undele Radio
undele Radio sunt emise și recepționate de antene, care constau din conductori precum rezonatoarele cu tije metalice. În generarea artificială a undelor radio, un dispozitiv electronic numit transmițător generează un curent electric de curent alternativ care este aplicat unei antene. Electronii oscilanți din antenă generează câmpuri electrice și magnetice oscilante care radiază departe de antenă ca unde radio., În recepție a undelor radio, oscilante câmpuri electrice și magnetice de un cuplu de unde radio la electroni într-o antenă, împingându-le înainte și înapoi, crearea oscilante curenți care sunt aplicate la un receptor radio. Atmosfera pământului este în principal transparentă pentru undele radio, cu excepția straturilor de particule încărcate în ionosferă care pot reflecta anumite frecvențe.,
undele Radio sunt extrem de utilizate pe scară largă pentru a transmite informații pe distanțe de radio în sistemele de comunicații, cum ar fi radio, televiziune, radiourile, telefoanele mobile, sateliți de comunicație și rețele fără fir. Într-un sistem de comunicații radio, un curent de frecvență radio este modulat cu un semnal purtător de informații într-un emițător prin variația amplitudinii, frecvenței sau fazei și aplicat unei antene., Undele radio transporta informații în spațiu la un receptor, în cazul în care acestea sunt primite de o antenă și informațiile extrase prin demodulare în receptor. Undele Radio sunt, de asemenea, utilizate pentru navigație în sisteme precum Sistemul de poziționare globală (GPS) și balizele de navigație și localizarea obiectelor îndepărtate în radiolocație și radar. Ele sunt, de asemenea, utilizate pentru telecomandă și pentru încălzirea industrială.,utilizarea spectrului radio este strict reglementată de guverne, coordonată de un organism numit Uniunea Internațională a Telecomunicațiilor (uit), care alocă frecvențe diferiților utilizatori pentru utilizări diferite.
cuptoare cu Microunde
Parcelă de Pământ atmosferică opacitatea la diferite lungimi de undă ale radiației electromagnetice. Aceasta este opacitatea suprafață-spațiu, atmosfera este transparentă pentru transmisiile radio cu unde lungi în troposferă, nu opacă așa cum se arată în diagramă.,microundele sunt unde radio de lungime de undă scurtă, de la aproximativ 10 centimetri până la un milimetru, în benzile de frecvență SHF și EHF. Energia cu microunde este produsă cu tuburi klystron și magnetron și cu dispozitive cu stare solidă, cum ar fi diodele Gunn și IMPATT. Deși sunt emise și absorbite de antene scurte, ele sunt, de asemenea, absorbite de molecule polare, cuplându-se la modurile vibraționale și de rotație, rezultând încălzirea în vrac., Spre deosebire de undele de frecvență mai mare, cum ar fi infraroșu și lumină, care sunt absorbite în principal la suprafețe, microundele pot pătrunde în materiale și își pot depune energia sub suprafață. Acest efect este utilizat pentru încălzirea alimentelor în cuptoarele cu microunde și pentru încălzirea industrială și diatermia medicală. Microundele sunt principalele lungimi de undă utilizate în radar și sunt utilizate pentru comunicații prin satelit și tehnologii de rețea wireless, cum ar fi Wi-Fi., Cablurile de cupru (liniile de transmisie) care sunt utilizate pentru a transporta undele radio de frecvență mai mică la antene au pierderi excesive de putere la frecvențele cu microunde, iar conductele metalice numite ghiduri de undă sunt folosite pentru a le transporta. Deși la capătul inferior al benzii atmosfera este în principal transparentă, la capătul superior al benzii absorbția microundelor de către gazele atmosferice limitează distanțele practice de propagare la câțiva kilometri.,
radiații Terahertz sau sub-milimetru radiatie este o regiune a spectrului de aproximativ 100 GHz la 30 terahertz (THz) între microunde și infraroșu îndepărtat, care poate fi considerat ca aparținând fie de banda. Până de curând, gama a fost rar studiată și au existat puține surse pentru energia cu microunde în așa-numitul decalaj terahertz, dar acum apar aplicații precum imagistica și comunicațiile. Oamenii de știință caută, de asemenea, să aplice tehnologia terahertz în forțele armate, unde undele de înaltă frecvență ar putea fi direcționate către trupele inamice pentru a-și incapacita echipamentul electronic., Radiația Terahertz este puternic absorbită de gazele atmosferice, ceea ce face ca această gamă de frecvențe să fie inutilă pentru comunicarea pe distanțe lungi.
radiații infraroșii
partea infraroșie a spectrului electromagnetic acoperă intervalul de la aproximativ 300 GHz la 400 THz (1 mm – 750 nm). Acesta poate fi împărțit în trei părți:
- Far-infraroșu, de la 300 GHz la 30 THz (1 mm – 10 µm). Partea inferioară a acestui interval poate fi numită și microunde sau unde terahertz., Această radiație este de obicei absorbită de așa-numitele moduri de rotație în moleculele de fază gazoasă, prin mișcări moleculare în lichide și prin fononi în solide. Apa din atmosfera Pământului absoarbe atât de puternic în acest interval încât face atmosfera în vigoare opacă. Cu toate acestea, există anumite intervale de lungimi de undă („ferestre”) în intervalul opac care permit transmiterea parțială și pot fi utilizate pentru astronomie. Gama de lungimi de undă de la aproximativ 200 µm până la câțiva mm este adesea denumită Astronomie Submilimetrică, rezervând infraroșu îndepărtat pentru lungimi de undă sub 200 µm.,
- mid-infraroșu, de la 30 la 120 THz (10-2, 5 µm). Obiectele fierbinți (radiatoarele corpului negru) pot radia puternic în acest interval, iar pielea umană la temperatura normală a corpului radiază puternic la capătul inferior al acestei regiuni. Această radiație este absorbită de vibrațiile moleculare, unde atomii diferiți dintr-o moleculă vibrează în jurul pozițiilor lor de echilibru. Acest interval este uneori numit regiunea amprentelor digitale, deoarece spectrul de absorbție în infraroșu mediu al unui compus este foarte specific pentru acel compus.
- infraroșu apropiat, de la 120 la 400 THz (2.500–750 nm)., Procesele fizice care sunt relevante pentru acest interval sunt similare cu cele pentru lumina vizibilă. Cele mai înalte frecvențe din această regiune pot fi detectate direct de anumite tipuri de filme fotografice și de multe tipuri de senzori de imagine în stare solidă pentru fotografie și videografie în infraroșu.
lumina vizibilă
deasupra infraroșu în frecvență vine lumina vizibilă., Soarele își emite puterea maximă în regiunea vizibilă, deși integrarea întregului spectru de putere de emisie prin toate lungimile de undă arată că soarele emite puțin mai mult infraroșu decât lumina vizibilă. Prin definiție, lumina vizibilă este partea spectrului EM la care ochiul uman este cel mai sensibil. Lumina vizibilă (și lumina aproape infraroșie) este de obicei absorbită și emisă de electroni în molecule și atomi care se deplasează de la un nivel de energie la altul. Această acțiune permite mecanismele chimice care stau la baza viziunii umane și a fotosintezei plantelor., Lumina care excită sistemul vizual uman este o porțiune foarte mică a spectrului electromagnetic. Un curcubeu arată partea optică (vizibilă) a spectrului electromagnetic; infraroșu (dacă ar putea fi văzut) ar fi situat chiar dincolo de partea roșie a Curcubeului, cu ultraviolete care apar chiar dincolo de capătul violet.radiația electromagnetică cu o lungime de undă cuprinsă între 380 nm și 760 nm (400-790 terahertz) este detectată de ochiul uman și percepută ca lumină vizibilă., Alte lungimi de undă, în special în infraroșu apropiat (mai mult de 760 nm) și ultraviolete (mai scurte de 380 nm) sunt, de asemenea, uneori denumite lumină, mai ales atunci când vizibilitatea pentru oameni nu este relevantă. Lumina albă este o combinație de lumini de diferite lungimi de undă în spectrul vizibil. Trecerea luminii albe printr-o prismă o împarte în mai multe culori de lumină observate în spectrul vizibil între 400 nm și 780 nm.,dacă radiația care are o frecvență în regiunea vizibilă a spectrului EM reflectă un obiect, să zicem, un castron de fructe și apoi lovește ochii, aceasta are ca rezultat percepția vizuală a scenei. Sistemul vizual al creierului procesează multitudinea de frecvențe reflectate în diferite nuanțe și nuanțe, iar prin acest fenomen psihofizic insuficient înțeles, majoritatea oamenilor percep un castron de fructe.
la majoritatea lungimilor de undă, cu toate acestea, informațiile transmise de radiațiile electromagnetice nu sunt detectate direct de simțurile umane., Sursele naturale produc radiații EM în întregul spectru, iar tehnologia poate manipula, de asemenea, o gamă largă de lungimi de undă. Fibra optică transmite lumină care, deși nu neapărat în partea vizibilă a spectrului (de obicei este infraroșu), poate transporta informații. Modularea este similară cu cea utilizată cu undele radio.
radiații Ultraviolete
cantitatea de penetrare a razelor UV raport cu altitudinea în ozon
Apoi în frecvență vine ultraviolete (UV)., Lungimea de undă a razelor UV este mai scurtă decât capătul violet al spectrului vizibil, dar mai lungă decât radiografia.UV este cea mai lungă radiație de lungime de undă ale cărei fotoni sunt suficient de energici pentru a ioniza atomii, separând electronii de ei și provocând astfel reacții chimice. Lungimea de undă scurtă UV și radiația de lungime de undă mai scurtă deasupra acesteia (raze X și raze gamma) se numesc radiații ionizante, iar expunerea la acestea poate deteriora țesutul viu, făcându-le un pericol pentru sănătate. UV poate provoca, de asemenea, multe substanțe să strălucească cu lumină vizibilă; aceasta se numește fluorescență.,la raza medie a razelor UV, razele UV nu pot ioniza, dar pot rupe legăturile chimice, făcând moleculele neobișnuit de reactive. Arsurile solare, de exemplu, sunt cauzate de efectele perturbatoare ale radiațiilor UV din gama medie asupra celulelor pielii, care este principala cauză a cancerului de piele. Razele UV din gama medie pot deteriora iremediabil moleculele complexe de ADN din celulele care produc dimeri de timină, făcându-l un mutagen foarte puternic.,
soarele emite radiații UV semnificative (aproximativ 10% din puterea sa totală), inclusiv UV cu lungimi de undă extrem de scurte care ar putea distruge cea mai mare parte a vieții pe uscat (apa oceanului ar oferi o anumită protecție pentru viața de acolo). Cu toate acestea, majoritatea lungimilor de undă UV dăunătoare ale soarelui sunt absorbite de atmosferă înainte de a ajunge la suprafață. Energia mai mare (cea mai scurtă lungime de undă) variază de UV (numit „UV vid”) sunt absorbite de azot și, la lungimi de undă mai lungi, de oxigen diatomic simplu în aer., Cele mai multe dintre UV în mid-range de energie este blocată de stratul de ozon, care absoarbe puternic în cel mai important 200-315 nm interval mai mic de energie din care o parte este de prea mult timp obișnuit dioxigenului în aer pentru a absorbi. Acest lucru lasă mai puțin de 3% din lumina soarelui la nivelul mării în UV, cu toate acestea restul la energiile inferioare. Restul este UV-A, împreună cu unele UV-B. cea mai mică gamă de energie UV între 315 nm și lumina vizibilă (numită UV-A) nu este blocată bine de atmosferă, dar nu provoacă arsuri solare și face mai puține daune biologice., Cu toate acestea, nu este inofensiv și nu creează radicali de oxigen, mutații și leziuni ale pielii.
raze X
după UV vin raze X, care, la fel ca intervalele superioare ale UV sunt, de asemenea, ionizante. Cu toate acestea, datorită energiilor lor mai mari, razele X pot interacționa și cu materia prin efectul Compton. Razele X dure au lungimi de undă mai scurte decât razele X moi și, deoarece pot trece prin multe substanțe cu o absorbție redusă, ele pot fi folosite pentru a „vedea prin” obiecte cu „grosimi” mai mici decât echivalentul a câțiva metri de apă., O utilizare notabilă este imagistica cu raze X de diagnostic în medicină (un proces cunoscut sub numele de radiografie). Razele X sunt utile ca sonde în fizica energiei înalte. În astronomie, discurile de acumulare din jurul stelelor neutronice și găurilor negre emit raze X, permițând studierea acestor fenomene. Razele X sunt, de asemenea, emise de Corona stelară și sunt puternic emise de unele tipuri de nebuloase., Cu toate acestea, telescoapele cu raze X trebuie plasate în afara atmosferei Pământului pentru a vedea razele X astronomice, deoarece marea adâncime a atmosferei Pământului este opacă razelor X (cu densitatea areală de 1000 g/cm2), echivalentă cu 10 metri grosime de apă. Aceasta este o cantitate suficientă pentru a bloca aproape toate razele X astronomice (și, de asemenea, razele gamma astronomice-vezi mai jos).
raze Gamma
după razele X dure vin raze gamma, care au fost descoperite de Paul Ulrich Villard în 1900., Acestea sunt fotonii cei mai energici, care nu au o limită inferioară definită la lungimea lor de undă. În astronomie, ele sunt valoroase pentru studierea obiectelor sau regiunilor cu energie înaltă, totuși, ca și în cazul razelor X, Acest lucru se poate face doar cu telescoapele din afara atmosferei Pământului. Razele Gamma sunt folosite experimental de fizicieni pentru capacitatea lor de penetrare și sunt produse de un număr de radioizotopi. Acestea sunt utilizate pentru iradierea alimentelor și a semințelor pentru sterilizare, iar în medicină sunt ocazional utilizate în terapia cancerului de radiații., Mai frecvent, razele gamma sunt utilizate pentru imagistica de diagnostic în medicina nucleară, un exemplu fiind scanările PET. Lungimea de undă a razelor gamma poate fi măsurată cu o precizie ridicată prin efectele împrăștierii Compton.
Lasă un răspuns