다른 형식의 전자기 방사선

그것은 당신이 볼거나 이야기를 사랑하는 사람에서 또 다른 세상의 모퉁이며,때때로 그것은 튀 당신은 우주 공간에서—그것은 전자파 방사선입니다. 정말 멋진 일입니다. 그래서,모든 다른 종류의 전자기 방사선하고 왜 그들 모두는,사실에서,동일한 것입니다.

빛.
이미지 크레딧 조지 제임스.

이전 입자 형태의 원자(이온)또는 원자 입자(전자 또는 양자)을 받기에 충분한 에너지에 대한 이동과 상호 작용,자신의 동료들과 그들이 만들기 시작 자기와 전기 필드가 있습니다. 이 두 가지 유형의 필드 사이의 상호 작용은 전자기 현상을 생성합니다(결코 추측하지 못할 것입니다). 모두 아주 좋은 소식:전자기학(EM)를 하나의 근본적인 힘의 자연 속에서,세트는 네 개의 자연적인 법률을 담당한 후에는 빅뱅과 모양의 우주로 그것이 무엇인지 오늘입니다.

EM 파이의 특히 흥미로운 조각 중 하나는 전자기 방사입니다. 이러한 현상은 현재 가장 빠른 것들에 대한 확실한 기록을 보유하고 있습니다. 그래서 그들을 살펴 시작:

기초

광양자는 아마도 가장 잘 알려진 자신의 역할은 빛으로’들고’입자지만,자신의 작업의 일부. 이러한 초등학교 입자는 에너지 사업자에 대한 여러 가지 다른 종류의 파도는,함께 찍은 양식을 전자기 복사(EMR)스펙트럼 등이 있습니다. 어떤 유형의 파동(예,물 위의 파동 포함)과 마찬가지로 파장과 주파수에 의해 부분적으로 특징 지어집니다. 기 위해서는 증가의 주파수/감소하는 파장이,그들이 할 수 있습니다:

  • 라디오 파
  • 전자레인지
  • 적외선
  • 보이는 빛
  • 자외선
  • X
  • 감마선

에 먼저 눈 그들이 보일 수 있는 격렬하게 다른 것들입니다. 마찬가지로 엑스레이는 피부를 통해 피어날 수 있으며 자외선은 자외선 차단제를 사용하지 않으면 황갈색과 피부 화상을 입습니다. 완전히 다른,맞죠?

음,실제로는 아닙니다. Emectromagnetic 방사 스펙트럼을 8 개의 프렛 위에 뻗어있는 기타 끈으로 생각하십시오. 가장 낮은 음을 연주하면 전파를 얻고 가장 높은 음을 연주하면 감마선을 얻습니다. 기타,서로 다른 진동 본 문자열에 줄 것이다 떨어져 고유한 소리 형태의 메모리의 인식이 그들에게 다양하지만 그들은 모두 기본적으로 같은 설정에 다른 강도의 설정입니다. 마찬가지로,자기장과 전기장의 다른 진동 패턴은 다양한 종류의 EMR 을 생성합니다. 우리 식으로 그들을 완전히 다르다(일부할 수 없는 직접 의미에서 모든)그러나 그들은 모두 기본적으로 동일한 현상에 다른 강도.

소스는 입자가 진동하게 만드는 것이기 때문에 시스템에 에너지가있을 때 EM 방사선을 생성합니다. 엄지 손가락의 규칙으로,더 뜨거운 몸을 생성하는 파도와 힘을 더하고 주로 높은 주파수에서. 주파수는 헤르츠(Hz)로 측정되며,이는 초당 한주기로 정의됩니다. 의 주파수 한 Hz 에서 의미하는 한파가 생성된 각각의 두 번째,하나 kHz 의미 1,000 파도는 두 번째,하나 GHz 중 하나에 해당하 억니다.

사인파.
그냥 웨이브에 같은 점 사이의 거리를 측정합니다.
이미지 크레딧 Richard F.Lyon/Wikipedia.

파장은 동등한 속도를 통해 주파수와 일반적으로 촬영을 나타내 거리를 사이에 두 개의 연속를 필요로한다. 그러나 기술적으로는 파도의 어느 곳에서나 측정이 가능합니다.

마지막으로,전자기 복사는’원거리’효과라는 점에서 나머지 EM 현상과 떨어져 있습니다. 이러한 파동은 예를 들어 정전기 효과와는 달리 가까운 물체와 상호 작용하는 것에 국한되지 않습니다. 한번 생성되면 파도할 수도 있습 재산을 통해 공간(그들은’방출,’용어는’방사선’에서 온다)없이 더 이상에서 입력하는 요금 생성됩니다. 그래서 이들은 파도가 계속할 때까지 실행하는 에너지 하나 때문에 그들은 어떤 입자들과 상호 작용,또는 때문에 그들은 단순히 실패하다.

그래서 이제 우리는 그들이 어떻게 형성되는지에 대한 기본적인 생각을 가지고 있습니다. 각 유형의 웨이브를 살펴 보겠습니다.

전파

다이폴 안테나 라디오.
직류 전류 안테나에서 전파 발생.
Wikipedia 를 통한 이미지.

전파 가장 낮은 주파수의 모든 유형의 EMR,그것의 광양자를 수행한 최소의 에너지입니다. 일반적으로,사이에 아무것도 3kHz300GHz 으로 간주됩파,하지만 몇 가지 정의를 클래스 아무것도 위의 1GHz 또는 3GHz 으로 전자레인지도 있습니다. 이것은 전파를 EMR 의 나무 늘보로 만듭니다. 라디오 파 광자 간격으로 멀리 떨어져서 3khz,파장이 100 킬로미터(62 마일)긴 1mm(0.039in)에서 300GHz—의미는 그들 보다는 더 적은 에너지의 다른 유형 ER.

과의 상호 작용 문제입니다 크게 제한하는 무리를 만드의 전기 요금 확산을 통해 많은 원자—그래서 각 요금입니다. 그러나이 확산은 회로에 묶인 도체가 전파를 일부 전기 신호로 다시 변환 할 수 있기 때문에 유용합니다. 부부는 자신의 속도(모든 엠파의 속도로 여행 빛은 진공에서),및 그들은 정말 좋은 장거리 통신입니다.

가 있는 경우 또는 사용자가 지휘자에 묶이지 않는 회로,말한 비행기에서 항공편,의 분리를 그 비용을 생성하는 새로운 전파를 이용 레이더 신호는’반영’떨어져 있습니다. 전파의 흡수 또는 방출은 항상 전류,열 또는 둘 다를 생성합니다.

마이크로파

마이크로파는 300mhz(파장 100cm)와 300ghz(0.1cm)사이의 주파수를 갖는 전자기 방사입니다. 그 외에도에서 조금 더 많은 광자 에너지 및 짧은 파장을(즉 더 많은 에너지 밀도),그들은 좀-radio-wave-틱니다. 사실,전자 레인지는 통신에도 광범위하게 사용되지만 전파와는 몇 가지 주요 차이점이 있습니다.

첫 번째는 눈을 직접 수신기,전자레인지지 않는 벤드(diffract)주변에 언덕이나 산,그들은 반영하지 않에서 전리층,또는 지구상의 곡으로 표면의 파도입니다. 하지만 그들은 더 포장의 펀치다가 전파할 수 있을 관통부분의 것 라디오 수 없 같은 두꺼운 구름 또는 먼지가 없으로 인해 그들은 더 높은 주파수이다.

전자레인지도 이용하실 수 있습니다 데이터를 전송하는데 사용을 통해 무선 네트워크,통신 위성 및 우주선에서,자율 및 고전적인 차량에 대한 충돌 제거 체계,일부 라디오 네트워크 키 입력 시스템,차고 문을 연결됩니다.오븐에서도 유용합니다. 전파 흡수가 열을 발생시키는 것과 동일한 공정으로 2.45GHz(12cm)의 전자 레인지가 물 가열에 매우 좋습니다. 그리고 음식에는 항상 적어도 약간의 물이있어 전자 레인지가 음식을 데우는 멋진 방법이라는 것을 의미합니다.

적외선 방사

Art Hammond.
NASA/JPL 직원 Art hammond 는 적외선 카메라를 통해 보았습니다.
이미지 크레딧 NASA/JPL.

치즈 액션 영화,적외선 또는 IR 의 연인. 300ghz(1mm)에서 430THz(700nm)의 낮은 가시 한계(빨간색)까지 가시 스펙트럼의 길이가 길어집니다. 이것은 당신이 상호 작용할 대부분의 물체가 열을 발산하는 스펙트럼입니다. 과는 달리 라디오와 전자레인지선,적외선 상호 작용과 함께 쌍극자(크게 극화한 화학적 분자와 같은 물),의미 흡수되어의 폭 넓은 물질 및 거의 모든 유기 물질을 진동으로 가열합니다. 그러나 반대는 또한 사실이며,벌크 물질은 일반적으로 열을 방출함에 따라 일부 수준의 IR 을 방출한다는 것을 의미합니다.대기 중 물만 흡수되기 때문에 장거리 통신에는별로 좋지 않습니다. 그러나 TV 리모컨은 ir 을 사용하여 큰 성공을 거둔 짧은 거리에서 명령을 내릴 수 있습니다. IR 감지기는 한밤중에 도둑과 같이 열을 발산하는 것을 보려고하는 경우에 유용합니다. 적외선도에 사용되는 천문학을 통해서 동료는 먼지 구름의 검색에 행성,산업 응용 프로그램에서 모니터링을 위한 열 누출 또는 과열 방지,에서 날씨를 예측하고 특정 약 응용 프로그램. 군은 또한 분명히 IR 의 큰 팬이며,관측을 위해 그리고 군수품을 표적으로 인도하기 위해 그것을 사용합니다.그리고 거기에있는 도마뱀 애호가가 알고 있듯이,적외선 복사는 필요한 곳에 열을 비추는 좋은 방법입니다. 사실,그것이 바로 사람들이 IR 을 발견 한 방법입니다. 돌아 가기 1800 년,경 윌리엄 허셜의 이름으로 천문학자는 먼저 온도계에 미치는 영향을 관찰하여 IR 방사선을 설명했다.

다른 모든 전자기 복사와 마찬가지로 IR 은 에너지를 전달하고 파동과 양자 입자 인 광자처럼 행동합니다. 비트가 절반 이상의 모든 태양 에너지에 도달하는 땅으로 적외선 방사선하는 이유는 햇빛을 느낀 너무 따뜻한 있습니다.

가시 광선

이것은 당신의 눈이 데리러 조정되는 전자기 방사선의 간격입니다. 가시 광선은 430-770THz(390~700nm)의 스펙트럼에 걸쳐 있습니다. 우리는이 스펙트럼의 특정 비트가 물체에 흡수되고 나머지는 반사되기 때문에 다른 색상을 봅니다. 를 위해 뭔가하 빨간색 표시를 당신을,그것은 필요를 흡수하는 파장에 해당하지 않는 컬러와 반드 파장을 위해 당신의 눈을 픽업합니다.

그러나 색상은 빛이 특정 물체와 상호 작용하는 방식에서 발생할 수도 있습니다. 객체의 텍스처도 거의 동일한 메커니즘에 의해 생성됩니다. 예를 들어 눈은 흰색,무광택 및 반사가 동시에 나타나는 것처럼 보이지만 개별 눈 결정은 유리 비트처럼 보입니다. 여기서 이유를 알아낼 수 있습니다.

자외선

UV 선 스크린 pic.
자외선 차단제 전후,UV 카메라에서 볼 수 있듯이 그 효과를 입증합니다.
이미지: Wikimedia Commons

789 테라 헤르츠(THz)이상의 주파수를 통한 EM 스펙트럼을 자외선이라고합니다. 자외선은 10 나노 미터에서 400 나노 미터까지 정말 짧은 파도로 구성되어 있으며 많은 에너지를 운반합니다. 사실,자외선 경계에서 시작하여 광자는 특정 화학 결합을 새로운 배열로 바꾸기에 충분한 에너지를 운반합니다. 당신이 단지 정보를 보존하려고하는 DNA 분자라면 지옥입니다. 더 살아있는 물건,특정 UV 하위가 없는 충분한 에너지를 손상 DNA 바로(같은 하위 유형 A)여전히 위험하기 때문에 그들은 생산성 산소 종 몸 안에,반응성이 매우 높은 화합물을 가로채는 화학에서 채권 DNA.

전반적으로,UV 방사선은 생활에 진짜 위험 인 시작 충분히 정력적이다. 심지어 상대적으로 낮은 에너지 UV 발생할 수 있습 불쾌한 피부,화상보다 훨씬 더 사람들에 의해 단순히 발생 온도(이후 그들은 또한 방사선으며,위에서 설명). 파도가 DNA 가닥에 혼란을 야기으로 더 높은 에너지 UV 에 노출,암으로 이어질 수 있습니다.

이 능력은 주파수에만 더 계속 증가로,목록에 지금부터 일반적인 기능이 될 것입니다 살아있는 유기체를 손상합니다. 에서 높은 끝 자외선 스펙트럼(125 주변 nm 이하,때때로”라는 극단적 인 UV”),에너지 수행하여 이러한 파도가 너무 높은할 수 있는 실제로 지구 전자부터 원자의 껍질이라는 프로세스에 photoionization.

을 고려 하는 자외선을 구성에 대해 10%태양의 광 출력의 전체,그것은 것이 많은 문제의 원인에 대한 아무것도 생활을 땅에(이후 물가 꽤 좋은 일을 흡수하 UV). 다행히도 우리 지구인,우리는 보호해 오존층 및 나머지를 분위기의 필터링하는 가장 자외선하기 전에 그들은 원인이 있습니다.그러나 모든 나쁜 소식은 아닙니다. 자외선은 인간을 포함한 대부분의 육상 척추 동물에서 비타민 D 의 합성의 핵심입니다. UV 광선은 또한에서 사용되는 사진과 천문학에서는 특정 보안 응용 프로그램(하는 인증서를 신용카드),에서 법의학으로,살균제,그리고 물론,무두질에 대한 침대가 있습니다.

X 선/Röntgen 방사선

Xray 손.
이미지 크레딧 조니 린드너.

주파수에 이르기까지 30petahertz30exahertz(‘peta’의미 15 제로,’exa’의 제 18)그 파장 0.01~10 나노미터,X-선은 매우 활기찬입니다. 0.2-0 의 밑에 파장을 가진 그들.1nm 는’하드’엑스레이라고합니다. 의사들을 사용하여 뼈를 볼 몸 안에 있기 때문에 그래서 작은 강력한 우리의 연약한 조직은 거의 투명하다. 같은 공항에서 수하물과 함께 간다-하드 엑스레이는 바로 그들을 통해 볼 수 있습니다. 그들의 파장은 개별 원자의 크기에 필적하기 때문에 지질 학자들이 결정 구조를 결정하는 데 사용하는 이유입니다.

X-레이(그리고 더 많은 에너지 감마선)는 광자는 모든 수소-이온화에너지(그들이 할 수 있는 모든 photoionize),고 따라서 전리 방사선. 그들은 엄청난 피해를 입힐에 생물고분자,종종 조직에 영향을 미치는 매우 깊은 피부 아래로 그들은 쉽게 침투를 통해 대부분의 문제입니다.

그들은 1895 년 11 월 8 일에 그들을 발견 한 독일 과학자 인 Wilhelm Röntgen 의 이름을 따서 명명되었습니다. 뢴트겐 라고 자신을 그들 X-방사선이었기 때문에 아주 신비한 시간에 아무도 정말 이해가 이 방사되었거나 무엇을 했습니다.

감마선

GRB080319B 감마 버스트.
감마선 버스트 GRB080319B 의 예술적 표현. 방사선의 두 극 빔,내부,더 집중된 빔 및 외부,더 희석 된 빔을 주목하십시오.
이미지 크레딧 NASA/Swift/Mary Pat Hrybyk-Keith 및 John Jones.

이들은 우리가 알고있는 단일 최고 에너지 광자를 가진 EMRs 입니다. 그들은 주파수에서 과잉의 30exahertz,과 파장에서의 10picometers(1pico meter 은 천분의 나노미터 또는 분의 십억분의 일 미터),이는 보다 작은 직경의 원자입니다. 그들은 대부분 결과 방사성 붕괴에서 여기 지구에(같은 핵무기 또는 체르노빌)지만,또한 올 수 있는 엄청나게 강력한 감마선 폭발 가능성,제품의 죽어가는 거만 초신성이나 대 hypernova 붕괴되기 전에으로 중성자 별 또는 검은 구멍이 있습니다. 그들은 살아있는 유기체에 대한 EM 방사선의 가장 치명적인 단일 유형입니다. 운 좋게도 지구의 대기에 크게 흡수됩니다.

인공 감마선은 때때로 흰색 토파즈를 파란색 토파즈로 바꾸는 것과 같은 원석의 모양을 변경하는 데 사용됩니다. 미국은 또한 실험과 함께 사용하여 그들을 만드는 종류의 엑스레이 기계에 스테로이드를 검색할 수 있습니다 최대 30 컨테이너 시간당합니다. 의 아이디어를 얻으려면 얼마나 침투는 감마선,알고있는 광산 작업용 감마선 발생기를 통해 보이는 거대한 더미 광석의 선택 가장 부유한 처리합니다. 다른 용도로는 방사선(소독하는 데 사용됩 의료 장비 또는 식품)를 죽이고,암종양에서 핵의학.

요컨대,이들은 우리가 전자기 복사를 설명하는 데 사용하는 범주입니다. 그들은 그들이 통과하기를 좋아하는 것들과 그들이 반영하는 것들을 가지고 있습니다. 그것들은 당신이 볼 수없는 빛이며 즐겁고 매우 위험하며 때로는 미친 듯이 치명적일 수 있습니다.

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