Co je elektromagnetické záření:
Elektromagnetické záření je forma energie emitované pohybem nabitých částic. Je to výsledek šíření elektromagnetických vln, vzdalujících se od jejich zdroje původu, jako proud fotonů.
Klasifikace spektra elektromagnetického záření
Veškeré elektromagnetické záření tvoří elektromagnetické spektrum, které je klasifikováno v závislosti na vlastnostech vln, které jej tvoří:
Rádiové vlny
Rádiové vlny jsou druh elektromagnetického záření s vlnovými délkami v elektromagnetickém spektru delší než infračervené světlo. Má frekvence od 300 gigahertzů (GHz) do 3 kilohertzů (kHz), vlnové délky od 1 mm do 100 km a pohybuje se rychlostí světla.
Umělé rádiové vlny se používají pro komunikaci, radary a jiné navigační systémy, satelitní komunikaci a počítačové sítě.
Mikrovlnná trouba
Mikrovlny používané v pecích k ohřívání potravin jsou vlny o frekvenci 2,45 GHz, které vznikají zrychlením elektronů. Tyto mikrovlny indukují elektrické pole v troubě, kde molekuly vody a další složky jídla se snaží orientovat v tomto elektrickém poli, absorbovat energii a zvýšit její teplotu.
Slunce emituje mikrovlnné záření, které je blokováno zemskou atmosférou. Kosmické mikrovlnné záření na pozadí (CMBR) Kosmické mikrovlnné záření na pozadí) je mikrovlnné záření šířící se vesmírem a je jednou ze základen, které podporují teorii vzniku vesmíru velkou explozí nebo teorií velký třesk.
Infračervené světlo
Infračervené světlo je elektromagnetické záření s vlnovými délkami většími než viditelné světlo: mezi 0,74 µm a 1 mm. Frekvence tohoto záření je mezi 300 GHz a 400 terahertzy (THz). Tato záření zahrnuje většinu tepelného záření vyzařovaného objekty. Infračervené světlo vyzařované Sluncem odpovídá 49% oteplování Země.
Viditelné světlo
Světlo je elektromagnetické záření, které lidé vnímají pomocí zraku. Vlnové délky viditelného světla jsou mezi 390 a 750 nm a každá spektrální barva je umístěna v úzkém pásmu délek.
| Barva | Vlnová délka |
|---|---|
| nachový | 380-450 nm |
| Modrý | 450-495 nm |
| Zelená | 495-570 nm |
| Žlutá | 570-590 nm |
| oranžový | 590-620 nm |
| Červené | 620-750 nm |
Ultrafialové světlo
Ultrafialové (UV) světlo je elektromagnetické záření, které přijímá tento název, protože má vlnové frekvence větší než barva, kterou lidé identifikují jako fialovou. Nachází se v rozsahu vlnových délek mezi 10 a 400 nm a s energií fotonu mezi 3 elektrony-volty (eV) a 124 eV. UV světlo je pro člověka neviditelné, ale mnoho zvířat, jako je hmyz a ptáci, jej může vnímat.
Sluneční UV záření se běžně dělí do tří kategorií, od nejnižší po nejvyšší energii:
- UV-A: vlnová délka mezi 320-400 nm
- UV-B: vlnová délka mezi 290-320 nm
- UV-C: vlnová délka mezi 220-290 nm.
Většina slunečního UV záření, které dopadá na Zemi, je UV-A, ostatní záření je absorbováno ozonem v atmosféře.
Rentgenové záření
Rentgenové záření je elektromagnetické záření s vyšší energií než UV záření a kratší vlnovou délkou mezi 0,01 a 10 nm. Byly objeveny Wilhelmem Röntgenem na konci 19. století.
Gama paprsky
Gama paprsky jsou elektromagnetické záření s nejvyšší energií, nad 100 keV, s vlnovou délkou menší než 10 pikometrů (1 x 10-13 m). Jsou emitovány jádrem a přirozeně se vyskytují v radioizotopech.
Účinky elektromagnetického záření
Lidské bytosti jsou obklopeny zářením přicházejícím z vnějšku, o kterém víme pouze záření, které vnímáme prostřednictvím smyslů: jako je světlo a teplo.
Záření lze rozdělit na ionizující a neionizující, v závislosti na jejich schopnosti ionizovat látky, kterými procházejí. Tímto způsobem jsou gama paprsky ionizovány kvůli své vysoké energetické úrovni, zatímco rádiové vlny jsou neionizující.
Většina ultrafialového záření je neionizující, ale veškeré UV záření má škodlivé účinky na organickou hmotu. To je způsobeno silou UV fotonu měnit chemické vazby v molekulách.
Vysoká dávka rentgenového záření v krátkém časovém období způsobuje nemoc z ozáření, zatímco nízké dávky zvyšují riziko rakoviny z ozařování.
Aplikace elektromagnetického záření
Působení elektromagnetického záření je nezbytné pro život na planetě Zemi. Společnost, jak ji známe dnes, je založena na technologickém využití, které dáváme elektromagnetickému záření.
Rádio
Rádiové vlny AM se používají v komerčních přenosech rádiových signálů na frekvenci 540 až 1 600 kHz. Metoda umístění informací do těchto vln je metoda modulované amplitudy, proto se jí říká AM. Nosná vlna, která má základní frekvenci rádiové stanice (například 1450 kHz), se mění nebo je amplitudově modulována zvukovým signálem. Výsledná vlna má konstantní frekvenci, zatímco amplituda se mění.
Rádiové vlny FM se pohybují od 88 do 108 MHz a na rozdíl od stanic AM je metoda přenosu na stanicích FM kmitočtovou modulací. V tomto případě vlna informačního nosiče udržuje svou amplitudu konstantní, ale frekvence se mění. Dvě rozhlasové stanice FM proto nemohou být od sebe vzdáleny méně než 0,020 MHz.
Diagnóza a terapie
Medicína je jednou z oblastí, které nejvíce těží z využívání technologií založených na elektromagnetickém záření. V nízkých dávkách jsou rentgenové paprsky účinné pro pořizování rentgenových snímků, kde lze rozlišit měkké tkáně od tvrdých. Na druhou stranu se ionizační kapacita rentgenových paprsků používá při léčbě rakoviny k zabíjení maligních buněk při radioterapii.
Bezdrátová komunikace
Nejběžnější bezdrátové technologie používají rádiové nebo infračervené signály; u infračervených vln jsou vzdálenosti krátké (dálkové ovládání televizoru), zatímco rádiové vlny dosahují velkých vzdáleností.
Termografie
Pomocí infračerveného záření lze určit teplotu objektů. Termografie je technologie, která umožňuje vzdálené určování teploty objektů pomocí infračerveného záření. Tato technologie je široce používána ve vojenské a průmyslové oblasti.
Radar
Radar vyvinutý ve druhé světové válce je běžnou aplikací mikrovln. Detekcí mikrovlnných ozvěn mohou radarové systémy určovat vzdálenosti objektů.
- Elektromagnetismus
- Elektromagnetická vlna.
