Elektromagnetické záření

Energie, která se přenáší neboli vyzařuje prostorem v podobě periodických kmitů elektrických a magnetických polí, se nazývá elektromagnetické záření. (Obrázek \(\PageIndex{2}\)). Některé formy elektromagnetického záření jsou znázorněny na obrázku \(\PageIndex{4}\). Ve vakuu se všechny formy elektromagnetického záření – ať už jde o mikrovlny, viditelné světlo nebo gama záření – pohybují rychlostí světla (c), což je rychlost, kterou se všechny formy elektromagnetického záření pohybují ve vakuu, základní fyzikální konstanta s hodnotou 2,99792458 × 108 m/s (což je asi 3,00 × 108 m/s nebo 1,86 × 105 mil/s). To je asi milionkrát více než rychlost zvuku.

Protože všechny různé druhy elektromagnetického záření mají stejnou rychlost (c), liší se pouze vlnovou délkou a frekvencí. Jak ukazuje obrázek \(\PageIndex{3}\) a tabulka \(\PageIndex{1}\), vlnové délky známého elektromagnetického záření se pohybují od 101 m u rádiových vln po 10-12 m u gama záření, které je emitováno jadernými reakcemi. Při pohledu na níže uvedenou rovnici vidíme, jak je frekvence elektromagnetického záření nepřímo úměrná jeho vlnové délce:

\

Například frekvence rádiových vln je přibližně 108 Hz, zatímco frekvence gama záření je přibližně 1020 Hz. Viditelné světlo, což je elektromagnetické záření, které lze detekovat lidským okem, má vlnovou délku mezi přibližně 7 × 10-7 m (700 nm, neboli 4,3 × 1014 Hz) a 4 × 10-7 m (400 nm, neboli 7,5 × 1014 Hz). Všimněte si, že když se frekvence zvyšuje, vlnová délka se snižuje; c jako konstanta zůstává stejná. Podobně když frekvence klesá, vlnová délka se zvětšuje.

Zapamatujte si rovnici 5.2.1 a rychlost světla (s jednotkami). Kromě toho je důležité vědět, která strana elektromagnetického spektra je smrtelná.

Světlo se také chová jako balík energie. Ukazuje se, že v případě světla je energie „balíčku“ energie úměrná jeho frekvenci.

\

\

Zatímco viditelné světlo je pro naši pokožku v podstatě neškodné, ultrafialové světlo o vlnové délce ≤ 400 nm má dostatek energie, aby způsobilo vážné poškození naší pokožky v podobě spálení. Protože ozónová vrstva pohlcuje sluneční záření s vlnovou délkou menší než 350 nm, chrání nás před škodlivými účinky vysoce energetického ultrafialového záření.

V tomto kurzu nebudeme provádět výpočty energie. Měli byste znát vztah mezi frekvencí a energií. Také si ukážete, že záření s krátkou vlnovou délkou je spojeno s vysokou energií.

Energie elektromagnetického záření roste s rostoucí frekvencí a klesající vlnovou délkou.

.