 | Эту страницу предлагается объединить со страницей Частотные интервалы. |
Электромагни́тный спектр — совокупность всех диапазонов частот электромагнитного излучения[источник не указан 934 дня].
Длина волны — частота — энергия фотона
В качестве спектральной характеристики электромагнитного излучения используют следующие величины:
- Длину волны;
- Частоту колебаний — шкала частот приведена в отдельной статье;
- Энергию фотона (кванта электромагнитного поля).
Энергия фотона, согласно квантовой механике, пропорциональна частоте: , где h — постоянная Планка, Е — энергия, — частота. Длина электромагнитной волны в вакууме обратно пропорциональна частоте и выражается через скорость света: . Говоря о длине электромагнитных 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 — изменяется.
В верхней части шкалы приводятся значения энергии (в электронвольтах). Частоты, указанные в нижней части шкалы, выражены в герцах, а также в кратных единицах: кГц = 1000 Гц, МГц = 1000 кГц = 1000000 Гц, ГГц = 1000 МГц = 109 Гц, ТГц = 1000 ГГц = 1012 Гц.
Шкала частот (длин волн, энергий) является непрерывной, но традиционно разбита на ряд диапазонов. Соседние диапазоны могут немного перекрываться.
Основные электромагнитные диапазоны
γ-излучение
Гамма-лучи имеют энергию выше 124 000 эВ и длину волны меньше 0,01 нм = 0,1 Å.
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 его поверхностной плотностью (в г/см²). Длительное время считалось, что создание зеркал и линз для γ-лучей невозможно, однако, согласно последним исследованиям в данной области, преломление γ-лучей возможно. Это открытие, возможно, означает создание нового раздела оптики — γ-оптики[1][2][3][4].
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).
Рентгеновское излучение
- от 0,1 нм = 1 Å (12 400 эВ) до 0,01 нм = 0,1 Å (124 000 эВ) — жёсткое рентгеновское излучение. Источники: некоторые ядерные реакции, электронно-лучевые трубки.
- от 10 нм (124 эВ) до 0,1 нм = 1 Å (12 400 эВ) — мягкое рентгеновское излучение. Источники: электронно-лучевые трубки, тепловое излучение плазмы.
Рентгеновские кванты излучаются в основном при переходах электронов в электронной оболочке тяжёлых атомов на низколежащие орбиты. Вакансии на низколежащих орбитах создаются обычно электронным ударом. Рентгеновское излучение, созданное таким образом, имеет линейчатый спектр с частотами, характерными для данного атома (см. характеристическое излучение); это позволяет, в частности, исследовать состав веществ (рентгено-флюоресцентный анализ). Тепловое, тормозное и синхротронное рентгеновское излучение имеет непрерывный спектр.
В рентгеновских лучах наблюдается дифракция на кристаллических решётках, поскольку длины электромагнитных волн на этих частотах близки к периодам кристаллических решёток. На этом основан метод рентгено-дифракционного анализа.
Ультрафиолетовое излучение
Диапазон: От 400 нм (3,10 эВ) до 10 нм (124 эВ)
| Наименование | 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, Чёрный свет | UVA | 400 — 315 | 3,10 — 3,94 эВ |
| Ультрафиолет B (средний диапазон) | UVB | 315 — 280 | 3,94 — 4,43 эВ |
| Ультрафиолет С, коротковолновой, гермицидный диапазон | UVC | 280 — 100 | 4,43 — 12,4 эВ |
Оптическое излучение
Излучение оптического диапазона (видимый свет и ближнее инфракрасное излучение[источник не указан 935 дней]) свободно проходит сквозь атмосферу, может быть легко отражено и преломлено в оптических системах. Источники: тепловое излучение (в том числе Солнца), флюоресценция, химические реакции, светодиоды.
Цвета видимого излучения, соответствующие монохроматическому излучению, называются спектральными. Спектр и спектральные цвета можно увидеть при прохождении узкого светового луча через призму или какую-либо другую преломляющую среду. 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 |
| Синий | 440—485 | 680—620 | 2,56—2,82 |
| Голубой | 485—500 | 620—600 | 2,48—2,56 |
| Зелёный | 500—565 | 600—530 | 2,19—2,48 |
| Жёлтый | 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 цвета, различной у разных людей. Как правило, прозрачность в ближнем инфракрасном излучении соответствует прозрачности в видимом свете.
Инфракрасное излучение
Инфракрасное излучение расположено между видимым светом и терагерцовым излучением. Диапазон: от 2000 мкм (150 ГГц) до 740 нм (405 ТГц).
 | Этот раздел не завершён. |
Электромагнитное терагерцовое излучение
Терагерцовое излучение Терагерцовое (субмиллиметровое) излучение расположено между инфракрасным излучением и микроволнами, в диапазоне от 1 мм (300 ГГц) до 0,1 мм (3 ТГц).
| Этот раздел не завершён. |
Электромагнитные микро- и радиоволны
Для электромагнитных волн с частотой ниже 300 ГГц существуют достаточно монохроматичные источники, излучение которых пригодно для амплитудной и частотной модуляции. Поэтому распределение частот в этой области всегда имеет в виду задачи передачи сигналов.
- от 30 ГГц до 300 ГГц — микроволны.
- от 3 ГГц до 30 ГГц — сантиметровые волны (СВЧ).
- от 300 МГц до 3 ГГц — дециметровые волны.
- от 30 МГц до 300 МГц — метровые волны.
- от 3 МГц до 30 МГц — короткие волны.
- от 300 кГц до 3 МГц — средние волны.
- от 30 кГц до 300 кГц — длинные волны.
- от 3 кГц до 30 кГц — сверхдлинные (мириаметровые) волны.
В отличие от оптического диапазона, исследование спектра в радиодиапазоне проводится не физическим разделением волн, а методами обработки сигналов.[источник не указан 2809 дней]
См. также
Примечания
- ↑ Показана возможность создания линз для гамма-излучения - Наука и техника - Физика - Компьюлента. Проверено 13 февраля 2013.
- ↑ Вести.Ru: Физики создали "невозможную" линзу для гамма-лучей. Проверено 13 февраля 2013. Архивировано 15 февраля 2013 года.
- ↑ Silicon 'prism' bends gamma rays - physicsworld.com. Проверено 13 февраля 2013. Архивировано 15 февраля 2013 года.
- ↑ ILL :: Neutrons for science : Gamma ray optics: a viable tool for a new branch of scientific discovery. 02.05.2012. Проверено 13 февраля 2013. Архивировано 15 февраля 2013 года.
 | Для улучшения этой статьи желательно: |
Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".
Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.
Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .