Спектр электромагнитных волн

Человек видит только электромагнитные лучи, длина волн которых входит в диапазон от 380 до 740 нанометров. Такой диапазон называется видимым спектром, он соответствует диапазону частот от 790 до 405 ТГц. (см. приложение 1). Все электромагнитные волны можно распределить в один спектр электромагнитных волн. Электромагнитный спектр — совокупность электромагнитного излучения в зависимости от частоты или длины волны (см. приложение 2). Оптические свойства лучей напрямую зависит от частоты и длины волны. Например, мы воспринимаем луч, длина волны которого находится в диапазоне от 625 до 740 нм и 480 – 405 ТГц, красным цветом, а фиолетовый цвет отображается лучами с длиной волны 380—440 нм и частотой 790—680 ТГц. Красный и фиолетовый цвета – пограничные диапазоны в видимом спектре (см. приложение; Фото 1).

Ультрафиолетовые лучи – это электромагнитные волны, входящие в диапазон от 400 до 10 нм. Короткий диапазон от 380 до 400 определяют, как диапазон ультрафиолетовой люминесценции в видимом излучении. Ультрафиолетовые волны обладают меньшей длиной волны (коротковолновые лучи) и большой частотой (высокочастотные волны). Подробно разбирать ультрафиолетовый спектр мы будем в параграфе 1.4.

В диапазоне от 10 нм до 0,01 нм располагаются коротковолновые электромагнитные лучи, которые называют рентгеновские лучи. Диапазон поделен на два интервала: 10 – 0,1 нм (интервал мягких рентгеновских лучей) и 0,1 – 0,01 нм (интервал жестких рентгеновских лучей).

Инфракрасные лучи - это электромагнитные волны, входящие в диапазон от 740-800 до 10000 нм. Источниками мягкого рентгеновского излучения являются тепловое излучение плазмы и электронно-лучевые трубки, а жесткого – результат ядерных реакций. Рентгеновские кванты излучаются в основном при переходах электронов в электронной оболочке тяжёлых атомов на низлежащие орбиты.

Диапазон меньше 0,01 нм называют диапазоном гамма лучей. Гамма лучи могут излучаться вследствие ядерного распада, в большом количестве гамма лучи находятся в космическом пространстве. Резкой нижней границы для гамма-излучения не существует, однако обычно считается, что гамма-кванты излучаются ядром, а рентгеновские кванты — электронной оболочкой атома, однако такое разделение только условно.

По другую сторону электромагнитного спектра находятся длинноволновые лучи: инфракрасные, микроволновые и радиоволновые лучи. Про инфракрасные лучи мы подробно остановимся в следующем параграфе. Скажем только, что его диапазон простирается от видимого света (граница красного света, т.е. от 780-800 нм) до 10 000 нм.

Микроволновое излучение, сверхвысокочастотное излучение (СВЧ-излучение) — электромагнитное излучение, включающее в себя дециметровый, сантиметровый и миллиметровый диапазоны радиоволн, частоты микроволнового излучения изменяются от 300 МГц до 300 ГГц (длина волны от 1 мм (10000 нм) до 1 м). Радиоволнами условно считают электромагнитные волны от 1 м до 1 км и больше. Сверхдлинные радиоволны может иметь частоту 30 кГц. Диапазон радиоволн делят на множество интервалов. Самые короткие радиоволны используют для беспроводной передачи данных (интернет, сотовая и спутниковая связь), метровые, дециметровые и ультракороткие волны (УКВ) занимают местные теле- и радиостанции, короткие волны (КВ) служат для глобальной радиосвязи — они отражаются от ионосферы и могут огибать Землю, средние и длинные волны используют для регионального радиовещания. Сверхдлинные волны (СДВ) — от 1 км до тысяч километров — проникают сквозь соленую воду и применяются для связи с подводными лодками, а также для поиска полезных ископаемых. Обычная металлическая антенна способна регистрировать крайне низкие колебания радиоволн.