līdz 10 nm. Tos 19. gadsimta beigās atklāja Vilhelms Röntgens.
Gamma stari
Gamma stari ir elektromagnētiskais starojums ar vislielāko enerģiju, virs 100 keV, ar viļņa garumu, mazāku par 10 pikometriem (1 x 10-13 m). Tos izstaro kodols un dabiski rodas radioizotopos.
Elektromagnētiskā starojuma ietekme
Cilvēkus ieskauj starojums, kas nāk no ārpuses, par kuru mēs apzināmies tikai starojumu, ko uztveram caur maņām: piemēram, gaismu un siltumu.
Radiāciju var klasificēt jonizējošs un nejonizējošs, atkarībā no to spējas jonizēt vielas, kurām tie šķērso. Tādā veidā gamma stari ir jonizējoši to augstā enerģijas līmeņa dēļ, savukārt radioviļņi ir nejonizējoši.
Lielākā daļa ultravioletā starojuma nav jonizējoša, bet viss UV starojums kaitīgi ietekmē organiskās vielas. Tas ir saistīts ar UV fotona spēju mainīt ķīmiskās saites molekulās.
Liela rentgenstaru deva īsā laika periodā izraisa radiācijas slimību, savukārt zemas devas palielina radiācijas vēža risku.
Elektromagnētiskā starojuma pielietojums
Elektromagnētiskā starojuma darbība ir būtiska dzīvībai uz planētas Zeme. Sabiedrība, kādu mēs to šodien zinām, balstās uz tehnoloģisko izmantošanu, ko mēs piešķiram elektromagnētiskajam starojumam.
Radio
AM radioviļņus izmanto komerciālos radio signālu pārraidījumos no 540 līdz 1600 kHz frekvencē. Metode informācijas izvietošanai šajos viļņos ir modulētas amplitūdas metode, tāpēc to sauc par AM. Pārnēsātāja vilnis, kuram ir radiostacijas pamata frekvence (piemēram, 1450 kHz), mainās vai tiek modulēts ar amplitūdu ar audio signālu. Iegūtajam vilnim ir nemainīga frekvence, kamēr amplitūda mainās.
FM radioviļņi svārstās no 88 līdz 108 MHz, un, atšķirībā no AM stacijām, pārraides metode FM stacijās notiek ar frekvences modulāciju. Šajā gadījumā informācijas nesēja vilnis saglabā savu amplitūdu nemainīgu, bet frekvence mainās. Tāpēc divas FM radio stacijas nedrīkst būt mazākas par 0,020 MHz.
Diagnostika un terapija
Medicīna ir viena no jomām, kas gūst vislielāko labumu no to tehnoloģiju izmantošanas, kuru pamatā ir elektromagnētiskais starojums. Nelielās devās rentgens ir efektīvs rentgenogrammu veidošanai, kur mīkstos audus var atšķirt no cietajiem. No otras puses, rentgenstaru jonizējošā spēja tiek izmantota vēža ārstēšanā, lai radioterapijā iznīcinātu ļaundabīgās šūnas.
Bezvadu sakari
Visizplatītākās bezvadu tehnoloģijas izmanto radio vai infrasarkanos signālus; ar infrasarkanajiem viļņiem attālumi ir nelieli (televizora tālvadība), kamēr radioviļņi sasniedz lielus attālumus.
Termogrāfija
Ar infrasarkano staru palīdzību var noteikt objektu temperatūru. Termogrāfija ir tehnoloģija, kas ļauj attālināti noteikt objektu temperatūru, izmantojot infrasarkano starojumu. Šo tehnoloģiju plaši izmanto militārajā un rūpnieciskajā jomā.
Radars
Radars, kas izstrādāts II pasaules karā, ir izplatīts mikroviļņu pielietojums. Konstatējot mikroviļņu atbalsis, radaru sistēmas var noteikt objektu attālumus.
- Elektromagnētisms
- Elektromagnētiskais vilnis.
