הספקטרום האלקטרומגנטי מורכב ההסדר הורה של כל אורכי גל של גלים אלקטרומגנטיים, אשר מניחים כל ערך חיובי, ללא כל הגבלה. הוא מחולק ל 7 חלקים, כולל אור גלוי.
אנו מכירים את תדרי האור הנראה כאשר אנו רואים את הקשת, שבה כל צבע מתאים לאורך גל שונה: אדום הוא הארוך והסגול הקצר ביותר.
הספקטרום האלקטרומגנטי. שימו לב שהתדר (ואיתו האנרגיה) גדל משמאל לימין בסכמה זו. אנדרה אוליבה / נחלת הכלל
טווח האור הנראה תופס רק שטח קצר מאוד בספקטרום. האזורים האחרים, שלא נוכל לראות, הם גלי רדיו, מיקרוגל, אינפרא אדום, אולטרה סגול, קרני רנטגן וקרני גאמה.
האזורים לא התגלו באותו זמן, אלא בתקופות שונות. לדוגמא, קיומם של גלי רדיו חזה בשנת 1867 על ידי ג'יימס קלרק מקסוול ושנים לאחר מכן, בשנת 1887, היינריך הרץ ייצר אותם לראשונה במעבדתו, וזו הסיבה שהם מכונים גלי הרציאן.
כולם מסוגלים ליצור אינטראקציה עם חומר, אך בדרכים שונות, תלוי באנרגיה שהם נושאים. מצד שני, האזורים השונים של הספקטרום האלקטרומגנטי אינם מוגדרים בצורה חדה, מכיוון שלמעשה הגבולות מעורפלים.
להקות
להקות הספקטרום האלקטרומגנטי. Tatoute and Phrood / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)
הגבולות בין האזורים השונים בספקטרום האלקטרומגנטי הם מעורפלים למדי. אלה אינן חלוקות טבעיות, למעשה הספקטרום הוא רצף.
עם זאת, ההפרדה ללהקות או אזורים משמשת לאפיון נוח של הספקטרום על פי תכונותיו. נתחיל בתיאורנו בגלי רדיו שאורכי הגל שלהם ארוכים יותר.
גלי רדיו
התדרים הנמוכים ביותר הם בעלי טווח של 10 4 הרץ, אשר בתורם תואם את אורכי הגל הארוכים ביותר, בדרך כלל גודל הבניין. AM, FM והאזרחים רדיו הלהקות משתמשים בגלים בטווח זה, כמו גם בשידורי טלוויזיה VHF ו- UHF.
למטרות תקשורת, גלי הרדיו שימשו לראשונה בסביבות 1890, אז המציא גוגלמו מרקוני את הרדיו.
ככל שתדירות גלי הרדיו נמוכה יותר, אין להם השפעות מייננות על החומר. משמעות הדבר היא כי גלי רדיו חסרים מספיק אנרגיה בכדי להוציא אלקטרונים ממולקולות, אך הם אכן מעלים את הטמפרטורה של עצמים על ידי העלאת הרטט של המולקולות.
מיקרוגל
אורך הגל של מיקרוגל הוא בסדר גודל של סנטימטרים והם גם התגלו לראשונה על ידי היינריך הרץ.
יש להם מספיק אנרגיה לחימום מזון, אשר במידה רבה יותר או פחות מכיל מים. מים הם מולקולה קוטבית, מה שאומר שלמרות שהם ניטרלים חשמלית, המטענים השליליים והחיוביים מופרדים מעט ויוצרים דיפול חשמלי.
כשמיקרוגל, שהם שדות אלקטרומגנטיים, פוגע בדיפול, הם מייצרים מומנטים הגורמים להם להסתובב כדי ליישר אותם עם השדה. התנועה מתרגמת לאנרגיה שמתפשטת דרך המזון ויש לה השפעה לחמם אותה.
אינפרא אדום
חלק זה של הספקטרום האלקטרומגנטי התגלה על ידי ויליאם הרשל בראשית המאה ה -19 ויש לו תדר נמוך יותר מאור גלוי, אך גבוה ממיקרוגל.
אורך הגל של הספקטרום האינפרא אדום (מתחת לאדום) דומה לקצה המחט, ולכן מדובר בקרינה אנרגטית יותר ממיקרוגל.
הרבה מקרינת השמש מגיעה בתדרים אלה. כל חפץ פולט כמות מסוימת של קרינה אינפרא אדום, במיוחד אם הם חמים, כמו מבערי מטבח ובעלי חיים חמים בדם. זה לא נראה לאנשים, אבל כמה טורפים מבדילים בין פליטת האינפרא אדום לבין טרפם, מה שמקנה להם יתרון בציד.
גלוי
זהו החלק של הספקטרום שאנחנו יכולים לזהות בעיניים שלנו, בין 400 ל 700 ננומטר (ננומטר אחד, קוטר ננומטר הוא 1 × 10-9 מ ') של אורך גל.
אור לבן מכיל תערובת של כל אורכי הגל, אותם אנו יכולים לראות בנפרד כאשר מועברים דרך פריזמה. טיפות גשם בעננים מתנהגות לפעמים כמו מנסרות, כך שנוכל לראות את צבעי הקשת.
צבעי הקשת מייצגים אורכי גל שונים של אור גלוי. מקור: Pixabay.
אורכי הגל של הצבעים שאנו רואים, בננומטרים, הם:
-ג'ינג: 700–620
אורנג ': 620–600
-צהוב: 600–580
ירוק: 580–490
כחול: 490–450
ויולט: 450–400
אוּלְטרָה סָגוֹל
זהו אזור אנרגטי יותר מאור גלוי, עם אורכי גל מעבר לסגול, כלומר גדול מ- 450 ננומטר.
אנחנו לא יכולים לראות את זה, אבל הקרינה שמגיעה מהשמש היא בשפע מאוד. וכיוון שיש לו אנרגיה גבוהה יותר מהחלק הגלוי, קרינה זו מקיימת אינטראקציה רבה יותר עם החומר, וגורמת נזק למולקולות רבות בעלות חשיבות ביולוגית.
קרניים אולטרה סגולות התגלו זמן קצר לאחר קרני אינפרא אדום, אם כי בתחילה הן נקראו "קרניים כימיות", מכיוון שהן מגיבות עם חומרים כמו כלוריד כסף.
צילומי רנטגן
הם התגלו על ידי וילהלם רואטגן בשנת 1895 תוך כדי ניסויים באלקטרונים מואצים (קרני קתודה) המכוונים למטרה. לא הצליח להסביר מאיפה הם הגיעו, הוא קרא להם צילומי רנטגן.
זוהי קרינה אנרגטית ביותר בעלת אורך גל הדומה לגודל האטום, המסוגלת לעבור דרך גופים אטומים ולהפיק תמונות כמו בקרני רנטגן.
רדיוגרפים מתקבלים באמצעות צילומי רנטגן: מקור: Pixabay.
ככל שיש להם יותר אנרגיה, הם יכולים לקיים אינטראקציה עם חומר על ידי חילוץ אלקטרונים ממולקולות, ולכן הם ידועים בשם קרינה מייננת.
קרני גמא
זוהי הקרינה האנרגטית מכולם, עם אורכי גל בסדר גודל של גרעין אטומי. זה מתרחש לעתים קרובות בטבע, מכיוון שהוא נפלט על ידי גורמים רדיואקטיביים כאשר הם מתנפצים לגרעינים יציבים יותר.
ביקום ישנם מקורות לקרני גאמה בפיצוצי סופרנובה, כמו גם עצמים מסתוריים שביניהם פולסרים, חורים שחורים וכוכבי נויטרונים.
האטמוספירה של כדור הארץ מגן על כדור הארץ מפני קרינות מאוד מייננות המגיעות מהיקום, ובשל האנרגיה הגבוהה שלהם יש להן השפעה מזיקה על הרקמה הביולוגית.
יישומים
גלי גלי או תדרי רדיו משמשים בתקשורת, מכיוון שהם מסוגלים להעביר מידע. גם למטרות טיפוליות לחימום רקמות ולשיפור מרקם העור.
כדי לקבל תמונות תהודה מגנטית, יש צורך בתדרי רדיו. באסטרונומיה, טלסקופים רדיו משתמשים בהם כדי לחקור את מבנהם של חפצים שמימיים.
טלפונים סלולריים וטלוויזיה לוויינית הם שני יישומים של מיקרוגל. מכ"ם הוא יישום חשוב נוסף. בנוסף, היקום כולו שקוע ברקע של קרינת מיקרוגל, שמקורו במפץ הגדול, היות וגילוי קרינת הרקע האמורה הוא ההוכחה הטובה ביותר לטובת תיאוריה זו.
הרדאר פולט דופק לעבר אובייקט, שמפזר את האנרגיה לכל הכיוונים, אך חלק ממנו משתקף, ומביא מידע על מיקום האובייקט. מקור: Wikimedia Commons.
אור נחוץ הכרחי מכיוון שהוא מאפשר לנו לקיים אינטראקציה יעילה עם הסביבה שלנו.
לקרני רנטגן יש יישומים מרובים ככלי אבחון ברפואה וגם ברמה של מדע החומרים, כדי לקבוע את המאפיינים של חומרים רבים.
קרינת גמא ממקורות שונים משמשת כטיפול בסרטן כמו גם לעיקור מזון.
הפניות
- Giambattista, A. 2010. Physics. מהדורה שנייה. מקגרו היל.
- Giancoli, D. 2006. פיזיקה: עקרונות עם יישומים. 6. אולם אד פרנטיס.
- Rex, A. 2011. יסודות הפיזיקה. פירסון.
- Serway, R. 2019. פיסיקה למדע והנדסה. 10. מַהֲדוּרָה. כרך 2. Cengage.
- Shipman, J. 2009. מבוא למדע הגופני. מהדורה שתים עשרה. ברוקס / קול, מהדורות Cengage.