전자기 스펙트럼은 어떤 제한없이, 임의의 양의 값을 가정 전자파의 모든 파장의 정렬 된 배열로 구성된다. 가시 광선을 포함하여 7 개의 섹션으로 나뉩니다.
우리는 무지개를 볼 때 가시 광선의 주파수에 익숙합니다. 무지개는 각 색상이 다른 파장에 해당합니다. 빨간색이 가장 길고 보라색이 가장 짧습니다.
전자기 스펙트럼. 이 방식에서는 주파수 (그리고 에너지와 함께)가 왼쪽에서 오른쪽으로 증가합니다. André Oliva / 퍼블릭 도메인
가시 광선 범위는 스펙트럼의 매우 짧은 영역 만 차지합니다. 우리가 볼 수없는 다른 영역은 전파, 마이크로파, 적외선, 자외선, X- 선 및 감마선입니다.
지역은 동시에 발견 된 것이 아니라 다른 시간에 발견되었습니다. 예를 들어, 1867 년 James Clerk Maxwell에 의해 전파의 존재가 예측되었고 몇 년 후인 1887 년 Heinrich Hertz가 자신의 실험실에서 처음으로 전파를 생산했기 때문에이를 Hertzian 전파라고합니다.
모두 물질과 상호 작용할 수 있지만, 운반하는 에너지에 따라 다른 방식으로 작용합니다. 반면에 전자기 스펙트럼의 다른 영역은 실제로 경계가 모호하기 때문에 명확하게 정의되지 않습니다.
밴드
전자기 스펙트럼의 밴드. Tatoute 및 Phrood / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)
전자기 스펙트럼의 다른 영역 사이의 경계는 다소 모호합니다. 이것은 자연스러운 분할이 아닙니다. 사실 스펙트럼은 연속체입니다.
그러나 대역 또는 구역으로 분리하면 특성에 따라 스펙트럼을 편리하게 특성화 할 수 있습니다. 우리는 파장이 더 긴 전파로 설명을 시작할 것입니다.
전파
가장 낮은 주파수는 약 10의 범위가 4 Hz에서 어느 긴 파장 턴 대응, 빌딩의 통상 크기이다. AM, FM 및 시민 대역 라디오는 VHF 및 UHF TV 방송뿐만 아니라이 범위의 전파를 사용합니다.
통신 목적으로 Guglielmo Marconi가 라디오를 발명 한 1890 년경 처음으로 전파가 사용되었습니다.
전파의 주파수가 낮기 때문에 물질에 이온화 효과가 없습니다. 즉, 전파는 분자에서 전자를 방출 할 수있는 에너지가 부족하지만 분자의 진동을 높여 물체의 온도를 높입니다.
전자 레인지
마이크로파의 파장은 센티미터 정도이며 Heinrich Hertz에 의해 처음 감지되었습니다.
그들은 음식을 데우기에 충분한 에너지를 가지고 있으며 어느 정도 물이 포함되어 있습니다. 물은 극성 분자이므로 전기적으로 중성이지만 음전하와 양전하가 약간 분리되어 전기 쌍극자를 형성합니다.
전자기장 인 마이크로파가 쌍극자에 부딪히면 자기장과 정렬되도록 회전하는 토크를 생성합니다. 움직임은 음식을 통해 퍼지고 가열 효과가있는 에너지로 변환됩니다.
적외선
전자기 스펙트럼의이 부분은 19 세기 초 William Herschel에 의해 발견되었으며 가시광 선보다 주파수가 낮지 만 마이크로파보다 높습니다.
적외선 스펙트럼 (빨간색 아래)의 파장은 바늘 끝과 비슷하므로 마이크로파보다 에너지가 더 많은 복사선입니다.
태양 복사의 대부분은 이러한 주파수에서 발생합니다. 모든 물체는 특히 부엌 버너 및 온혈 동물과 같이 뜨거운 경우 일정량의 적외선을 방출합니다. 사람에게는 보이지 않지만 일부 포식자는 적외선 방출을 먹이와 구별하여 사냥에 유리합니다.
명백한
이것은 우리가 눈으로 감지 할 수있는 파장의 400 ~ 700 나노 미터 (1 나노 미터, 약칭 nm는 1 × 10-9m )의 스펙트럼입니다 .
백색광은 모든 파장의 혼합물을 포함하며, 프리즘을 통과 할 때 별도로 볼 수 있습니다. 구름 속의 빗방울은 때때로 프리즘처럼 행동하기 때문에 무지개의 색을 볼 수 있습니다.
무지개의 색깔은 가시 광선의 다른 파장을 나타냅니다. 출처 : Pixabay.
나노 미터 단위로 표시되는 색상의 파장은 다음과 같습니다.
-빨간색 : 700–620
-주황색 : 620–600
-노란색 : 600–580
-녹색 : 580–490
-파란색 : 490–450
-바이올렛 : 450–400
자외선
그것은 가시 광선보다 더 에너지가 넘치는 영역이며, 보라색을 넘어서는 파장, 즉 450nm 이상입니다.
우리는 그것을 볼 수 없지만 태양에서 나오는 복사는 매우 풍부합니다. 그리고 가시적 인 부분보다 더 높은 에너지를 가지고 있기 때문에이 방사선은 물질과 훨씬 더 많이 상호 작용하여 생물학적으로 중요한 많은 분자에 손상을줍니다.
자외선은 염화은과 같은 물질과 반응하기 때문에 처음에는 "화학 선"이라고 불렸지만 적외선 직후에 발견되었습니다.
엑스레이
1895 년 빌헬름 뢴트겐 (Wilhelm Roentgen)이 표적을 향한 가속 전자 (음극선)를 실험하면서 발견되었습니다. 그들이 어디서 왔는지 설명 할 수 없어서 그는 엑스레이라고 불렀습니다.
그것은 원자의 크기에 필적하는 파장을 가진 매우 에너지가 강한 복사로, 불투명체를 통과하고 X 선에서와 같이 이미지를 생성 할 수 있습니다.
방사선 사진은 X- 레이를 사용하여 얻습니다. 출처 : Pixabay.
그들은 더 많은 에너지를 가지고 있기 때문에 분자에서 전자를 추출하여 물질과 상호 작용할 수 있으므로 이온화 방사선이라는 이름으로 알려져 있습니다.
감마선
이것은 원자핵 정도의 파장을 가진 모든 것 중에서 가장 에너지가 강한 복사입니다. 방사성 원소가보다 안정된 핵으로 붕괴 할 때 방출되기 때문에 자연에서 자주 발생합니다.
우주에는 초신성 폭발에서 감마선의 원천이 있으며 그 중 펄서, 블랙홀 및 중성자 별과 같은 신비한 물체가 있습니다.
지구의 대기는 우주에서 오는 이러한 고도로 이온화되는 방사선으로부터 지구를 보호하며, 높은 에너지로 인해 생물학적 조직에 해로운 영향을 미칩니다.
응용
-전파 나 무선 주파수는 정보를 전달할 수 있기 때문에 통신에 사용됩니다. 또한 치료 목적으로 조직을 따뜻하게하고 피부 질감을 개선합니다.
-자기 공명 영상을 얻기 위해서는 무선 주파수도 필요합니다. 천문학에서 전파 망원경은 천체의 구조를 연구하는 데 사용합니다.
-휴대폰과 위성 TV는 전자 레인지의 두 가지 응용 분야입니다. 레이더는 또 다른 중요한 응용 프로그램입니다. 또한, 전체 우주는 빅뱅에서 나오는 마이크로파 방사 배경에 잠겨 있으며,이 이론을지지하는 가장 좋은 증거인 배경 방사를 감지합니다.
레이더는 물체를 향해 펄스를 방출하여 에너지를 모든 방향으로 분산하지만 일부는 반사되어 물체의 위치에 대한 정보를 가져옵니다. 출처 : Wikimedia Commons.
-가시광은 우리가 환경과 효과적으로 상호 작용할 수 있도록하기 때문에 필요합니다.
-X-ray는 많은 물질의 특성을 결정하기 위해 의학 및 재료 과학 수준에서 진단 도구로 여러 응용 프로그램을 가지고 있습니다.
-다른 출처의 감마선은 암 치료 및 식품 살균에 사용됩니다.
참고 문헌
- Giambattista, A. 2010. 물리학. 두번째 버전. McGraw Hill.
- Giancoli, D. 2006. Physics : Principles with Applications. 6 일. 에드 프렌 티스 홀.
- Rex, A. 2011. 물리학의 기초. 피어슨.
- Serway, R. 2019. 과학 및 공학 물리학. 10 일. 판. 볼륨 2. Cengage.
- Shipman, J. 2009. 물리 과학 소개. 12 판. Brooks / Cole, Cengage Editions.