Điện từ trường (EMF) và bức xạ. Phổ bức xạ điện từ

Phổ điện từ được quy ước được chia thành các phạm vi. Do sự cân nhắc của họ, bạn cần biết những điều sau.

  • Tên các dải sóng điện từ
  • Thứ tự chúng xuất hiện.
  • Ranh giới phạm vi theo bước sóng hoặc tần số.
  • Điều gì gây ra sự hấp thụ hoặc phát xạ sóng của một phạm vi cụ thể.
  • Công dụng của từng loại sóng điện từ.
  • Nguồn bức xạ của các sóng điện từ khác nhau (tự nhiên và nhân tạo).
  • Sự nguy hiểm của từng loại sóng.
  • Ví dụ về các vật thể có kích thước tương đương với bước sóng của phạm vi tương ứng.
  • Khái niệm bức xạ vật đen.
  • Bức xạ mặt trời và cửa sổ trong suốt của khí quyển.

Dải sóng điện từ

Phạm vi vi sóng

Bức xạ vi sóng được sử dụng để làm nóng thức ăn trong lò vi sóng, thông tin di động, radar (radar), tần số lên tới 300 GHz dễ dàng xuyên qua bầu khí quyển và do đó phù hợp cho liên lạc vệ tinh. Máy đo bức xạ dùng cho viễn thám và xác định nhiệt độ của các lớp khí quyển khác nhau, cũng như kính thiên văn vô tuyến, hoạt động trong phạm vi này. Phạm vi này là một trong những phạm vi quan trọng đối với quang phổ EPR và quang phổ quay của các phân tử. Tiếp xúc lâu dài với mắt sẽ gây đục thủy tinh thể. Điện thoại di động có tác động tiêu cực đến não.

Một đặc điểm đặc trưng của sóng vi ba là bước sóng của chúng tương đương với kích thước của thiết bị. Vì vậy, trong phạm vi này, các thiết bị được thiết kế dựa trên các phần tử phân tán. Ống dẫn sóng và đường dải được sử dụng để truyền năng lượng và bộ cộng hưởng thể tích hoặc đường cộng hưởng được sử dụng làm phần tử cộng hưởng. Các nguồn sóng vi ba nhân tạo là klystron, magnetron, ống sóng lan truyền (TWT), điốt Gunn và điốt vận chuyển tuyết lở (ATD). Ngoài ra, còn có maser, chất tương tự của laser ở dải bước sóng dài.

Vi sóng được phát ra từ các ngôi sao.

Trong phạm vi vi sóng có cái gọi là bức xạ vi sóng nền vũ trụ (bức xạ phản xạ), về đặc điểm quang phổ của nó hoàn toàn tương ứng với bức xạ của một vật thể hoàn toàn đen có nhiệt độ 2,72 K. Cường độ tối đa của nó xảy ra ở tần số 160 GHz (1,9 mm) (xem hình bên dưới). Sự hiện diện của bức xạ này và các thông số của nó là một trong những lập luận ủng hộ lý thuyết Big Bang, hiện là cơ sở của vũ trụ học hiện đại. Điều thứ hai, đặc biệt là theo các phép đo và quan sát này, đã xảy ra cách đây 13,6 tỷ năm.

Trên 300 GHz (ngắn hơn 1 mm), sóng điện từ bị bầu khí quyển Trái đất hấp thụ rất mạnh. Bầu khí quyển bắt đầu trong suốt ở vùng IR và vùng khả kiến.

Màu sắc Phạm vi bước sóng, nm Dải tần số, THz Dải năng lượng photon, eV
màu tím 380-440 680-790 2,82-3,26
Màu xanh da trời 440-485 620-680 2,56-2,82
Màu xanh da trời 485-500 600-620 2,48-2,56
Màu xanh lá 500-565 530-600 2,19-2,48
Màu vàng 565-590 510-530 2,10-2,19
Quả cam 590-625 480-510 1,98-2,10
Màu đỏ 625-740 400-480 1,68-1,98

Trong số các tia laser và nguồn được sử dụng, phát ra trong phạm vi khả kiến, có thể kể đến những loại sau: tia laser được phóng đầu tiên, hồng ngọc, có bước sóng 694,3 nm, chẳng hạn như laser diode, dựa trên GaInP và AlGaInP cho dải màu đỏ , và dựa trên GaN cho dải màu xanh lam, laser titan-sapphire, laser He-Ne, laser ion argon và krypton, laser hơi đồng, laser nhuộm, laser có tần số nhân đôi hoặc tổng hợp trong môi trường phi tuyến, laser Raman. (https://www.rp-photonics.com/visible_lasers.html?s=ak).

Trong một thời gian dài, đã có vấn đề trong việc tạo ra các tia laser nhỏ gọn ở phần màu xanh lam của quang phổ. Có các loại laser khí, chẳng hạn như laser ion argon (từ năm 1964), có hai vạch phát laser chính ở phần xanh lam và xanh lục của quang phổ (488 và 514 nm) hoặc laser helium cadmium. Tuy nhiên, chúng không phù hợp cho nhiều ứng dụng do kích thước cồng kềnh và số lượng dây phát điện hạn chế. Không thể tạo ra laser bán dẫn với dải tần rộng do những khó khăn to lớn về mặt công nghệ. Tuy nhiên, các phương pháp hiệu quả cuối cùng đã được phát triển để tăng gấp đôi và gấp ba tần số của laser quang học và hồng ngoại trạng thái rắn trong tinh thể phi tuyến, laser bán dẫn dựa trên hợp chất GaN kép và laser chuyển đổi ngược.

Các nguồn sáng trong vùng xanh lam giúp tăng mật độ ghi trên đĩa CD-ROM, chất lượng sao chép và cần thiết để tạo ra các máy chiếu đủ màu, để liên lạc với tàu ngầm, để chụp địa hình dưới đáy biển, để làm mát bằng laser từng nguyên tử và ion riêng lẻ, để theo dõi sự lắng đọng từ khí (lắng đọng hơi), trong phương pháp tế bào học dòng chảy. (lấy từ “Laze xanh lam nhỏ gọn” của W. P. Risk et al).

Văn học:

Phạm vi tia cực tím

Phạm vi tia cực tím được coi là chiếm vùng từ 10 đến 380nm. Mặc dù ranh giới của nó chưa được xác định rõ ràng, đặc biệt là ở vùng sóng ngắn. Nó được chia thành các phân nhóm và sự phân chia này cũng không rõ ràng, vì ở các nguồn khác nhau, nó gắn liền với các quá trình vật lý và sinh học khác nhau.

Vì vậy, trên trang web của Hiệp hội Vật lý Y tế, phạm vi tia cực tím được xác định trong phạm vi 40 - 400 nm và được chia thành 5 phạm vi con: UV chân không (40-190 nm), UV xa (190-220 nm), UVC (220- 290 nm), UVB (290-320 nm) và UVA (320-400 nm) (ánh sáng đen). Trong phiên bản tiếng Anh của bài viết Wikipedia về tia cực tím "Tia cực tím", phạm vi 40 - 400nm được phân bổ cho bức xạ cực tím, nhưng trong bảng trong văn bản, nó được chia thành một loạt các phạm vi con chồng chéo, bắt đầu từ 10 nm. Trong phiên bản tiếng Nga của Wikipedia “Bức xạ cực tím”, ngay từ đầu, ranh giới của phạm vi tia cực tím được đặt trong khoảng 10 - 400 nm. Ngoài ra, Wikipedia liệt kê các vùng 100 – 280, 280 – 315, 315 – 400 nm cho các phạm vi UVC, UVB và UVA.

Bức xạ tia cực tím, mặc dù có tác dụng có lợi với số lượng nhỏ đối với các vật thể sinh học, nhưng đồng thời lại là loại bức xạ nguy hiểm nhất trong số các bức xạ lan rộng tự nhiên khác thuộc các phạm vi khác.

Nguồn bức xạ UV tự nhiên chính là Mặt trời. Tuy nhiên, không phải tất cả bức xạ đều đến được Trái đất, vì nó bị hấp thụ bởi tầng ozone của tầng bình lưu và ở khu vực ngắn hơn 200 nm rất mạnh bởi oxy trong khí quyển.

UVC gần như bị khí quyển hấp thụ hoàn toàn và không đến được bề mặt trái đất. Phạm vi này được sử dụng bởi đèn diệt khuẩn. Tiếp xúc quá nhiều sẽ dẫn đến tổn thương giác mạc và mù tuyết cũng như bỏng nặng ở mặt.

UVB là phần có sức tàn phá mạnh nhất trong bức xạ UV vì nó có đủ năng lượng để làm hỏng DNA. Nó không được khí quyển hấp thụ hoàn toàn (khoảng 2% đi qua). Bức xạ này cần thiết cho việc sản xuất (tổng hợp) vitamin D, nhưng tác hại có thể dẫn đến bỏng, đục thủy tinh thể và ung thư da. Phần bức xạ này được hấp thụ bởi ozone trong khí quyển, sự suy giảm của nó là một nguyên nhân gây lo ngại.

UVA gần như chạm tới Trái đất hoàn toàn (99%). Nó chịu trách nhiệm cho việc rám nắng, nhưng dư thừa sẽ dẫn đến bỏng. Giống như UVB, nó cần thiết cho quá trình tổng hợp vitamin D. Tiếp xúc quá nhiều sẽ dẫn đến ức chế hệ thống miễn dịch, làm da cứng và hình thành đục thủy tinh thể. Bức xạ trong phạm vi này còn được gọi là ánh sáng đen. Côn trùng và chim có thể nhìn thấy ánh sáng này.

Ví dụ, hình dưới đây thể hiện sự phụ thuộc của nồng độ ozon vào độ cao ở vĩ độ bắc (đường cong màu vàng) và mức độ ngăn chặn bức xạ cực tím mặt trời của ozon. UVC được hấp thụ hoàn toàn ở độ cao 35 km. Đồng thời, tia UVA gần như chạm tới hoàn toàn bề mặt Trái đất nhưng bức xạ này hầu như không gây nguy hiểm. Ozone chặn hầu hết tia UVB, nhưng một số có thể chạm tới Trái đất. Nếu tầng ozone bị cạn kiệt, phần lớn nó sẽ chiếu xạ bề mặt và gây tổn hại di truyền cho các sinh vật sống.

Một danh sách ngắn các ứng dụng của sóng điện từ trong phạm vi tia cực tím.

  • Quang khắc chất lượng cao để sản xuất các thiết bị điện tử như bộ vi xử lý và chip nhớ.
  • Trong sản xuất các phần tử sợi quang, đặc biệt là cách tử Bragg.
  • Khử trùng thực phẩm, nước, không khí, đồ vật khỏi vi khuẩn (UVC).
  • Ánh sáng đen (UVA) trong khoa học pháp y, trong việc kiểm tra các tác phẩm nghệ thuật, trong việc xác định tính xác thực của tiền giấy (hiện tượng huỳnh quang).
  • rám nắng giả.
  • Khắc laser.
  • Da liễu.
  • Nha khoa (photopolymerization của chất trám).

Các nguồn bức xạ cực tím nhân tạo là:

Không đơn sắc:Đèn phóng điện bằng khí thủy ngân có nhiều áp suất và kiểu dáng khác nhau.

Đơn sắc:

  1. Điốt laser, chủ yếu dựa trên GaN, (công suất thấp), tạo ra trong phạm vi gần tia cực tím;
  2. Laser Excimer là nguồn bức xạ cực tím rất mạnh. Chúng phát ra các xung nano giây (pico giây và micro giây) với công suất trung bình từ vài watt đến hàng trăm watt. Các bước sóng điển hình nằm trong khoảng từ 157 nm (F2) đến 351 nm (XeF);
  3. Một số laser trạng thái rắn pha tạp xeri, chẳng hạn như Ce3+:LiCAF hoặc Ce3+:LiLuF4, hoạt động ở chế độ xung với xung nano giây;
  4. Ví dụ, một số laser sợi quang được pha tạp neodymium;
  5. Một số tia laser nhuộm có khả năng phát ra tia cực tím;
  6. Laser ion argon, mặc dù thực tế là các vạch chính nằm trong phạm vi quang học, có thể tạo ra bức xạ liên tục với bước sóng 334 và 351 nm, nhưng với công suất thấp hơn;
  7. Laser nitơ phát ra ở bước sóng 337 nm. Một loại laser rất đơn giản và rẻ tiền, hoạt động ở chế độ xung với thời lượng xung nano giây và công suất cực đại vài megawatt;
  8. Tăng gấp ba lần tần số của laser Nd:YAG trong tinh thể phi tuyến;

Văn học:

  1. Wikipedia "Tia cực tím".

Phổ điện từ

Phổ điện từ- tổng số các dải tần số của bức xạ điện từ.

Bước sóng - tần số - năng lượng photon

Các đại lượng sau đây được sử dụng làm đặc tính quang phổ của bức xạ điện từ:

  • Tần số dao động - thang tần số được đưa ra trong một bài viết riêng;
  • Năng lượng photon (lượng tử trường điện từ).

Độ trong suốt của một chất đối với tia gamma, trái ngược với ánh sáng khả kiến, không phụ thuộc vào dạng hóa học và trạng thái kết tụ của chất đó mà chủ yếu phụ thuộc vào điện tích của hạt nhân cấu tạo nên chất đó và năng lượng của tia gamma . Do đó, khả năng hấp thụ tia gamma của một lớp chất có thể được đặc trưng bằng mật độ bề mặt của nó (tính bằng g/cm2). Không có gương hoặc thấu kính cho tia γ.

Không có giới hạn dưới rõ ràng cho bức xạ gamma, nhưng người ta thường tin rằng lượng tử gamma được phát ra bởi hạt nhân và lượng tử tia X được phát ra bởi vỏ electron của nguyên tử (đây chỉ là sự khác biệt về mặt thuật ngữ không ảnh hưởng đến tính chất vật lý của bức xạ).

bức xạ tia X

  • từ 0,1 nm = 1 Å (12.400 eV) đến 0,01 nm = 0,1 Å (124.000 eV) - bức xạ tia X cứng. Nguồn: một số phản ứng hạt nhân, ống tia âm cực.
  • 10 nm (124 eV) đến 0,1 nm = 1 Å (12.400 eV) - X-quang mềm. Nguồn: ống tia âm cực, bức xạ plasma nhiệt.

Lượng tử tia X được phát ra chủ yếu trong quá trình chuyển tiếp của các electron trong lớp vỏ electron của các nguyên tử nặng sang các quỹ đạo ở vị trí thấp. Các chỗ trống trong quỹ đạo thấp thường được tạo ra do tác động của electron. Bức xạ tia X được tạo ra theo cách này có phổ vạch với tần số đặc trưng của một nguyên tử nhất định (xem bức xạ đặc trưng); đặc biệt, điều này cho phép nghiên cứu thành phần của các chất (phân tích huỳnh quang tia X). Tia X nhiệt, tia Bremsstrahlung và tia X synchrotron có phổ liên tục.

Trong tia X, người ta quan sát thấy nhiễu xạ bởi các mạng tinh thể, vì độ dài của sóng điện từ ở các tần số này gần với chu kỳ của các mạng tinh thể. Phương pháp phân tích nhiễu xạ tia X dựa trên điều này.

Tia cực tím

Phạm vi: 400 nm (3,10 eV) đến 10 nm (124 eV)

Tên Viết tắt Bước sóng tính bằng nanomet Lượng năng lượng trên mỗi photon
Gần NUV 400 - 300 3,10 - 4,13 eV
Trung bình MUV 300 - 200 4,13 - 6,20 eV
Hơn nữa F.U.V. 200 - 122 6,20 - 10,2 eV
Vô cùng EUV, XUV 121 - 10 10,2 - 124 eV
Máy hút bụi VUV 200 - 10 6,20 - 124 eV
Tia cực tím A, dải sóng dài, Ánh sáng đen tia cực tím 400 - 315 3,10 - 3,94 eV
Tia cực tím B (tầm trung) UVB 315 - 280 3,94 - 4,43 eV
Tia cực tím C, sóng ngắn, phạm vi diệt khuẩn UVC 280 - 100 4,43 - 12,4 eV

Bức xạ quang học

Bức xạ trong phạm vi quang học (ánh sáng nhìn thấy và bức xạ cận hồng ngoại) truyền tự do trong khí quyển và có thể dễ dàng phản xạ và khúc xạ trong các hệ thống quang học. Nguồn: bức xạ nhiệt (bao gồm cả Mặt trời), huỳnh quang, phản ứng hóa học, đèn LED.

  • từ 30 GHz đến 300 GHz - vi sóng.
  • từ 3 ​​GHz đến 30 GHz - sóng centimet (vi sóng).
  • từ 300 MHz đến 3 GHz - sóng decimet.
  • từ 30 MHz đến 300 MHz - sóng mét.
  • từ 3 ​​MHz đến 30 MHz - sóng ngắn.
  • từ 300 kHz đến 3 MHz - sóng trung bình.
  • từ 30 kHz đến 300 kHz - sóng dài.
  • từ 3 ​​kHz đến 30 kHz - sóng siêu dài (myriameter).

Không giống như phạm vi quang học, việc nghiên cứu phổ trong phạm vi vô tuyến được thực hiện không phải bằng cách tách sóng vật lý mà bằng phương pháp xử lý tín hiệu.

Xem thêm


Quỹ Wikimedia. 2010.

  • Từ điển giải thích tiếng Anh-Nga về công nghệ nano. - M. - trường điện từ ngắn hạn xảy ra trong vụ nổ vũ khí hạt nhân do sự tương tác của bức xạ gamma và neutron phát ra trong vụ nổ hạt nhân với các nguyên tử của môi trường. Phổ tần số của xung điện từ... ...Từ điển hàng hải

    • Xung điện từ của vụ nổ hạt nhân- trường điện từ ngắn hạn xảy ra trong vụ nổ vũ khí hạt nhân do sự tương tác của bức xạ gamma và neutron phát ra trong vụ nổ hạt nhân với các nguyên tử của môi trường. Phổ của các bộ phận E.m.i. tương ứng với phạm vi.... Bảo vệ công dân. Từ điển khái niệm và thuật ngữ

    Ánh sáng mặt trời sau khi đi qua lăng kính thủy tinh hình tam giác Quang phổ (phổ Latin từ cách nhìn quang phổ Latin) trong vật lý, sự phân bố các giá trị của một đại lượng vật lý (thường là năng lượng, tần số hoặc khối lượng), cũng như biểu diễn đồ họa ... .. . Wikipedia

    Trường điện từ ngắn hạn xảy ra trong vụ nổ vũ khí hạt nhân do sự tương tác của bức xạ gamma và neutron phát ra trong vụ nổ hạt nhân với các nguyên tử của môi trường. Phổ tần số I.e.m. vô hiệu hóa hoặc... Từ điển các tình huống khẩn cấp

Có một số loại bức xạ điện từ, từ sóng vô tuyến đến tia gamma. Các tia điện từ đều truyền trong chân không với tốc độ ánh sáng và chỉ khác nhau về bước sóng

quang phổ 1859

1864 Phương trình Maxwell

1864 PHẠM VI

BỨC XẠ ĐIỆN TỪ

bức xạ 1900

Thân đen

Sau khi xuất hiện các phương trình Maxwell, rõ ràng là họ dự đoán sự tồn tại của một hiện tượng tự nhiên mà khoa học chưa biết đến - sóng điện từ ngang, là sự dao động của điện trường và từ trường liên kết với nhau truyền trong không gian với tốc độ ánh sáng. Bản thân James Clark Maxwell là người đầu tiên chỉ ra cho cộng đồng khoa học hệ quả này từ hệ phương trình mà ông rút ra. Trong sự khúc xạ này, tốc độ truyền sóng điện từ trong chân không hóa ra là một hằng số phổ quát cơ bản và quan trọng đến mức nó được ký hiệu bằng một chữ cái c riêng biệt, trái ngược với tất cả các tốc độ khác thường được ký hiệu bằng chữ v. .

Sau khi thực hiện khám phá này, Maxwell ngay lập tức xác định rằng ánh sáng khả kiến ​​“chỉ” là một loại sóng điện từ. Vào thời điểm đó, người ta đã biết bước sóng của sóng ánh sáng trong phần nhìn thấy được của quang phổ - từ 400 nm (tia tím) đến 800 nm (tia đỏ). (Một nanomet là một đơn vị chiều dài bằng một phần tỷ mét, được sử dụng chủ yếu trong vật lý nguyên tử và tia; 1 nm = 10 -9 m.) Tất cả các màu sắc của cầu vồng tương ứng với các bước sóng khác nhau, nằm trong chính những bước sóng này. giới hạn hẹp. Tuy nhiên, các phương trình Maxwell không có bất kỳ hạn chế nào về phạm vi khả dĩ của các bước sóng điện từ. Khi người ta biết rõ rằng các sóng điện từ có độ dài rất khác nhau phải tồn tại, một sự so sánh thực sự ngay lập tức được đưa ra liên quan đến thực tế là mắt người phân biệt được một dải hẹp về độ dài và tần số của chúng: một người được ví như một người nghe một buổi hòa nhạc giao hưởng. , thính giác chỉ có khả năng bắt được phần violin, không phân biệt được tất cả các âm thanh khác.



Ngay sau dự đoán của Maxwell về sự tồn tại của sóng điện từ trong các dải quang phổ khác, một loạt khám phá tiếp theo đã khẳng định tính đúng đắn của ông. Sóng vô tuyến lần đầu tiên được phát hiện vào năm 1888 bởi nhà vật lý người Đức Heinrich Hertz (1857-1894). Sự khác biệt duy nhất giữa sóng vô tuyến và ánh sáng là độ dài của sóng vô tuyến có thể dao động từ vài decimet đến hàng nghìn km. Theo lý thuyết của Maxwell, nguyên nhân gây ra sóng điện từ là sự chuyển động có gia tốc của các điện tích. Sự dao động của các electron dưới tác dụng của điện áp xoay chiều trong anten của máy phát vô tuyến tạo ra sóng điện từ lan truyền trong bầu khí quyển trái đất. Tất cả các loại sóng điện từ khác cũng phát sinh do các loại chuyển động tăng tốc khác nhau của điện tích.

Giống như sóng ánh sáng, sóng vô tuyến có thể truyền đi khoảng cách xa trong bầu khí quyển Trái đất mà hầu như không bị tổn thất, khiến chúng trở thành vật mang thông tin được mã hóa hữu ích. Vào đầu năm 1894 - chỉ hơn năm năm sau khi phát hiện ra sóng vô tuyến - kỹ sư-vật lý người Ý Guglielmo Marconi (1874-1937) đã thiết kế

10" 10" 10* 10" 1

10 10* 10*

1SG 5 10* 10"" 10^ 10*

- X-quang 10"

tia - 10 -i*

- 10""

- 10"

- 1(G"

- 1<Г"

Tia gam ma

Sóng điện từ tạo thành một phổ liên tục gồm các bước sóng và năng lượng (tần số), được chia thành các phạm vi quy ước - từ sóng vô tuyến đến tia gamma

điện báo không dây hoạt động đầu tiên - nguyên mẫu của đài phát thanh hiện đại - nhờ đó ông đã được trao giải Nobel năm 1909.

Sau khi sự tồn tại của sóng điện từ nằm ngoài quang phổ khả kiến, dự đoán bằng phương trình Maxwell, lần đầu tiên được xác nhận bằng thực nghiệm, các hốc còn lại của quang phổ được lấp đầy rất nhanh. Ngày nay, sóng điện từ thuộc mọi phạm vi không có ngoại lệ đã được phát hiện và hầu hết chúng đều có ứng dụng rộng rãi và hữu ích trong khoa học và công nghệ. Tần số của sóng và năng lượng của lượng tử tương ứng của bức xạ điện từ (xem hằng số Plank) tăng khi bước sóng giảm. Tổng thể của tất cả các sóng điện từ tạo thành cái gọi là phổ bức xạ điện từ liên tục. Nó được chia thành các phạm vi sau (theo thứ tự tần số tăng dần và bước sóng giảm dần):

Sóng radio

Như đã lưu ý, sóng vô tuyến có thể có độ dài khác nhau đáng kể - từ vài cm đến hàng trăm và thậm chí hàng nghìn km, tương đương với bán kính của địa cầu (khoảng 6400 km). Sóng của tất cả các băng tần vô tuyến được sử dụng rộng rãi trong công nghệ - sóng decimet và sóng siêu ngắn được sử dụng để phát sóng truyền hình và đài phát thanh ở dải sóng siêu ngắn với điều chế tần số (VHF/UB), cung cấp khả năng thu tín hiệu chất lượng cao trong vùng truyền sóng trực tiếp. Sóng vô tuyến trong phạm vi mét và kilômét được sử dụng để phát sóng vô tuyến và liên lạc vô tuyến trên khoảng cách xa bằng cách sử dụng điều chế biên độ (AM), mặc dù làm giảm chất lượng tín hiệu nhưng vẫn đảm bảo truyền tín hiệu qua khoảng cách lớn tùy ý trong Trái đất do sự phản xạ sóng từ tầng điện ly của hành tinh. Tuy nhiên, ngày nay loại hình liên lạc này đang trở thành quá khứ nhờ sự phát triển của truyền thông vệ tinh. Sóng trong phạm vi decimet không thể uốn quanh đường chân trời của trái đất như sóng mét, điều này giới hạn vùng tiếp nhận ở vùng truyền trực tiếp, tùy thuộc vào độ cao của ăng-ten và công suất của máy phát, phạm vi từ vài đến vài chục km. . Và ở đây, các bộ lặp vệ tinh sẽ ra tay giải cứu, đảm nhận vai trò phản xạ sóng vô tuyến mà tầng điện ly đóng vai trò liên quan đến sóng mét.

Lò vi sóng

Sóng vi ba và sóng vô tuyến vi ba có chiều dài từ 300 mm đến 1 mm. Sóng centimet, giống như sóng vô tuyến decimet và mét, thực tế không bị khí quyển hấp thụ và do đó được sử dụng rộng rãi trong các vệ tinh.

kovaya, thông tin di động và các hệ thống viễn thông khác. Kích thước của một đĩa vệ tinh điển hình chỉ bằng vài bước sóng của những sóng đó.

Sóng vi ba ngắn hơn cũng có nhiều ứng dụng trong công nghiệp và dân dụng. Chỉ cần nhắc đến lò vi sóng hiện nay được trang bị ở cả các lò bánh công nghiệp và bếp gia đình là đủ. Hoạt động của lò vi sóng dựa trên sự quay nhanh của các electron trong một thiết bị gọi là klystron. Kết quả là các electron phát ra sóng vi sóng điện từ ở một tần số nhất định, tại đó chúng dễ dàng được các phân tử nước hấp thụ. Khi bạn cho thức ăn vào lò vi sóng, các phân tử nước trong thức ăn sẽ hấp thụ năng lượng từ vi sóng, chuyển động nhanh hơn và do đó làm nóng thức ăn. Nói cách khác, không giống như lò nướng hoặc lò nướng thông thường, nơi thức ăn được làm nóng từ bên ngoài, lò vi sóng làm nóng thức ăn từ bên trong.

Tia hồng ngoại

Phần phổ điện từ này bao gồm bức xạ có bước sóng từ 1 mm đến tám nghìn đường kính nguyên tử (khoảng 800 nm). Một người cảm nhận được các tia của phần quang phổ này trực tiếp qua da - dưới dạng nhiệt. Nếu bạn đưa tay về phía ngọn lửa hoặc vật nóng và cảm thấy nhiệt tỏa ra từ nó, bạn sẽ cảm nhận bức xạ hồng ngoại là nhiệt. Một số động vật (ví dụ, rắn lục hang) thậm chí còn có cơ quan cảm giác cho phép chúng xác định vị trí của con mồi máu nóng bằng bức xạ hồng ngoại của cơ thể.

Do hầu hết các vật thể trên bề mặt Trái đất đều phát ra năng lượng trong dải bước sóng hồng ngoại nên máy dò bức xạ hồng ngoại đóng vai trò quan trọng trong các công nghệ phát hiện hiện đại. Thị kính hồng ngoại của thiết bị nhìn đêm cho phép mọi người "nhìn trong bóng tối" và với sự trợ giúp của chúng, có thể phát hiện không chỉ con người mà còn cả các thiết bị và công trình đã nóng lên vào ban ngày và tỏa nhiệt vào ban đêm cho môi trường. môi trường dưới dạng tia hồng ngoại. Máy dò tia hồng ngoại được sử dụng rộng rãi bởi các dịch vụ cứu hộ, chẳng hạn như để phát hiện người sống dưới đống đổ nát sau động đất hoặc các thảm họa tự nhiên và nhân tạo khác.

Ánh sáng nhìn thấy được

Như đã đề cập, độ dài của sóng điện từ trong phạm vi ánh sáng khả kiến ​​từ 8 đến 4 nghìn đường kính nguyên tử (800-400 nm). Mắt người là một công cụ lý tưởng để ghi và phân tích sóng điện từ trong phạm vi này. Điều này là do hai lý do. Thứ nhất, như đã lưu ý, các sóng thuộc phần quang phổ nhìn thấy được truyền gần như không bị cản trở trong bầu không khí trong suốt đối với chúng. Thứ hai, nhiệt độ của bề mặt mặt trời (khoảng 5000°C) sao cho năng lượng cực đại của tia mặt trời rơi chính xác vào phần nhìn thấy được của quang phổ. Do đó, nguồn năng lượng chính của chúng ta phát ra một lượng năng lượng khổng lồ trong dải ánh sáng khả kiến ​​và môi trường xung quanh chúng ta phần lớn trong suốt đối với bức xạ này. Do đó, không có gì ngạc nhiên khi mắt con người, trong quá trình tiến hóa, đã được hình thành theo cách có thể nắm bắt và nhận biết chính xác phần này của quang phổ sóng điện từ.

Tôi muốn nhấn mạnh một lần nữa rằng không có gì đặc biệt xét theo quan điểm vật lý trong phạm vi của các tia điện từ nhìn thấy được. Nó chỉ là một dải hẹp trong phổ sóng phát ra rộng (xem hình). Đối với chúng tôi, điều này chỉ quan trọng khi bộ não con người được trang bị một công cụ để xác định và phân tích sóng điện từ trong phần đặc biệt này của quang phổ.

Tia cực tím

Tia cực tím bao gồm bức xạ điện từ có bước sóng từ vài nghìn đến vài đường kính nguyên tử (400-10 nm). Trong phần quang phổ này, bức xạ bắt đầu ảnh hưởng đến hoạt động của các sinh vật sống. Ví dụ, tia cực tím nhẹ trong quang phổ mặt trời (với bước sóng tiến gần đến phần nhìn thấy được của quang phổ), gây rám nắng ở liều lượng vừa phải và bỏng nặng nếu vượt quá liều lượng. Bức xạ cực tím cứng (sóng ngắn) có khả năng phá hủy các tế bào sinh học và do đó được sử dụng đặc biệt trong y học để khử trùng dụng cụ phẫu thuật và thiết bị y tế, tiêu diệt tất cả vi sinh vật trên bề mặt của chúng.

Toàn bộ sự sống trên Trái đất được bảo vệ khỏi tác hại của bức xạ cực tím cứng bởi tầng ozone của khí quyển trái đất, tầng này hấp thụ hầu hết các tia cực tím cứng trong quang phổ bức xạ mặt trời (xem lỗ thủng tầng ozone). Nếu không có lá chắn tự nhiên này, sự sống trên Trái đất khó có thể xuất hiện từ vùng biển của Đại dương Thế giới. Tuy nhiên, bất chấp tầng ozone bảo vệ, một số tia cực tím cứng vẫn chiếu tới bề mặt Trái đất và có thể gây ung thư da, đặc biệt ở những người có làn da xanh xao và không dễ rám nắng dưới ánh nắng mặt trời.

tia X

Bức xạ có bước sóng từ vài đường kính nguyên tử đến vài trăm đường kính hạt nhân nguyên tử được gọi là tia X. Tia X xuyên qua các mô mềm của cơ thể và do đó không thể thiếu trong chẩn đoán y khoa.

đánh dấu. Như trong trường hợp sóng vô tuyến, khoảng thời gian từ khi phát hiện ra chúng vào năm 1895 đến khi bắt đầu ứng dụng thực tế, đánh dấu bằng việc nhận được bức ảnh X-quang đầu tiên ở một bệnh viện ở Paris, là vài năm. (Thật thú vị khi lưu ý rằng các tờ báo ở Paris vào thời điểm đó quá say mê với ý tưởng rằng tia X có thể xuyên qua quần áo đến nỗi họ hầu như không đưa tin gì về các ứng dụng y tế độc đáo của chúng.)

Tia gam ma

Các tia có bước sóng ngắn nhất, tần số và năng lượng cao nhất trong phổ điện từ là tia Y (tia gamma). Chúng bao gồm các photon năng lượng cực cao và ngày nay được sử dụng trong ung thư để điều trị các khối u ung thư (hay đúng hơn là để tiêu diệt tế bào ung thư). Tuy nhiên, tác dụng của chúng đối với tế bào sống có sức tàn phá lớn đến mức phải hết sức cẩn thận để không gây hại cho các mô và cơ quan khỏe mạnh xung quanh.

Tóm lại, điều quan trọng cần nhấn mạnh một lần nữa là mặc dù tất cả các loại bức xạ điện từ được mô tả đều biểu hiện bên ngoài khác nhau, nhưng về cốt lõi, chúng là anh em sinh đôi. Tất cả các sóng điện từ trong bất kỳ phần nào của quang phổ đều biểu thị các dao động ngang của điện trường và từ trường lan truyền trong chân không hoặc môi trường; chúng đều truyền trong chân không với tốc độ ánh sáng c và chỉ khác nhau ở bước sóng và do đó, , trong năng lượng mà chúng mang theo. Chỉ cần nói thêm rằng ranh giới của các phạm vi mà tôi đã đặt tên có bản chất khá tùy ý (và trong các cuốn sách khác, rất có thể bạn sẽ gặp các giá trị hơi khác nhau của các bước sóng biên). Đặc biệt, phát xạ vi sóng có bước sóng dài thường được phân loại chính xác là sóng vô tuyến tần số siêu cao. Không có ranh giới rõ ràng giữa tia cực tím cứng và tia X mềm, cũng như giữa tia X cứng và bức xạ gamma mềm.

quang phổ

Sự có mặt của các nguyên tử của các nguyên tố hóa học trong một chất có thể được xác định bằng sự có mặt của các vạch đặc trưng trong phổ phát xạ hoặc hấp thụ

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PHỔ

Phương pháp phân tích quang phổ dựa trên việc ghi lại phổ phát xạ hoặc hấp thụ của các nguyên tử và phân tử và đo cường độ bức xạ điện từ trong phạm vi năng lượng hẹp. Các phương pháp phân tích quang phổ được chia thành tần số vô tuyến, quang học, tia X và các loại quang phổ khác, tùy thuộc vào vùng phổ điện từ mà phép đo được thực hiện.

Bức xạ điện từ có thể được mô tả sóng, hoặc năng lượng thông số. Tất cả các đại lượng này đều có liên quan với nhau và việc lựa chọn đại lượng này hay đại lượng khác được xác định bởi sự thuận tiện trong công việc.

Tham số sóng được biểu thị bằng bước sóng tôi(m, cm, µm, nm hoặc Å), tần số rung N(s -1 hoặc hertz, 1 Hz = 1 s -1) hoặc số sóng ừ(m -1, cm -1). Trong một số cuốn sách, số sóng được biểu thị bằng dấu. Tần số điện từ N liên quan đến bước sóng tôi tỉ lệ n = c/l,Ở đâu Với- tốc độ ánh sáng trong chân không, bằng 2,997925∙10 8 m/s (xấp xỉ 3∙10 8 m/s). Trong quang phổ, người ta thường gọi số sóng là tần số. bạn = 1/tôi, cho thấy có bao nhiêu bước sóng phù hợp trong khoảng 1 cm (tức là nếu tôi= 10 -5 m = 10-3 cm thì bạn= 1000cm -1). Vi phạm yêu cầu sử dụng hệ SI, số sóng vẫn được đo bằng centimet nghịch đảo (cm -1). 1 cm ≡ 11,9631 J/mol.

Tần số của vạch phổ hấp thụ có liên quan đến độ chênh lệch năng lượng Δ E trạng thái kích thích và trạng thái cơ bản:

ΔE= hν = E exc. - Cơ bản,

Ở đâu h– Hằng số Planck ( h= 6,626·10 -34 J·s).

Như sau từ công thức trên, lượng tử bức xạ có bước sóng ngắn hơn (với tần số cao hơn) có năng lượng cao hơn.

Hình.1. Sơ đồ lượng tử hóa năng lượng electron trong hydro nguyên tử (các cấp độ p và d không được chỉ định trên sơ đồ). Năng lượng electron với số lượng tử chính N= 1 tương ứng với trạng thái cơ bản của nguyên tử (1 S 1). Các trạng thái khác (2s 1, 3s 1, 4s 1, ....) đều phấn khích. Sự chuyển đổi của electron từ trạng thái kích thích 2s 1, 3s 1, 4s 1, ... sang mức 1s 1 tương ứng với dãy Lyman, từ trạng thái 3s 1, 4s 1, ... đến mức 2s 1 - Balmer loạt, v.v.

Cơm. 2. Phổ phát xạ của hydro nguyên tử - các vạch sáng và sọc trên nền đen. đường màu đen trên nền trắng. Quang phổ hấp thụ trông khác - vạch và sọc đen (ở cùng một vị trí) trên nền trắng. đường trắng và sọc trên nền đen. Việc kéo dài dòng là do

Phổ bức xạ điện từ

E lượng tử →

10 5 3∙10 -4 8∙10 -7 4∙10 -7 10 -8 10 -12 tôi, tôi
Vùng tần số vô tuyến Khu vực lò vi sóng Vùng hồng ngoại Bức xạ nhìn thấy được Vùng cực tím bức xạ tia X g - bức xạ các tia vũ trụ
Phổ quay K-vr. Quang phổ điện tử Thay đổi Thay đổi
Sự thay đổi trạng thái năng lượng của spin electron (quang phổ EPR). Sự thay đổi trạng thái năng lượng của spin hạt nhân (quang phổ NMR) Dao động - quang phổ quay (dao động của các nguyên tử trong phân tử). quang phổ hồng ngoại Sự thay đổi trạng thái năng lượng của các electron (hóa trị) bên ngoài (quang phổ UV và khả kiến, quang phổ Raman) ở trạng thái năng lượng của các electron bên trong nguyên tử (tia X) ở trạng thái năng lượng của hạt nhân (phương pháp phân tích vật lý hạt nhân)


Phổ điện từ dao động từ bức xạ gamma cứng với bước sóng rất ngắn đến sóng vô tuyến dài. Mỗi vùng của quang phổ có liên quan đến một số loại chuyển động, quá trình nội phân tử nhất định trong nguyên tử và hạt nhân. Khi lượng tử ánh sáng được hấp thụ hoặc phát ra, năng lượng của các electron trong lớp vỏ electron của nguyên tử và phân tử, năng lượng dao động của hạt nhân nguyên tử trong phân tử và năng lượng quay của phân tử thay đổi.

Tất cả các loại chuyển động nội phân tử đều có liên quan với nhau, nhưng đối với mỗi loại chuyển động đó có một tập hợp các giá trị năng lượng cho phép (được phép) nhất định.

1.1.1 Phổ phân tử của sự phát xạ, hấp thụ và tán xạ Raman (xem đoạn 1.4)

Học thuyết hiện đại về quang phổ của bức xạ điện từ dựa trên lý thuyết lượng tử, theo đó một hệ nguyên tử chỉ ổn định ở một số trạng thái đứng yên nhất định tương ứng với một chuỗi giá trị năng lượng rời rạc nhất định. Sự chuyển đổi giữa hai trạng thái lượng tử 1 « 2 với năng lượng E 1 và E 2 dẫn đến sự hấp thụ (hấp thụ), ‌E 1< E 2‌ , hoặc phát thải (phát thải), ‌E 1 > E 2‌, năng lượng ở dạng bức xạ điện từ có tần số N,được xác định bởi phương trình Bohr:

DE =‌ ‌|E 1 - E 2‌|‌‌=hn,

Ở đâu E 1 Và E 2- năng lượng của trạng thái ban đầu và cuối cùng, tương ứng, hh- Hằng số của Planck, N- tần số của bức xạ được hấp thụ hoặc phát ra. h= 6,616 10 -34 J∙s

Theo phương trình tần số của Bohr, một vạch xuất hiện trong quang phổ có tần số (s -1)

n = |E 1 - E 2‌|/h

hoặc với số sóng (cm -1)

u = |E 1 - E 2‌|/hc.

Sự chuyển đổi từ mức năng lượng thấp hơn sang mức năng lượng trên tạo ra phổ hấp thụ (hấp thụ) và từ mức trên xuống mức thấp hơn - phổ phát xạ (phát xạ) (Hình 2).

Các phương pháp phân tích quang phổ quang học sử dụng tính rời rạc của các mức năng lượng của phân tử và sự phát xạ hoặc hấp thụ bức xạ, liên quan đến sự chuyển đổi của một phân tử hoặc nguyên tử từ mức năng lượng này sang mức năng lượng khác (Hình 1). Năng lượng của lượng tử ánh sáng trong quang phổ được biểu thị bằng centimet nghịch đảo, có tính đến 1 cm -1 ≡ 11,9631 J/mol. Lượng tử phát sinh trong quá trình chuyển tiếp điện tử có năng lượng cao nhất (từ 40 đến 400 kJ/mol), tiếp theo là lượng tử dao động (từ 4 đến 40 kJ/mol) và lượng tử quay, có năng lượng thấp nhất (0,4 - 4 kJ/mol). ). Quá trình chuyển đổi điện tử đồng thời đi kèm với các chuyển tiếp dao động và quay, tức là. đại diện điện tử - rung - quay chuyển tiếp. (Hình 3).

Cơm. 31. Sơ đồ mức năng lượng của phân tử hai nguyên tử: E e - mức năng lượng điện tử; E v– Các mức năng lượng rung động (rung – dao động, dao động): E r – mức năng lượng quay (quay): vevr– các chuyển tiếp tương ứng với phổ điện tử – dao động – quay: v v r- sự chuyển tiếp tương ứng với phổ dao động quay; v r– sự chuyển tiếp tương ứng với quang phổ quay. [Zolotov. Nguyên tắc cơ bản của hóa học phân tích. Quyển 2. tr.207]

Năng lượng lượng tử của quá trình chuyển đổi như vậy được biểu thị bằng công thức

e el.-col.-vr = e el + e ql + e hr = hn el + hn ql + hn hr,

và tần số của vạch tương ứng trong phổ bằng tổng các tần số (đây là một vạch):

n el.-col.-temp. = n el. + n col.

Để cho ngắn gọn, phổ quay điện tử-dao động được gọi đơn giản là điện tử quang phổ. Nó bao gồm nhiều dãy dải trong vùng UV và vùng khả kiến. Mỗi chuỗi tương ứng với một quá trình chuyển đổi điện tử từ cấp độ cao hơn sang cấp độ thấp hơn (Hình 1). Chúng tôi nhắc lại rằng năng lượng của lượng tử kích thích những chuyển tiếp như vậy nằm trong khoảng 40  400 kJ/mol. Số sóng Tần số bạn lượng tử của sự chuyển tiếp điện tử nằm trong khoảng (3,3 33,3)∙10 3 cm -1, tương ứng với bước sóng.e. tôi từ 0,3 đến 3 micron.

Lượng năng lượng thấp hơn trong vùng 4 40 kJ/mol tương ứng với sự chuyển tiếp giữa các mức dao động. Trong trường hợp này, một sự thay đổi trong trạng thái quay, thậm chí ở mức năng lượng thấp hơn, chắc chắn sẽ xảy ra, và dao động quay phạm vi. Năng lượng chuyển tiếp và tần số vạch trong phổ dao động quay có liên quan với nhau bởi các mối quan hệ:

e đếm thời gian = e đếm + e thời gian = hn đếm + hn thời gian

n số lần = n số + n lần

Đối với một chuyển tiếp dao động nhất định có tần số n đếm một dải xuất hiện, các dòng riêng lẻ tương ứng với các tổ hợp số hạng khác nhau trong tổng Nđếm + N v.v. Số sóng bạn Tần số lượng tử dao động N kéo dài từ 30 đến 4000 cm -1 ( tôi từ 2,5 µm đến 0,3 mm). Đây là vùng hồng ngoại xa, liền kề với vùng sóng vô tuyến milimet.

Lượng năng lượng thậm chí còn thấp hơn (0,4  4 kJ/mol) chỉ có thể gây ra sự chuyển tiếp giữa các mức quay và làm phát sinh năng lượng thuần túy. luân phiên quang phổ Năng lượng chuyển tiếp và tần số trong phổ quay có liên quan với nhau bởi mối quan hệ

thời gian e = thời gian hn

Mỗi vạch trong phổ như vậy có tần số n vr, trả lời Tôi-chuyển tiếp quay thứ. Phổ quay có tần số khoảng 10 -1 `1 cm -1 và kéo dài đến vùng sóng vô tuyến dưới milimet (MV - vùng vi sóng) và centimet (vùng vi sóng - vi sóng).

Hình 3. Hình dạng các dải trong quang phổ phân tử: MỘT- đường viền hình chuông mịn; b – sọc có cấu trúc mịn rõ rệt. Đặc điểm dải: TÔI tối đa, v tối đa, Δ v. Dải quang phổ là tập hợp các vạch quang phổ có khoảng cách gần nhau được hình thành do sự chồng chất của các chuyển tiếp dao động và quay đi kèm trên một chuyển tiếp điện tử.

Đường viền của dải quang phổ trong quang phổ phân tử có thể mịn, hình chuông hoặc có cấu trúc mịn (Hình 3). Một dải không có cấu trúc mịn được phân giải thường được đặc trưng giống như vạch phổ bởi ba tham số: tần số nmax(bước sóng lmax); giá trị cường độ tối đa (cường độ cực đại) TÔI tối đa ; chiều rộng Δ v (Δ λ ). Độ rộng của các dải trong phổ rung động có thể đạt tới vài chục cm nghịch đảo và trong phổ điện tử - vài nghìn cm nghịch đảo.

1.1.2 Kích thích phổ

Hiệu ứng năng lượng lên một chất có thể được thực hiện bằng nhiệt, điện từ, hóa học và các cách khác. Tất cả những ảnh hưởng này dẫn đến sự phát xạ bức xạ điện từ của chất đó. Năng lượng được phát ra dưới dạng phổ vạch, đặc trưng bởi các bước sóng rời rạc. Ngược lại, khi bức xạ phổ liên tục đi qua một chất, năng lượng bị hấp thụ và hình thành phổ hấp thụ, cũng có đặc điểm là các bước sóng rời rạc. Tỷ lệ cường độ của một dải tương ứng với cùng một quá trình chuyển đổi tôi « n, trong phổ hấp thụ Ia và phổ phát xạ I E thay đổi và phụ thuộc vào tần số chuyển tiếp. Lý thuyết dẫn tới mối quan hệ

những thứ kia. cường độ phát thải I E lớn hơn nhiều lần so với cường độ hấp thụ Iaở vùng tần số cao. Vì vậy, việc nghiên cứu phổ phát xạ ở vùng khả kiến ​​và vùng tử ngoại sẽ thuận tiện hơn. Ở vùng tần số thấp (vùng IR và vi sóng) việc nghiên cứu phổ hấp thụ sẽ thuận tiện hơn. Ngược lại, ở những tần số này, quang phổ hấp thụ mạnh hơn.

Mặt khác, phổ phát xạ được biết đến với các nguyên tử (phổ nguyên tử đã được nghiên cứu) và chỉ dành cho một số lượng tương đối nhỏ các phân tử khá đơn giản. Vì vậy, phổ phân tử được nghiên cứu chủ yếu dưới dạng quang phổ sự tiếp quản, khi bức xạ từ nguồn quang phổ liên tục (ví dụ, đèn sợi đốt) đi qua cuvet chứa đầy dung dịch của một chất. Vì mỗi thành phần cấu trúc của phân tử chỉ hấp thụ năng lượng trong vùng đặc trưng của nó, bằng cách xác định tần số và định lượng cường độ của bức xạ bị hấp thụ, có thể thiết lập cấu trúc của hợp chất (phân tích định tính) và xác định lượng chất theo nghiên cứu (phân tích định lượng).

Tính chất của bức xạ điện từ. Bức xạ điện từ có bước sóng khác nhau có khá nhiều điểm khác biệt, nhưng tất cả chúng, từ sóng vô tuyến đến bức xạ gamma đều có bản chất vật lý giống nhau. Tất cả các loại bức xạ điện từ, ở mức độ lớn hơn hoặc nhỏ hơn, đều thể hiện các đặc tính giao thoa, nhiễu xạ và phân cực của sóng. Đồng thời, tất cả các loại bức xạ điện từ đều thể hiện các tính chất lượng tử ở mức độ lớn hơn hoặc ít hơn.

Điểm chung của tất cả các bức xạ điện từ là cơ chế xuất hiện của chúng: sóng điện từ với bất kỳ bước sóng nào có thể phát sinh trong quá trình chuyển động tăng tốc của các điện tích hoặc trong quá trình chuyển đổi của phân tử, nguyên tử hoặc hạt nhân nguyên tử từ trạng thái lượng tử này sang trạng thái lượng tử khác. Dao động điều hòa của các điện tích kèm theo bức xạ điện từ có tần số bằng tần số dao động của các điện tích.

Sóng radio. Khi xảy ra dao động với tần số từ 10 5 đến 10 12 Hz, bức xạ điện từ sẽ phát sinh, bước sóng của nó nằm trong khoảng từ vài km đến vài mm. Phần này của thang đo bức xạ điện từ đề cập đến phạm vi sóng vô tuyến. Sóng vô tuyến được sử dụng cho thông tin vô tuyến, truyền hình và radar.

Bức xạ hồng ngoại. Bức xạ điện từ có bước sóng nhỏ hơn 1-2 mm nhưng lớn hơn 8 * 10 -7 m, tức là. những tia nằm giữa dải sóng vô tuyến và dải ánh sáng khả kiến ​​được gọi là bức xạ hồng ngoại.

Vùng quang phổ nằm ngoài rìa đỏ của nó được nghiên cứu thực nghiệm lần đầu tiên vào năm 1800. Nhà thiên văn học người Anh William Herschel (1738 - 1822). Herschel đặt một nhiệt kế có quả bóng đen ở đầu màu đỏ của quang phổ và phát hiện thấy nhiệt độ tăng lên. Quả bóng nhiệt kế được làm nóng bằng bức xạ mà mắt không nhìn thấy được. Bức xạ này được gọi là tia hồng ngoại.

Bức xạ hồng ngoại được phát ra bởi bất kỳ vật thể nóng lên nào. Nguồn bức xạ hồng ngoại là bếp lò, bộ tản nhiệt nước nóng và đèn điện sợi đốt.

Bằng cách sử dụng các thiết bị đặc biệt, bức xạ hồng ngoại có thể được chuyển đổi thành ánh sáng khả kiến ​​và có thể thu được hình ảnh của các vật thể bị đốt nóng trong bóng tối hoàn toàn. Bức xạ hồng ngoại được sử dụng để làm khô các sản phẩm sơn, tường xây dựng và gỗ.

Ánh sáng nhìn thấy được. Ánh sáng nhìn thấy (hay đơn giản là ánh sáng) bao gồm bức xạ có bước sóng khoảng 8*10-7 đến 4*10-7 m, từ ánh sáng đỏ đến tím.

Tầm quan trọng của phần phổ bức xạ điện từ này trong đời sống con người là vô cùng lớn, vì một người nhận được hầu hết mọi thông tin về thế giới xung quanh thông qua thị giác.

Ánh sáng là điều kiện tiên quyết cho sự phát triển của cây xanh và do đó là điều kiện cần thiết cho sự tồn tại của sự sống trên Trái đất.

Tia cực tím. Năm 1801, nhà vật lý người Đức Johann Ritter (1776 - 1810), khi nghiên cứu quang phổ, đã phát hiện ra rằng ngoài rìa tím của nó có một vùng được tạo ra bởi các tia mà mắt thường không nhìn thấy được. Những tia này ảnh hưởng đến một số hợp chất hóa học. Dưới tác động của những tia vô hình này, bạc clorua bị phân hủy, tinh thể kẽm sunfua và một số tinh thể khác phát sáng.

Bức xạ điện từ có bước sóng ngắn hơn bước sóng của ánh sáng tím, mắt thường không nhìn thấy được gọi là bức xạ tử ngoại. Bức xạ tử ngoại bao gồm bức xạ điện từ có bước sóng từ 4*10 -7 đến 1*10 -8 m.

Bức xạ tia cực tím có thể tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh nên được sử dụng rộng rãi trong y học. Bức xạ tia cực tím trong thành phần của ánh sáng mặt trời gây ra các quá trình sinh học dẫn đến sạm da - sạm da.

Đèn phóng điện khí được sử dụng làm nguồn bức xạ cực tím trong y học. Ống của những loại đèn như vậy được làm bằng thạch anh, trong suốt trước tia cực tím; Đó là lý do tại sao những chiếc đèn này được gọi là đèn thạch anh.

tia X. Nếu đặt một điện áp không đổi vài chục nghìn volt vào ống chân không giữa cực âm nóng phát ra electron và cực dương, thì trước tiên các electron sẽ được gia tốc bởi điện trường và sau đó giảm tốc mạnh trong chất cực dương khi tương tác với nó. nguyên tử. Khi các electron nhanh trong một chất bị giảm tốc độ hoặc trong quá trình chuyển đổi electron ở lớp vỏ bên trong của nguyên tử, sẽ xuất hiện sóng điện từ có bước sóng ngắn hơn bước sóng của bức xạ cực tím. Bức xạ này được phát hiện vào năm 1895 bởi nhà vật lý người Đức Wilhelm Roentgen (1845-1923). Bức xạ điện từ có bước sóng từ 10 -14 đến 10 -7 m được gọi là tia X.

Tia X là vô hình đối với mắt. Chúng đi qua mà không bị hấp thụ đáng kể qua các lớp vật chất quan trọng mờ đục đối với ánh sáng khả kiến. Tia X được phát hiện nhờ khả năng tạo ra ánh sáng nhất định trong một số tinh thể nhất định và tác động lên phim ảnh.

Khả năng xuyên qua các lớp vật chất dày của tia X được sử dụng để chẩn đoán các bệnh về nội tạng con người. Trong công nghệ, tia X được sử dụng để kiểm soát cấu trúc bên trong của các sản phẩm và mối hàn khác nhau. Tia X có tác dụng sinh học mạnh và được sử dụng để điều trị một số bệnh.

Bức xạ gamma. Bức xạ gamma là bức xạ điện từ phát ra từ hạt nhân nguyên tử bị kích thích và là kết quả của sự tương tác giữa các hạt cơ bản.

Bức xạ gamma là bức xạ điện từ có bước sóng ngắn nhất (l < 10 -10m). Điểm đặc biệt của nó là đặc tính cơ thể rõ rệt của nó. Vì vậy, bức xạ gamma thường được coi là một dòng hạt - lượng tử gamma. Trong vùng bước sóng từ 10 -10 đến 10 -14, dải bức xạ tia X và tia gamma chồng lên nhau; ở vùng này tia X và tia gamma giống nhau về bản chất và chỉ khác nhau về nguồn gốc.