Шкала електромагнітних випромінювань
Шкала електромагнітних хвиль.
Д. Максвелл розробив теорію електромагнітних явищ і показав, що в природі повинні існувати електромагнітні хвилі, а Г. Герц отримав і дослідив їх експериментально.
Роботи Герца, Попова, Лебєдєва і інших учених підтвердили теорію Максвела і показали, що за допомогою коливального контуру можна одержувати електромагнітне випромінювання з довжиною хвилі в дуже широкому діапазоні. З теорії Максвела виходило, що світлове випромінювання є дуже короткими електромагнітними хвилями, створюваними природними вібраторами — атомами і молекулами.
Таким чином, до кінця минулого сторіччя було відоме електромагнітне випромінювання з довжинами хвиль від декількох кілометрів
Електромагнітні хвилі мають майже необмежений діапазон частот і довжин хвиль. Шкалу цих хвиль наведено в табл. Весь діапазон поділяють на декілька вузьких ділянок, для яких установлено конкретні межі.
Частота, Гц | Довжина хвилі, м | Назва діапазону | Основні джерела збудження |
10-3 – 103 | 3 · 1011 – 3 · 105 | Низькочастотні (наддовгі) хвилі | Генератори спеціальних конструкцій; промислові частоти 50–60 Гц; генератори звукових частот до 20 кГц |
103 – 1012 | 3 · 105 – 3 · 10-4 | Радіохвилі | Генератори радіочастот до 300 МГц; генератори надвисоких частот |
1012 – 4 · 1014 | 3 · 10-4 – 8 · 10-7 | Інфрачервоне випромінювання | |
4 · 1014 – 8 · 1014 | 8 · 10-7 – 4 · 10-7 | Видиме випромінювання (з довжинами хвиль 800 – 400 нм) | Випромінювання молекул та атомів під час теплових та електричних впливах |
8 · 1014 – 3 · 1017 | 4 · 10-7 – 10-9 | Ультрафіолетове випромінювання, м’яке рентгенівське випромінювання | Випромінювання атомів під час опромінення речовини електронами з енергіями до 15 кеВ |
3 · 1017 – 3 · 1020 | 10-9 – 10-12 | Рентгенівське випромінювання, гамма-випромінювання | Атомні процеси, що збуджуються електронами з енергіями від 20 кеВ до декількох сотень МеВ |
3 · 1020 – 1023 | 10-12 – 3 · 10-15 | Гамма-випромінювання | Ядерні процеси, радіоак-тивні розпади |
Примітка: Між сусідніми діапазонами немає чіткої межі |
Радіохвилі поділяють на довгі (понад 10 км), середні (сотні метрів), короткі (десятки метрів). Усіх їх переважно використовують у радіозв'язку. Ультракороткі радіохвилі поділяють на метрові, дециметрові та міліметрові. Перші використовують у телебаченні, другі і треті - у радіолокації. Діапазон радіохвиль частково перекривається з інфрачервоними променями, які широко застосовують у техніці. У цьому діапазоні працюють лазери, фокусування променів яких дозволяє краще обробляти матеріали.
Ультрафіолетові промені використовують для знезаражування приміщень у лікарнях, стимуляції хімічних реакцій, утворення потрібних генних мутацій та ін. Поверхня Землі захищена від шкідливих складових ультрафіолетових променів Сонця озоновим шаром (О3). Його збереження - це одна з важливих екологічних проблем.
Рентгенівське проміння отримують під час гальмування електронів, які прискорюються напругою в десятки кіловольтів. На відміну від світлового проміння видимого спектра й ультрафіолетового проміння, воно має значно меншу довжину хвиль. Причому довжина хвилі рентгенівського проміння є тим меншою, чим більша енергія електронів, які бомбардують перешкоду.
У встановленні природи цього випромінювання визначальними були дослідження українського вченого Івана Пулюя (1845 - 1918 рр.) на електронних вакуумних трубках власної конструкції, проведені задовго до відкриття В. Рентгена. Однак, В. Рентген першим запатентував відкриття Х-променів і тому їх називають рентгенівськими.