Види електромагнітних випромінювань

Спектр електромагнітних хвиль надзвичайно широкий: довжина хвилі може вимірюватися тисячами кілометрів, а може бути менше пікометр. Тим не менше, весь цей спектр можна розділити на кілька характерних діапазонів довжин хвиль; всередині кожного діапазону електромагнітні хвилі володіють більш-менш схожими властивостями і способами випромінювання.

Ми розглянемо ці діапазони в порядку убування довжини хвилі. Діапазони плавно переходять один в одного, чіткої межі між ними немає. Тому граничні значення довжин хвиль деколи вельми умовні.

1. Радіохвилі (λ> 1 мм).

Джерелами радіохвиль служать коливання зарядів в проводах, антенах, коливальних контурах. Радіохвилі випромінюються також під час гроз.

• Наддовгі хвилі (λ> 10 км). Добре поширюються у воді, тому використовуються для зв’язку з підводними човнами.

• Довгі хвилі (1км <λ<10 км). Використовуються у радіозв’язку, радіомовлення, радіонавігації.

• Середні хвилі (100 м <λ<1 км). Радіомовлення. Радіозв’язок на відстані не більше 1500 км.

• Короткі хвилі (10 м <λ <100 м). Радіомовлення. Добре відбиваються від іоносфери; в результаті багаторазових відбиттів від іоносфери і від поверхні Землі можуть поширюватися навколо земної кулі. Тому на коротких хвилях можна ловити радіостанції інших країн.

• Метрові хвилі (1м <λ <10 м). Місцеве радівещаніе в УКХ-діапазоні. Наприклад, довжина хвилі радіостанції «Ехо Москви» становить 4 м. Використовуються також в телебаченні (федеральні канали); так, довжина хвилі телеканалу «Росія 1» дорівнює приблизно 5 м.

• Дециметрові хвилі (10 см <λ <1м). Телебачення (дециметрові канали). Наприклад, довжина хвилі телеканалу «Animal Planet» приблизно дорівнює 42 см. Це також діапазон мобільного зв’язку; так, стандарт GSM 1800 використовує радіохвилі з частотою приблизно 1800 МГц, т. е. з довжиною хвилі близько 17 см.

Є ще одне добре відоме вам застосування дециметрових хвиль – це мікрохвильові печі. Стандартна частота мікрохвильовій печі дорівнює 2 450 МГц (це частота, на якій відбувається резонансне поглинання електромагнітного випромінювання молекулами води). Вона відповідає довжині хвилі приблизно 12 см.

Нарешті, в технологіях бездротового зв’язку Wi-Fi і Bluetooth використовується така ж довжина хвилі – 12 см (частота 2400 МГц).

• Сантиметрові хвилі (1 см <λ <10 см). Це – область радіолокації і супутникових телеканалів. Наприклад, канал НТВ + веде своє телемовлення на довжинах хвиль близько 2 см.

• Міліметрові хвилі (1 мм <λ <1 см). Радіолокація, космічні лінії зв’язку. Тут ми підходимо до довгохвильової кордоні інфрачервоного випромінювання.

2. Інфрачервоне випромінювання (780 нм <λ <1 мм).

Іспускаеться молекулами і атомами нагрітих тіл. Інфрачервоне випромінювання називається ще тепловим – коли воно потрапляє на наше тіло, ми відчуваємо тепло. Людським оком інфрачервоне випромінювання не воспрінімается53.

Найпотужнішим джерелом інфрачервоного випромінювання служить Сонце. Лампи розжарювання випромінюють найбільшу кількість енергії (до 80%) в якраз в інфрачервоній області спектра.

Інфрачервоне випромінювання має широку область застосування: інфрачервоні обігрівачі, пульти дистанційного керування, прилади нічного бачення, сушка лакофарбових покриттів і багато іншого.

При підвищенні температури тіла довжина хвилі інфрачервоного випромінювання зменшується, зміщуючись у бік видимого світла. Заснув цвях у полум’я пальника, ми можемо спостерігати це навіч: в якийсь момент цвях «розжарюється до червоного», починаючи випромінювати у видимому діапазоні.

3. Видиме світло (380 нм <λ <780 нм).

Випромінювання в цьому проміжку довжин хвиль сприймається людським оком.

Діапазон видимого світла можна розділити на сім інтервалів – так звані спектральні кольори.

• Червоний: 625 нм – 780 нм;

• Помаранчевий: 590 нм – 625 нм;

• Жовтий: 565 нм – 590 нм;

• Зелений: 500 нм – 565 нм;

• Блакитний: 485 нм – 500 нм;
• Синій: 440 нм – 485 нм;

• Фіолетовий: 380 нм – 440 нм.

Око має максимальну чутливість до світла в зеленій частині спектра. Ось чому шкільні дошки відповідно до Держстандарту повинні бути зеленими: дивлячись на них, очей відчуває меншу напругу.

4. Ультрафіолетове випромінювання (10 нм <λ <380 нм).

Головним джерелом ультрафіолетового випромінювання є Сонце. Саме ультрафіолетове випромінювання призводить до появи засмаги. Людським оком воно вже не сприйматься.

У невеликих дозах ультрафіолетове випромінювання корисно для людини: воно підвищує імунітет, поліпшує обмін речовин, має цілий ряд інших цілющих впливів і тому застосовується у фізіотерапії.

Ультрафіолетове випромінювання має бактерицидні властивості. Наприклад, у лікарнях для дезінфекції операційних в них включаються спеціальні ультрафіолетові лампи.

Дуже небезпечним є вплив УФ випромінювання на сітківку ока – при великих дозах ультрафіолету можна отримати опік сітківки. Тому для захисту очей (високо в горах, наприклад) потрібно надягати окуляри, скла яких поглинають ультрафіолет.

5. Рентгенівське випромінювання (5 пм <λ <10 нм).

Виникає в результаті гальмування швидких електронів у анода і стінок газорозрядних трубок (гальмівне випромінювання), а також при деяких переходах електронів усередині атомів з одного рівня на інший (характеристичне випромінювання).

Рентгенівське випромінювання легко проникає крізь м’які тканини людського тіла, але поглинається кальцієм, що входить до складу кісток. Це дає можливість добре відомі вам рентгенівські знімки.

В аеропортах ви напевно бачили дію рентгенотелевізійний інтроскопів – ці прилади просвічують рентгенівськими променями ручну поклажу і багаж.

Довжина хвилі рентгенівського випромінювання порівнянна з розмірами атомів і міжатомних відстаней в кристалах; тому кристали є природними дифракційними гратами для рентгенівських променів. Спостерігаючи дифракційні картини, одержувані при проходженні рентгенівських променів крізь різні кристали, можна вивчати порядок розташування атомів в кристалічних решітках і складних молекулах.

Так, саме за допомогою рент, геност, рукт, урного аналізу було визначено пристрій ряду складних органічних молекул – наприклад, ДНК і гемоглобіну.

У великих дозах рентгенівське випромінювання небезпечно для людини – воно може викликати ракові захворювання і променеву хворобу.

6. Гамма-випромінювання (λ <5 пм).

Це випромінювання найбільш високої енергії. Його проникаюча здатність набагато вище, ніж у рентгенівських променів.

Гамма-випромінювання виникає при переходах атомних ядер з одного стану в інший, а також при деяких ядерних реакціях.

Джерелами гамма-променів можуть бути заряджені частки, що рухаються зі швидкостями, близькими до швидкості світла – в разі коли траєкторії таких частинок викривлені магнітним полем (так зване синхротронне випромінювання).

У великих дозах гамма-випромінювання дуже небезпечно для людини: воно викликає променеву хворобу та онкологічні захворювання. Але в малих дозах воно може пригнічувати ріст ракових пухлин і тому застосовується в променевій терапії.

Бактерицидну дію гамма-випромінювання використовується в сільському господарстві (гамма-стерилізація сільгосппродукції перед тривалим зберіганням), в харчовій промисловості (консервування продуктів), а також у медицині (стерилізація матеріалів).

Посилання на основну публікацію