Elektromágneses sugárzás
Az elektromágneses sugárzás egymásra merőlegesen haladó oszcilláló elektromos és mágneses tér, mely a térben hullám formájában terjed energiát és impulzust szállítva. Részecskéi (kvantumai) a fotonok. A 380 nm és 780 nm közötti hullámhosszú elektromágneses sugárzás az emberi szem számára is látható, emiatt látható fénynek nevezik. Az összes elektromágneses sugárzás elrendezhető frekvencia (hullámhossz, energia) szerint, ekkor kapjuk az elektromágneses spektrumot. Az elektromágneses sugárzás fizikáját az elektrodinamika írja le.
Megismerésének története
Az elektromágneses hullámok elméletét James Clark Maxwell (1831 - 1878) skót fizikus dolgozta ki 1873-ban. A „Tanulmány az elektromos és mágneses térről” című munkájában közzétett Maxwell-egyenletek megjósolták az elektromágneses hullámok létezését. Az elmélet magában foglalta a nagyon rövid ill. nagy hosszú hullámhosszok létezését, vagyis az elektromágneses hullámoknak nincs felső ill. alsó hullámhossszhatára. Ezzel a feltételezéssel Maxwell olyan elektromágneses sugárzások létére következtetett, amelyeket csak a halála után fedeztek fel. A Maxwell-egyenleteket helyességét Heinrich Hertz bizonyította be a szikragenerátorral végzett kísérletei alapján.
William Herschel (1738 - 1822) német csillagász észrevette, hogy a kísérleteiben használt fényforrás hőmérsékletváltozást idéz elő. Ezzel felfedezte az infravörös (IR - infra red) hősugarakat. (Egy villanykörte sugárzásának 90 %-át ebben a tartományban bocsátja ki!).
Johann Ritter (1776 - 1829) 1801-ben kémiai vizsgálatok alapján arra a következtetésre jutott, hogy a (látható) kék hullámhosszú fény frekvenciájánál létezik kisebb frekvencia, amely atomi szinten hat; ezzel felfedezte az ultraibolya (UV - ultraviolet) sugárzást.
Az elektromágneses spektrum tartományaiból a földi légkör csak a látható fényt és a hozzá csatlakozó hullámhossznak kis részét, valamint az 1 mm - 20 m hullámhosszú rádiósugárzást engedi át. Ennek a tartománynak a kiaknázására született meg a rádiócsillagászat.
Elektromágneses spektrum
| Elnevezés | Hullámhossz | Frekvencia | Foton-energia | eV-ban | Előállítás | Műszaki felhasználás | Kiváltó jelenség |
| Kisfrekvencia | > 3000 km | < 100 Hz | elektr. rezgőkör | Audio-technika | |||
| Váltóáram | > 3000 km | < 100 Hz | < 6,6 · 10-32 J | < 410 feV | |||
| Hangfrekvenciás váltóáram | < 3000 km | > 100 Hz | > 6,6 · 10-32 J | > 410 feV | |||
| Hosszúhullámok | < 30 km | > 10 kHz | > 6,6 · 10-30 J | > 41 peV | |||
| Rádióhullám | < 10 km | > 30 kHz | elektr. rezgőkör + antenna | ||||
| Hosszúhullám (LW) | < 10 km | > 30 kHz | > 2,0 · 10-29 J | > 120 peV | Hosszúhullámú rádió | ||
| Középhullám (MW) | < 650 m | > 650 kHz | > 4,3 · 10-28 J | > 2,7 neV | Középhullámú rádió | ||
| Rövidhullám (KW) | < 180 m | > 1,7 MHz | > 1,1 · 10-27 J | > 6,9 neV | Rövidhullámú rádió | ||
| Ultrarövid hullám (URH) | < 10 m | > 30 MHz | > 2,0 · 10-26 J | > 120 neV | Rádió, TV, radar, mágnesrezonanciás-tomográfia | Magspin-rezonancia | |
| Deciméteres hullám | 10 cm - 1 m | 300 MHz- 3 GHz | > 2,0 · 10-25 J | > 1,2 µeV | Mágnesesrezonancia-tomográfia, mobiltelefon, TV | Magspin-rezonancia | |
| Centiméteres hullám | 1 cm - 10 cm | 3 - 30 GHz | > 2,0 · 10-24 J | > 12 µeV | Rádiócsillagászat, távközlés, műholdas televizióadás | ||
| Milliméteres hullám | 1 mm - 1 cm | 30 - 300 GHz | > 2,0 · 10-23 J | > 120 µeV | Rádiócsillagászat, távközlés | ||
| Mikrohullám | 300 µm - 30 cm | 1 GHz - 1 THz | > 6,6 · 10-25 J | > 4,1 µeV | Magnetron, klisztron, maser | Mikrohullámú sütő, radar | Elektronspin-rezonancia |
| Terahertz-es sugárzás | 30 µm - 3 mm | 0,1 THz - 10 THz | > 6,6 · 10-23 J | > 0.4 meV | Szinkrotron, infravörös-lézer, | Rádiócsillagászat, spektroszkópia | |
| Infravörös sugárzás (IR) (Hősugárzás) |
< 1,0 mm | > 300 GHz | Hősugárzó, Lézerdióda, Szinkrotron | IR-spektroszkópia | Molekularezgések, Molekulaforgások | ||
| Távoli infravörös | < 1,0 mm | > 300 GHz | > 2,0 · 10-22 J | > 1,2 meV | |||
| Közepes infravörös | < 50 µm | > 6,00 THz | > 4,0 · 10-21 J | > 25 meV | Széndioxid-lézer | ||
| Közeli infravörös | < 2,5 µm | > 120 THz | > 8,0 · 10-20 J | > 500 meV | Nd:YAG-lézer | Távközlés, Adatátvitel (IRDA) | |
| Fény | < 780 nm | > 384 THz | > 2,6 · 10-19 J | > 1,6 eV | Hősugárzó (Izzó), Gasentladung (Fénycső), Laserdióda, Festéklézer, Szinkrotron |
Világítás, Színmérés, Fényességmérés | Vegyértékelektronok |
| Vörös | 640 - 780 nm | 384 - 468 THz | Hélium-Neon-lézer | DVD, CD | |||
| Narancs | 600 - 640 nm | 468 - 500 THz | |||||
| Sárga | 570 - 600 nm | 500 - 526 THz | |||||
| Zöld | 490 - 570 nm | 526 - 612 THz | |||||
| Kék | 430 - 490 nm | 612 - 697 THz | |||||
| Ibolya | 380 - 430 nm | 697 - 789 THz | Blu-ray Disc | ||||
| Ultraibolya sugárzás (UV) | < 380 nm | > 789 THz | > 5,2 · 10-19 J | > 3,3 eV | fertőtlenítés, UV-fény, spektroszkópia | vegyértékelektronok | |
| Lágy UV-sugárzás | < 380 nm | > 789 THz | > 5,2 · 10-19 J | > 3,3 eV | Fénycső, Szinkrotron, Excimerlaser | Schwarzlicht?? fluoreszcencia, foszforeszcencia, pénzérmék eredetiségvizsgálata, fotolitográfia | |
| Kemény UV-sugárzás | < 200 nm | > 1,5 PHz | > 2,0 · 10-19 J | > 6,2 eV | Fénycső, szinkrotron, Excimerlézer | ||
| EUV | 13.5 nm | 30 PHz | 2,0 · 10-17 J | 90 eV | Szinkrotron, | EUV-litográfia | |
| XUV | 1 - 50 nm | 300 PHz - 1 PHz | 2,0 · 10-16 - 5,0 · 10-18 J | 20 - 1000 eV | XUV- és EUV-források; XUV-csövek, szinkrotron | EUV-litográfia, Röntgen-mikroszkópia, Nanoszkópia | |
| Röntgen-sugárzás | < 1 nm | > 300 PHz | > 2,0 · 10-16 J | > 1 keV | Röntgen-cső | orvosi diagnosztika, biztonságtechnika, Röntgen-szerkezetanalízis, Röntgen-Beugung | belső elektronok, Auger-elektronok |
| Gamma-sugárzás | < 10 pm | > 30 EHz | > 2,0 · 10-14 J | > 120 keV | Radioaktivitás |
Forrás
A német Wikipédia elektromágneses spektrum szócikke a forrása a táblázatnak
Külső hivatkozások
- Hudoba György: Elektromágneses spektrum (műszaki főiskolai jegyzet, PDF)
