El espectro electromágnetico (EM) es la gama de toda la radiación electromágnetica posible. El " spectrum" electromágnetico; (generalmente apenas espectro del ) de un objeto está la distribución característica de la radiación electromágnetica de ese objeto.
El espectro electromágnetico, extiende de debajo las frecuencias usadas para la radio moderna (en el extremo de la largo-longitud de onda) con la radiación gamma (en el extremo short-wavelength), cubriendo longitudes de onda de millares de los kilómetros abajo a una fracción el tamaño de un átomo . En nuestro universo el límite corto de la longitud de onda es probable estar en la vecindad de la longitud de Planck, y el límite de la longitud de onda larga es el tamaño del universo sí mismo (véase el cosmología físico ), aunque en principio el espectro es el infinito y el continuo.
Gama del espectro
El espectro cubre la energía del EM que tiene longitudes de onda de millares de los kilómetros abajo a las fracciones del tamaño de un átomo . Las frecuencias de 30 hertzios y abajo pueden ser importantes en ciertas nebulosas estelares y frecuencias de hasta 2.9 * 1027 hertzio se han detectado de fuentes astrofísicas
La energía electromágnetica en un λ particular de la longitud de onda (en vacío) tiene un asociado f de la frecuencia y E de la energía del fotón . Así, el espectro electromágnetico se puede expresar igualmente bien en términos de ninguno de estos tres cantidades. Son relacionadas por las ecuaciones:
¡= \, \! del frecuencia x longitud de onda o y o
¡Donde m/s (velocidad de la luz ) y es constante de Planck,
Así pues, las ondas electromagnéticas de alta frecuencia tienen una longitud de onda corta y una alta energía; las ondas de baja frecuencia tienen una longitud de onda larga y una energía baja.
Cuando las ondas ligeras (y otras ondas electromagnéticas) incorporan un medio, se reduce su longitud de onda . Las longitudes de onda de la radiación electromágnetica, no importa qué está viajando el medio ellas a través, se cotizan generalmente en términos de longitud de onda del vacío del, aunque esto siempre no se indique explícitamente.
Generalmente, la radiación del EM es clasificada por longitud de onda en la energía eléctrica, de radio, microonda, infrarrojo, la región visible que percibimos mientras que luz, ultravioleta, el radiografía los rayos gama de y.
El comportamiento de la radiación del EM depende de su longitud de onda. Frecuencias más altas tienen longitudes de onda más cortas, y frecuencias más bajas tienen longitudes de onda más largas. Cuando la radiación del EM obra recíprocamente con los solos átomos y moléculas, su comportamiento depende de la cantidad de energía por quántum que lleva. La radiación electromágnetica se puede dividir en las octavas - mientras que son las ondas acústicas.
La espectroscopia puede detectar una región mucho más amplia del espectro del EM que la gama visible de 400 nanómetro a 700 nanómetro. Un espectroscopio común del laboratorio puede detectar longitudes de onda a partir del 2 nanómetro a 2500 nanómetro. La información detallada sobre las características físicas de objetos, de gases, o aún de estrellas se puede obtener de este tipo de dispositivo. Es ampliamente utilizada en astrofísica . Por ejemplo, muchos el de los átomos del hidrógeno emite las ondas de radio del que tienen una longitud de onda 21.
Tipos de radiación
Mientras que el esquema de clasificación es generalmente exacto, en realidad hay a menudo un cierto traslapo entre los tipos vecinos de energía electromágnetica. Por ejemplo, las ondas de radio de SLF en 60 hertzios se pueden recibir y estudiar por los astrónomos, o se pueden canalizar a lo largo de los alambres como energía eléctrica. También, algunos rayos gama de poca energía tienen realmente una longitud de onda más larga que algunas radiografías de gran energía. Esto es posible porque " ray" gamma; es el nombre dado a los fotones generados del decaimiento nuclear o de otros procesos nucleares y subnuclear, mientras que las radiografías por una parte son generadas por las transiciones electrónicas que implican electrones internos alto enérgios. Por lo tanto la distinción entre el rayo gama y la radiografía se relaciona con la fuente de radiación algo que la longitud de onda de la radiación. Generalmente, las transiciones nucleares son mucho más enérgias que las transiciones electrónicas, tan generalmente, los rayos gama son más enérgias que las radiografías. Sin embargo, hay algunas transiciones nucleares de poca energía (e. la transición nuclear de 14.4 keV de FE -57) los rayos gama de ese producto que son menos enérgios que algunas de las radiografías de una energía más alta.
Radiofrecuencia
considera también:
la radiofrecuencia Las ondas de radio son utilizadas generalmente por las antenas del tamaño apropiado (según el principio de la resonancia ), con las longitudes de onda extendiéndose de centenares de metros a cerca de un milímetro. Se utilizan para la transmisión de datos, vía la modulación . La televisión, el MRI de los teléfonos móviles, el establecimiento de una red sin hilos y la radio aficionada todo utilizan las ondas de radio.
Las ondas de radio se pueden hacer para llevar la información variando una combinación de la amplitud, frecuencia y la fase de la onda dentro de una banda de frecuencia y del uso del espectro de radio es regulada por muchos gobiernos con la asignación de frecuencia . Cuando la radiación del EM afecta sobre un conductor, se junta al conductor, viaja a lo largo de ella, y el induce una corriente eléctrica en la superficie de ese conductor excitando los electrones del material que conduce. Este efecto (el efecto de piel ) se utiliza en antenas. La radiación del EM puede también hacer ciertas moléculas absorber energía y calentarla así para arriba; esto se explota en los hornos microondas .
Microondas
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las microondas El de alta frecuencia estupendo (SHF ) y el de alta frecuencia ( EHF ) de las microondas vienen extremadamente después encima de la escala de la frecuencia. Las microondas son las ondas que son típicamente cortas bastante emplear las guías de onda tubulares del metal del diámetro razonable. La energía de microonda se produce con el klistrón y los tubos del magnetrón, y con los diodos de estado sólido tal como dispositivos Gunn y IMPATT . Las microondas son absorbidas por las moléculas que tienen un momento de dipolo en líquidos. En un horno microondas, este efecto se utiliza para calentar el alimento. la radiación de la microonda de la Bajo-intensidad se utiliza en el Wi-Fi .
El horno microondas medio en condiciones activas está, en la gama cercana, bastante de gran alcance causar interferencia con los campos electromagnéticos mal blindados tales como ésos encontrados en aparatos médicos móviles y productos electrónicos de consumo baratos.
Radiación de Terahertz
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la radiación de Terahertz
La radiación de Terahertz es una región del espectro entre el infrarrojo lejano y las microondas. Hasta hace poco tiempo, la gama fue estudiada raramente y pocas fuentes existieron para la energía de microonda en las partes altas de la venda (el secundario-milímetro agita o el terahertz supuesto agita ), pero los usos tales como proyección de imagen y las comunicaciones ahora están apareciendo. Los científicos también están mirando para aplicar la tecnología de Terahertz en las fuerzas armadas de arma, donde las ondas de alta frecuencia se pudieron ordenar en las tropas enemigas para incapacitar su equipo electrónico.
Radiación infrarroja
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la radiación infrarroja La pieza infrarroja del espectro electromágnetico cubre la gama de áspero 300 gigahertz (1 milímetro) a 400 THz (750 nanómetro). Puede ser dividida en tres porciones:
de infrarrojo lejano del
, a partir de 300 gigahertz (1 milímetro) a 30 THz (μm 10). La parte más inferior de esta gama se puede también llamar las microondas. Esta radiación es absorbida típicamente por modos rotatorios supuestos en moléculas en fase gaseosa, por movimientos moleculares en líquidos, y por los fonones en sólidos. El agua en la atmósfera de tierra absorbe tan fuerte en esta gama que hace la atmósfera con eficacia opaca. Sin embargo, hay ciertas gamas de longitud de onda (" windows") dentro de la gama opaca que permiten la transmisión parcial, y puede ser utilizado para la astronomía. La gama de longitud de onda del μm aproximadamente 200 hasta algunos milímetros se refiere a menudo como " secundario-millimetre" en la astronomía, reservando el infrarrojo lejano para las longitudes de onda debajo del μm 200.
Mediados de-infrarrojo del
, a partir del 30 a 120 THz (10 a μm 2. Los objetos calientes (radiadores del cuerpo negro ) pueden irradiar fuerte en esta gama. Es absorbida por vibraciones moleculares, es decir, cuando los diversos átomos en una molécula vibran alrededor de sus posiciones de equilibrio. Esta gama a veces se llama la región de huella digital del puesto que el espectro de absorción mediados de-infrarrojo de un compuesto es muy específico para ése compuesto.
del infrarrojo cercano del
, a partir del 120 a 400 THz (2.500 a 750 nanómetro). Los procesos físicos que son relevantes para esta gama son similares a ésos para la luz visible.
Radiación visible (luz)
considera también:
ligero Sobre infrarrojo en frecuencia viene la luz visible . Ésta es la gama en la cual el Sun y las estrellas similares a él emiten la mayor parte de su radiación. No es probablemente una coincidencia que el ojo humano es sensible a las longitudes de onda que el sol emite lo más fuerte posible. La luz visible (y la luz del infrarrojo cercano) es absorbida y emitida típicamente por los electrones en las moléculas y los átomos que se mueven a partir de un nivel de energía a otro. La luz que vemos con nuestros ojos es realmente una porción muy pequeña del espectro electromágnetico. Un arco iris demuestra la parte (visible) óptica del espectro electromágnetico; el infrarrojo (si usted podría verlo) sería situado apenas más allá del lado rojo del arco iris con el ultravioleta que aparece apenas más allá del extremo violeta.
La radiación del EM con una longitud de onda entre aproximadamente 400 el nanómetro y 700 nanómetro es detectada por el ojo humano y percibida como luz visible . Otras longitudes de onda, especialmente cerca infrarrojas (más de largo de 700 nanómetro) y el ultravioleta (más pronto de 400 nanómetro) también se refieren a veces como luz, especialmente cuando la visibilidad a los seres humanos no es relevante.
Si la radiación que tiene una frecuencia en la región visible del espectro del EM refleja apagado de un objeto, por ejemplo, un tazón de fuente de fruta, y después pega nuestros ojos, ésta da lugar a nuestra opinión visual de la escena. El sistema visual de nuestro cerebro procesa la multiplicidad de frecuencias reflejadas en diversas cortinas y tonalidades, y con esto no-entero-entendía fenómeno psicofísico, la mayoría de la gente percibe un tazón de fuente de fruta.
A lo más las longitudes de onda, sin embargo, la información llevada por la radiación electromágnetica no son detectadas directo por sentidos humanos. Las fuentes naturales producen la radiación del EM a través del espectro, y nuestra tecnología puede también manipular una gama amplia de longitudes de onda. La fibra óptica transmite la luz que, aunque sea no conveniente para la visión directa, puede llevar los datos que se pueden traducir a sonido o a una imagen. La codificación usada en tales datos es similar a ésa usada con las ondas de radio.
Luz ultravioleta
considera también:
ultravioleta Después en frecuencia viene el ultravioleta (ULTRAVIOLETA). Ésta es la radiación cuya longitud de onda es más corta que el final violeta del espectro visible .
El ser muy enérgio, ULTRAVIOLETA puede romper los vínculos químicos, haciendo las moléculas inusualmente reactivas o ionizándolas, en el general que cambia su comportamiento mutuo. La quemadura, por ejemplo, es causada por los efectos quebrantadores de la radiación ULTRAVIOLETA en las células de la piel que pueden incluso causar el cáncer de piel, si los daños de radiación las moléculas complejas de la DNA en las células (la radiación ULTRAVIOLETA es un probado mutágeno). El Sun emite una gran cantidad de radiación ULTRAVIOLETA, que podría dar vuelta rápidamente a la tierra en un desierto estéril, pero la mayor parte de es absorbido por la capa de ozono de la atmósfera antes de alcanzar la superficie.
Radiografías
considera también: El radiografía el
Después de las radiografías venidas ULTRAVIOLETA las radiografías duras tienen longitudes de onda más cortas que radiografías suaves. Las radiografías se utilizan para considerar a través algunas cosas y no otras, así como para la física de gran energía y la astronomía. Las estrellas de neutrón y los discos del aumento alrededor de los calabozos emiten las radiografías, que nos permiten estudiarlas.
Las radiografías pasarán a través de la mayoría de las sustancias, y ésta las hace útiles en medicina e industria. Las radiografías son emitidas por las estrellas, y fuerte por algunos tipos de nebulosas. Una máquina de radiografía funciona encendiendo una viga de electrones en un " target". Si encendemos los electrones con bastante energía, las radiografías serán producidas.
Rayos gama
considera también:
los rayos gama Después de radiografías duras vienen los rayos gama . Éstos son los fotones más enérgios, no teniendo ninguÌn límite más bajo a su longitud de onda. Son útiles a los astrónomos en el estudio de objetos o de regiones de gran energía y encuentran un uso con gracias de los físicos a su capacidad penetrativa y a su producción de los radioisótopos . La longitud de onda de rayos gama se puede medir con alta exactitud por medio de la dispersión de Compton .
Observar que no hay límites definidos entre los tipos de radiación electromágnetica. Algunas longitudes de onda tienen una mezcla de las características de dos regiones del espectro. Por ejemplo, la luz roja se asemeja a la radiación infrarroja en que puede resonar algunos vínculos químicos .
Ver también
Ventana atmosférica
Bandplan
Espectroscopia electromágnetica
Energía radiante
Espectroscopia
V_band
W_band
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