den lar deg se eller snakke med en kjær i et annet hjørne av verden, og noen ganger det frites deg fra verdensrommet — det er elektromagnetisk stråling. Det er en veldig fin ting. Så, la oss ta en titt på alle de forskjellige typer elektromagnetisk stråling og hvorfor de alle er, faktisk, det samme.

når ladede partikler i form av atomer (ioner) eller elementære partikler (elektroner eller protoner) får nok energi til å bevege seg og samhandle med sine jevnaldrende, begynner de å skape magnetiske og elektriske felt. Samspillet mellom disse to typer felt genererer (du vil aldri gjette) elektromagnetiske fenomener. Som er veldig gode nyheter: elektromagnetisme (EM) er en av de grunnleggende kreftene i naturen, settet med fire naturlover som tok ansvaret etter Big Bang og formet vårt univers til hva det er i dag.en spesielt interessant del AV EM-kaken er elektromagnetisk stråling. Disse fenomenene holder for tiden den ubestridte rekorden for de raskeste tingene noensinne. Så la oss ta en titt på dem, begynner med:

Grunnleggende

Fotoner er trolig best kjent for sin rolle som lysbærende partikkel, men det er bare en del av jobben deres. Disse elementære partiklene er energibærerne for flere andre typer bølger, som sammen danner det elektromagnetiske strålingsspekteret (EMR). Som enhver type bølge (ja, bølger på vann inkludert) er de delvis preget av bølgelengde og frekvens. I rekkefølge av økende frekvens / avtagende bølgelengde kan de være:

• radiobølger
• mikrobølger
• infrarød stråling
• synlig lys
• ultrafiolett stråling
• Røntgenstråler
• gammastråler

ved første øyekast kan de synes å være helt forskjellige ting. Som, Røntgenstråler kan brukes til å peer gjennom huden, og ultraviolets gir deg en brunfarge og en hudforbrenning hvis du ikke bruker solkrem. Helt annerledes, ikke sant?

vel, egentlig ikke. Tenk på det emektromagnetiske strålingsspekteret som en gitarstreng strukket over åtte frets. Spill det laveste notatet og du får radiobølger, spill det høyeste og du får gammastråler. På en gitar vil forskjellige vibrasjonsmønstre i strengen gi ut forskjellige lyder i form av notater — vår oppfatning av dem varierer, men de er alle i utgangspunktet det samme som er satt på forskjellige intensitetsinnstillinger. På samme måte vil forskjellige oscillasjonsmønstre av magnetiske og elektriske felt generere ulike TYPER EPJ. Vi oppfatter dem som helt forskjellige (noen vi ikke direkte kan fornemme i det hele tatt), men de er alle i utgangspunktet de samme fenomenene på forskjellige intensiteter.En kilde genererer EM-stråling når det er energi i systemet fordi det er det som får partikler til å vibrere. Som en tommelfingerregel genererer varmere kropper bølger med mer kraft og overveiende ved høyere frekvenser. Frekvens måles i hertz (Hz), som er definert som en syklus per sekund. En Frekvens På En Hz betyr at en bølge genereres hvert sekund, en kHz betyr at 1000 bølger genereres per sekund, og En GHz tilsvarer en milliard per sekund.

Bølgelengde er lik hastighet over frekvens og er vanligvis tatt for å representere avstanden mellom to påfølgende kamper. Teknisk sett kan det imidlertid måles hvor som helst på bølgen.til Slutt står elektromagnetisk stråling bortsett fra resten AV em-fenomenene ved at de er ‘fjernfelteffekter’. Disse bølgene er ikke begrenset til samspill med nærliggende objekter, i motsetning til den elektrostatiske effekten, for eksempel. Når de er generert, kan bølgene også kaste seg gjennom rommet (de utstråler, hvor begrepet stråling kommer fra) uten mer innspill fra kostnadene som genererte dem. Så disse bølgene vil fortsette til de går tom for energi – enten fordi de treffer noen partikler de kan samhandle med, eller fordi de bare fizzle ut.

Så nå har vi en grunnleggende ide om hvordan de danner, kule. La oss gå gjennom hver type bølge.

radiobølger

Radiobølger har de laveste frekvensene av ALLE TYPER EPJ, og fotonene bærer minst mulig energi. Vanligvis anses alt mellom 3kHz og 300 GHz å være en radiobølge, selv om noen definisjoner klassifiserer alt over 1 GHz Eller 3GHz som mikrobølger. Dette gjør radiobølger sloths AV EPJ. Radiobølgefotoner er plassert langt fra hverandre-ved 3khz er bølgelengden 100 km (62 mi) lang, 1mm (0,039 in) ved 300 GHz — noe som betyr at de bærer mindre energi enn andre TYPER ER.deres interaksjon med materie er i stor grad begrenset til å skape en mengde elektriske ladninger spredt ut over mange atomer — så hver ladning er ganske liten. Det er imidlertid nyttig, siden denne spredningen tillater en leder knyttet til en krets for å omdanne radiobølger tilbake til noen elektriske signaler. Par det med sin hastighet (ALLE em-bølger reiser med lysets hastighet i vakuum), og de er veldig gode for langdistanse kommunikasjon.Alternativt, Hvis du har en dirigent som ikke er bundet til en krets, si et fly i flukt, vil separasjon av disse ladningene generere nye radiobølger — dette gjør det mulig for radarsignaler å ‘reflektere’ av ting. Absorpsjon eller utslipp av radiobølger produserer alltid en elektrisk strøm, varme eller begge deler.

Mikrobølger

Mikrobølger er elektromagnetisk stråling med frekvenser mellom 300 MHz (bølgelengde 100 cm) og 300 GHz (0,1 cm). Bortsett fra litt mer energiske fotoner og en kortere bølgelengde (som betyr mer energitetthet), er de ganske radio-bølge-ish virkelig. Faktisk er mikrobølger mye brukt i kommunikasjon også, men med noen få viktige forskjeller fra radiobølger.først er det at du trenger en direkte synslinje til mottakeren, da mikrobølger ikke bøyer seg (diffrakt) rundt åser eller fjell, reflekterer de ikke tilbake fra ionosfæren, eller følger planetens krumning som overflatebølger. Men de pakker mer av et slag enn radiobølger og kan pierce gjennom noen av de tingene som radio ikke kan — som tykke skyer eller støv — på grunn av deres høyere frekvens.Mikrobølger brukes til å overføre data over trådløse nettverk, for å kommunisere med satellitt og romfartøy, i autonome og klassiske kjøretøy for kollisjonsunngåelsessystemer, noen radionettverk, nøkkelfrie inngangssystemer og garasjeportfjernkontroller.

de er også nyttige i ovner. Den samme prosessen som gjør at radiobølgeabsorpsjon kan generere varme, gjør en 2,45 GHz (12 cm) mikrobølgeovn veldig god til oppvarming av vann. Og siden mat alltid har minst litt vann, betyr det at mikrobølgeovner er en fin måte å varme opp mat på.

Infrarød stråling

Bilde kreditt NASA / JPL.

kjæresten til cheesy actionfilmer, infrarød ELLER IR. Det kommer bare lenge av det synlige spektret, som spenner fra 300 GHz (1mm) til den nedre synlige grensen (fargen rød) ved 430 THz (700 nm). Dette er spekteret over hvilke de fleste objekter du vil samhandle med utstråle varme. I motsetning til radio — og mikrobølgestråling, interagerer infrarød stråling med dipoler (tungt polariserte kjemiske molekyler som vann), noe som betyr at det blir absorbert av et bredt spekter av stoffer — og nesten alle organiske stoffer-som gjør vibrasjonen til varme. Imidlertid er omvendt også sant, noe som betyr at bulkstoffer generelt utstråler NOEN NIVÅER AV IR når de frigjør varmen.

så det er ikke veldig bra for langdistanse kommunikasjon, siden det bare ville bli absorbert av vannet i atmosfæren. Men tv-fjernkontrollen kan bruke IR til å utstede kommandoer over korte avstander med stor suksess. IR-detektorer er nyttige hvis du prøver å se noe som avgir varme — for eksempel en innbruddstyv midt på natten. Infrarød brukes også i astronomi for å se gjennom støvskyer på jakt etter planeter, i industrielle applikasjoner for å overvåke varmelekkasjer eller forhindre overoppheting, i værprognoser og i visse medisinske applikasjoner. Militæret er også åpenbart EN STOR fan AV IR, og bruker den både til observasjoner og for å lede ammunisjon mot et mål.

og som øgle-elskere der ute vet, er infrarød stråling en fin måte å stråle varme der det trengs. Faktisk, det er akkurat hvordan folk oppdaget IR. Tilbake i 1800 beskrev en astronom Ved Navn Sir William Herschel FØRST IR-stråling ved å observere dens effekter på et termometer.SOM all annen elektromagnetisk stråling bærer IR energi og oppfører SEG både som en bølge og som en kvantepartikkel, fotonet. Litt over halvparten av all solenergi som når Jorden, gjør det som infrarød stråling – det er derfor sollyset føles så varmt.

Synlig lys

dette er intervallet for elektromagnetisk stråling som øynene dine er innstilt for å plukke opp. Synlig lys spenner over spekteret fra 430-770 THz (390 til 700 nm). Vi ser forskjellige farger fordi visse biter av dette spekteret blir absorbert av objekter, og resten blir reflektert. For at noe skal virke rødt for deg, må det absorbere bølgelengder som ikke samsvarer med fargen og reflektere bare røde bølgelengder for øynene dine å plukke opp.

farge kan imidlertid også oppstå fra måten lys interagerer med en bestemt gjenstand. Et objekts tekstur er også skapt av mye den samme mekanismen. Snø, for eksempel, ser ut til å være hvit, matt og reflekterende på samme tid – men individuelle snøkrystaller ser ut som biter av glass. Du kan finne ut hvorfor her.

Ultrafiolett stråling

em-spektret over frekvensen 789 terahertz (THz) eller mer kalles ultrafiolett. Ultrafiolett lys består av veldig korte bølger, fra 10 nm til 400 nm, og bærer mye energi. Faktisk, fra UV-grensen, bærer fotoner nok energi til å endre visse kjemiske bindinger til nye ordninger. Som er helvete hvis DU ER ET DNA-molekyl som bare prøver å bevare informasjon. Enda verre for levende ting, visse UV-undertyper som ikke har nok energi til å skade DNA direkte (for eksempel subtype A), utgjør fortsatt en risiko fordi de produserer reaktive oksygenarter inne i kroppen, svært reaktive forbindelser som kaprer kjemiske bindinger I DNA.TOTALT SETT ER UV-stråling energisk nok til at DET begynner å være en reell fare for livet. Selv relativt LAV-energi UV kan forårsake ekkel hudforbrenninger, langt verre enn de som bare skyldes temperatur (siden de også er strålingsforbrenninger, som forklart ovenfor). Eksponering for høyere ENERGI UV kan føre til kreft, som bølgene skape kaos PÅ DNA-tråder.

denne evnen til å skade levende organismer vil være et vanlig trekk fra nå av listen, da frekvensene bare vil fortsette å øke videre. I de høyere ender AV UV-spektret (rundt 125 nm eller mindre, noen ganger kalt «ekstrem UV»), er energien som bæres av disse bølgene så høy at den faktisk kan strippe elektroner fra atomenes skall i en prosess som kalles fotoionisering.Med Tanke på AT UV-stråling utgjør omtrent 10% av solens totale lysutgang, vil DET føre til mye problemer for alt som bor på land (siden vann gjør en ganske god jobb med å absorbere UV). Heldigvis for Oss Jordboere er vi beskyttet av ozonlaget og resten av atmosfæren, som filtrerer ut DE FLESTE UV-stråler før de forårsaker noen reell skade.

det er ikke alle dårlige nyheter, men. UV-stråling er nøkkelen til syntesen av vitamin D i de fleste landvertebrater, inkludert mennesker. UV-stråler brukes også i fotografering og astronomi, i visse sikkerhetsapplikasjoner (for å godkjenne regninger eller kredittkort), i rettsmedisin, som sterilisator og selvfølgelig på solsenger.

Røntgen / Rö stråling

med frekvenser fra 30 petahertz til 30 exahertz (‘peta’ betyr 15 nuller, ‘exa’ betyr 18 nuller) og bølgelengder fra 0,01 til 10 nanometer, Er Røntgenstråler veldig energiske. De med bølgelengder under 0,2-0.1 nm kalles harde Røntgenstråler. Leger bruker dem til å se beinene inne i kroppen fordi de er så små og kraftige at våre myke vev er nesten gjennomsiktige for dem. Det samme gjelder bagasjen på flyplassen-harde Røntgenstråler kan se rett gjennom dem. Deres bølgelengde er sammenlignbar med størrelsen på enkelte atomer, og derfor bruker geologer dem til å bestemme krystallstrukturer.Røntgenstråler (og de mer energiske gammastrålene) består av fotoner som alle bærer minimum ioniseringsenergi (de kan alle photoionize), og kalles dermed ioniserende stråling. De kan forårsake massiv skade på organismer og biomolekyler, som ofte påvirker vev veldig dypt under huden, da de lett trenger gjennom det meste.De er oppkalt Etter Wilhelm Rö, den tyske forskeren som oppdaget dem 8. November 1895. Rö selv kalte Dem Røntgenstråling fordi det var ganske mystisk på den tiden – ingen forstod virkelig hva denne strålingen var eller hva den gjorde.

Gammastråler

Dette er Emrene med de høyeste energifotonene vi kjenner til. De har frekvenser på over 30 exahertz og bølgelengder på under 10 pikometer (1 pikometer er tusen av et nanometer eller tusen av en milliarddel av en meter), som er mindre enn diameteren til et atom. De er for det meste forårsaket av radioaktivt henfall her på Jorden (som nukes eller Tsjernobyl), men kan også komme i latterlig kraftige gammaglimt, sannsynligvis produktet av døende stjerner som går supernova eller den større hypernova før de kollapser i nøytronstjerner eller svarte hull. De er den mest dødelige TYPEN EM-stråling for levende organismer. Heldigvis er de i stor grad absorbert Av Jordens atmosfære.Kunstige gammastråler brukes noen Ganger til å endre utseendet på edelstener, for eksempel å gjøre hvit topas til blå topas. USA eksperimenterer også med å bruke dem til å lage En slags røntgenmaskin på steroider som kan skanne opptil 30 beholdere per time. For å få en ide om hvor latterlig penetrerende gammastråler er, vet at gruvedrift bruker gammastrålegeneratorer til å se gjennom store hauger av malm og velge de rikeste for behandling. Andre bruksområder inkluderer bestråling (brukes til å sterilisere medisinsk utstyr eller matvarer), for å drepe kreftvulster og i nukleærmedisin.

Kort sagt, dette er kategoriene vi bruker for å beskrive elektromagnetisk stråling. De har ting de liker å passere gjennom, og ting som de reflekterer fra. De er lyset du ikke kan se og kan være hyggelig, veldig farlig, og noen ganger, sinnsykt dødelig.