Spectrul radiațiilor electromagnetice
Dar să revenim la fotoni. Pana la 1800 de persoane au fost cunoscute doar fotoni de lumină vizibilă, pe care le-ar putea să se simtă. Lungimile de undă ale intervalelor de lumină de la 0,000 076 cm la capătul roșu al spectrului vizibil la jumătate din această valoare, etc. 0,000 până la 038 cm, capătul violet. energia fotonică Lumina este invers proporțională cu lungimea de undă de lumină. Având în vedere că valul de lumina violet la limita de vizibilitate jumătate din lungimea unui val de lumină roșie la limita de vizibilitate, aceasta înseamnă că fotonii de lumina violet are de două ori energie decât fotonii de lumină roșie. Energia de fotoni de lumină vizibilă este între 1,5 electron volți (eV) la capătul roșu al spectrului la 3,0 eV la capătul violet.
La începutul secolului al XIX-lea. A fost descoperit radiațiile infraroșii și ultraviolete. Energia fotonilor infrarosu a fost, desigur, mai puțin de 1,5 eV, si fotoni UV - peste 3.0 eV.
Dar cât de departe regiunea infraroșu a spectrului în direcția de scădere a energiei și ultrafioletovaya- în direcția creșterii sale, a rămas necunoscută.
Cu toate acestea, în 1861 fizicianul scoțian Dzheyms Klark Maxwell (1831 -1879) a dezvoltat o teorie generală de electricitate și magnetism, în care a arătat o legătură strânsă și indisolubilă între aceste două tipuri de energie (care este motivul pentru care putem vorbi de câmpul electromagnetic, prin combinarea acestor două tipuri de energie). Aceasta a demonstrat în continuare că fluctuațiile periodice ale intensității câmpului electromagnetic produc ceva de genul valuri care se retrag de la sursa de vibrații viteza luminii. Mai mult decât atât, și foarte ușoare, el a considerat aceasta o formă de radiație electromagnetică.
Deoarece câmpul electromagnetic poate avea orice perioadă de oscilație, lungimea de undă a radiației electromagnetice poate fi, de asemenea, orice. Prin urmare, trebuie să existe radiația undelor electromagnetice este mult mai mare decât lungimea de undă a luminii infraroșii și mult mai scurtă decât lumina ultravioleta.
Confirmarea acestei predicții nu a durat mult timp să aștepte. În 1888, fizicianul german Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894) a primit undele electromagnetice sunt enorme în comparație cu lungimea de lumină. O astfel de radiații (numite primele valuri ale Hertz) a fost folosit pentru telegrame radio, de exemplu, nu pentru a transmite mesaje prin curentul electric trece prin fire și prin valurile radiate în spațiu. Ar fi firesc să ne așteptăm ca o astfel de radiații va fi numit „val radiotelegrafic“, dar în utilizarea a devenit „unde radio“ Prescurtarea.
În 1895 fizicianul german Vilgelm Konrad Rentgen (1845-1923) a descoperit radiația care sa dovedit a fi de natură electromagnetică, dar a avut o lungime de undă foarte scurtă. Deoarece natura sa nu era clar la început, a fost numit raze X, dar mai târziu aceste raze au fost numite raze X.
Trei soiuri de radiații de la substanțe radioactive (descoperite în 1896 de către Becquerel a) Rutherford numit primele trei litere ale alfabetului grecesc, raze alfa, raze beta și raze gamma. După cum sa dovedit, razele gama, de asemenea, de natură electromagnetică - a fost o formă de radiații, cu o lungime de undă de chiar mai mică decât cea a razelor X.
Deci, de la începutul secolului XX. fizicienii disponibile au apărut un spectru electromagnetic enorm, care acoperă aproximativ 60 octave, adică lungime de undă de la mai mic dintre cunoscut pentru cel mai mare dublat de 60 de ori. Astfel, cele mai lungi valuri au fost mai lungi decât cele mai scurte din 2 până la 60 de ori, de exemplu, aproximativ 000 000 000 de 1 000 000 000 (miliarde de miliarde de ori). Lumina vizibila ocupă doar o octavă a acestui interval foarte mare.
Spectrul electromagnetic este continuu, și între tipurile vecine de radiații nu au nici o lacune. Granițele stabilite de către om, pur arbitrar și depind de capacitatea sa de a percepe în mod direct doar o mică parte a spectrului, precum și ordinea aleatorie în care descoperirile sunt realizate în afara acestei părți. De obicei acestea sunt exprimate în lungime de undă de delimitare arbitrară sau frecvență (numărul de valuri de o anumită lungime produsă pe secundă). Le-am definesc aici, în energia fotonilor lor constitutive - o cantitate direct proporțională cu frecvența.
radiație electromagnetică cu lungimea de undă (și, prin urmare, constând dintr-un foton cu cea mai mică energie) este undele radio. Undele radio într-un sens larg, acoperind fotoni cu o energie de 0,001 eV sau mai puțin. Acest interval sa dovedit a fi prea mare, iar pentru comoditate este adesea împărțită în trei zone: lungi, scurte si unde radio ultra-scurte. Acestea din urmă sunt adesea numite cuptoare cu microunde. Energia fotonului este:
undele radio lungi de la 0 la 0,000 000 001 eV,
unde radio scurte de la 0,000 la 0,000 000 001 01 eV,
VHF 0.000 01-0.001 eV
regiunea infraroșu, la rândul lor, pot fi împărțite în mare, medie și aproape - în ordinea descrescătoare a lungimii de undă și creșterea energiei fotonului
regiunea în infraroșu departe de .001-.03 eV,
regiunea în infraroșu de mijloc între 0,03 și 0,3 eV,
regiune in infrarosu apropiat 0.3-1.5 eV
Regiunea vizibilă, așa cum sa arătat mai sus, se situează în intervalul 1.5-3.0 eV conform cu energia culorii este răspândit ca (medie)
Red 1.6 eV,
Orange 1.8 eV, 2,0 eV, galben,
2.2 eV verde, albastru 2.4 eV,
Violet 2.7 eV.
fotoni de radiație electromagnetică care au o energie mai mare decât fotoni de lumină vizibilă cuprinde ultraviolet apropiat, departe ultraviolete, raze X si raze gamma:
apropiat regiunea ultraviolet de la 3 la 6 eV,
departe regiunea ultraviolet 6-100 eV,
Razele X de la 100 la 100.000 eV,
raze gamma peste 100.000 eV.