Fale elektromagnetyczne to fale, które mają ładunki energii elektrycznej i magnetycznej bez konieczności stosowania środków propagujących. Możemy znaleźć wiele zastosowań fal elektromagnetycznych w życiu codziennym, na przykład technologię promieni rentgenowskich, mikrofali i sygnału odbieranego przez smartfony. Na podstawie ich długości lub częstotliwości fale elektromagnetyczne można podzielić na widmo fal elektromagnetycznych.
Widmo fal elektromagnetycznych to widmo ciągłe, w którym każdy z różnych typów fal elektromagnetycznych jest zdefiniowany w określonym zakresie długości fal. Widmo fal elektromagnetycznych składa się z fal radiowych, mikrofal, promieni podczerwonych, światła widzialnego, promieni ultrafioletowych, promieni rentgenowskich i promieni gamma.
Fala radiowa
Fale radiowe to najdłuższe fale elektromagnetyczne o najniższym zakresie częstotliwości w widmie elektromagnetycznym. Długość fal radiowych wynosi od 0,3 do 600 metrów z zakresem częstotliwości od około 5 × 105 Hz do 109 Hz. Fale te są wypromieniowywane przez przyspieszone poruszające się ładunki i oscylacje ładunku w obwodzie elektrycznym (takim jak obwód LC).
(Przeczytaj również: Fale elektromagnetyczne, definicja i właściwości)
Na podstawie częstotliwości fale radiowe są podzielone na kilka pasm. Pasmo krótkofalowe ma częstotliwość od 500 kHz do 54 MHz. W nim znajduje się pasmo radiowe AM, które ma częstotliwość od 530 kHz do 1710 kHz. Ponadto istnieją również fale telewizyjne w zakresie od 54 MHz do 1000 MHz. Znajdują się w nim fale radiowe FM, które mają częstotliwość od 88 MHz do 108 MHz.
Mikrofale
Mikrofale mają krótszą długość fali i wyższą częstotliwość niż fale radiowe. Mikrofale są generowane przez lampy próżniowe dużej mocy, urządzenia półprzewodnikowe (takie jak tranzystory polowe), diody tunelowe, diody Gunna i inne. Zakres długości fal mikrofal mieści się w przedziale od 10-3 metrów do 0,3 metra. Zakres częstotliwości wynosi od 109 Hz do 3 × 1011 Hz.
Jedno z zastosowań mikrofal można zobaczyć na radarze (wykrywanie i ustalanie odległości radiowej). Radar to technika używana do wykrywania odległości, prędkości i innych cech poruszających się obiektów. Ponadto mikrofale są również używane w kuchenkach mikrofalowych.
Promień podczerwieni
Kolejne fale elektromagnetyczne to promienie podczerwone. Fale podczerwone mają krótszą długość fali, ale z wyższą częstotliwością niż mikrofale. Promienie podczerwone są również znane jako fale upałów. Długość waha się od 8 × 10-7 metrów do 10-3 metrów z częstotliwością od 3 × 1011 Hz do 4 × 1014 Hz.
Głównym źródłem promieniowania podczerwonego jest promieniowanie cieplne emitowane przez wszystkie gorące obiekty. Kiedy obiekt jest podgrzewany, atomy i cząsteczki, które go tworzą, otrzymują energię cieplną i wibrują z większą amplitudą. Energia jest uwalniana przez wibrujące atomy i cząsteczki w postaci promieniowania podczerwonego. Im wyższa temperatura obiektu, tym silniej wibrują atomy i cząsteczki oraz tym więcej emituje promieniowania podczerwonego.
Widzialne światło
Światło widzialne to obszar widma elektromagnetycznego, który można wykryć bezpośrednio przez oko. Światło widzialne, znane również jako światło białe, składa się z siedmiu różnych kolorów. Możemy zobaczyć siedem kolorów w tęczy, gdy światło słoneczne jest załamywane przez kropelki wody. W widmie światła widzialnego światło czerwone ma największą długość fali, podczas gdy fiolet ma najkrótszą.
Promienie ultrafioletowe
Światło ultrafioletowe to fala elektromagnetyczna o długości fali od około 380 nm do 10 nm. Zakres częstotliwości waha się od 8 × 1014 Hz do 3 × 1016 Hz. To promieniowanie nazywa się ultrafioletem, ponieważ jest związane z częstotliwością większą niż częstotliwość fioletowego światła w widmie światła widzialnego.
Światło ultrafioletowe jest szeroko stosowane w życiu codziennym, na przykład do zabijania zarazków podczas oczyszczania wody, stosowania lamp UV oraz do operacji oka LASIK.
RTG
Promienie rentgenowskie to widmo fal elektromagnetycznych o długości fali od 10-13 metrów do 10-8 metrów. Częstotliwość waha się od 3 × 1016 Hz do 3 × 1019 Hz. Promienie rentgenowskie to rodzaj promieniowania o wysokiej energii, które może z łatwością przenikać przez wiele rodzajów materiałów.
Promienie rentgenowskie są również znane jako promienie rentgenowskie, których nazwa pochodzi od ich odkrywcy, a mianowicie Wilhelma K. Roentgena w 1895 r. W tym czasie Roentgen nie mógł określić natury promieniowania, dlatego użył symbolu X. Dziś promienie X są szeroko stosowane w przypadku promieni rentgenowskich i radioterapii lub radioterapii.
Promienie gamma
Ostatnim rodzajem promieniowania elektromagnetycznego są promienie gamma. Promienie gamma to najkrótsze fale o największej częstotliwości w porównaniu z innymi falami elektromagnetycznymi. Długość wynosi od 0,6 × 10-14 metrów do 10-10 metrów. Tymczasem częstotliwość wynosi od 3 × 108 Hz do 5 × 1022 Hz. Źródłem promieni gamma są reakcje jądrowe i radioaktywność jądrowa.
Promienie gamma są szeroko stosowane w procesie radioterapii w leczeniu raka i guzów. Ponadto promienie gamma można również wykorzystać do wytwarzania radioizotopów i zrozumienia struktur metalowych.
