Ondas eletromagnéticas do espectro visível. espectro eletromagnético

Desde o início de sua existência, a Terra foi exposta à radiação eletromagnética do Sol e do Cosmos. No processo desse impacto, fenômenos complexos e interconectados ocorrem na magnetosfera e na atmosfera terrestre, que afetam diretamente os organismos vivos da biosfera e o meio ambiente.

No processo de evolução, os organismos vivos se adaptaram ao cenário natural da EMF. No entanto, devido ao progresso científico e tecnológico, o fundo eletromagnético da Terra atualmente não só está aumentando, mas também passando por mudanças qualitativas. Apareceu a radiação eletromagnética de tais comprimentos de onda, que são de origem artificial como resultado de atividades feitas pelo homem.

As principais fontes de CEM de origem antropogênica incluem estações de televisão e radar, poderosas instalações de engenharia de rádio, equipamentos tecnológicos industriais, linhas de alta tensão de frequência industrial, oficinas térmicas, instalações de plasma, laser e raios X, reatores nucleares e nucleares.

A intensidade espectral de algumas fontes tecnogênicas de CEM pode diferir significativamente do fundo eletromagnético natural evolutivamente formado ao qual os humanos e outros organismos vivos estão acostumados.

Campo eletromagneticoé uma combinação de dois campos inter-relacionados: elétrico e magnético .

Uma característica do campo elétrico é que ele atua sobre uma carga elétrica (partícula carregada) com uma força que não depende da velocidade da carga.

Uma característica do campo magnético (MF) é que ele atua sobre cargas elétricas em movimento com forças proporcionais às velocidades das cargas e direcionadas perpendicularmente a essas velocidades.

ondas eletromagnéticas são chamadas de perturbações do campo eletromagnético (ou seja, um campo eletromagnético alternado) se propagando no espaço.

A velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas no vácuo coincide com a velocidade da luz no vácuo.

O espectro de radiação eletromagnética, dominado pela humanidade atualmente, parece ser extraordinariamente amplo: de vários milhares de metros a 10 -12 cm.

Sabe-se agora que as ondas de rádio, luz, radiação infravermelha e ultravioleta, raios X e radiação g são todas ondas da mesma natureza eletromagnética, diferindo no comprimento de onda l. Existem certas regiões do espectro eletromagnético em que a geração e registro de ondas é difícil. As extremidades de comprimento de onda longo e comprimento de onda curto do espectro não são muito estritamente definidas. A escala de radiação eletromagnética é mostrada na fig. 7.1.

No. 1 - 11 - sub-bandas estabelecidas pelo International Radiocommunication Advisory Committee (CCIR). Por decisão desta comissão, as sub-faixas 5 a 11 referem-se às ondas de rádio. De acordo com os regulamentos do CCIR, as ondas com frequências de 3 a 30 GHz são atribuídas à faixa de micro-ondas. No entanto, historicamente se desenvolveu na faixa de micro-ondas para entender oscilações com comprimento de onda de 1 m a 1 mm. As subfaixas nº 1 a 4 caracterizam os campos eletromagnéticos de frequências industriais.

Sob a faixa óptica em radiofísica, óptica, eletrônica quântica entende-se a faixa de comprimento de onda de aproximadamente submilimétrico ao ultravioleta distante. A faixa visível é uma pequena parte da faixa óptica. Os limites das transições de radiação ultravioleta, raios X, radiação g não são exatamente fixos, mas correspondem aproximadamente aos valores de le n indicados no diagrama; A radiação-g passa para radiação de energias muito altas, chamadas raios cósmicos.

Apesar da natureza eletromagnética comum, qualquer uma das faixas de oscilações eletromagnéticas se distingue por sua técnica de geração e medição.

Dado em artigo separado;

A energia de um fóton (quantum do campo eletromagnético).

A transparência de uma substância para os raios gama, ao contrário da luz visível, não depende da forma química e do estado de agregação da substância, mas principalmente da carga dos núcleos que a compõem e da energia dos raios gama. Portanto, a capacidade de absorção de uma camada de substância para gama quanta na primeira aproximação pode ser caracterizada por sua densidade superficial (em g/cm²). Por muito tempo acreditou-se que a criação de espelhos e lentes para raios γ era impossível, porém, de acordo com as pesquisas mais recentes neste campo, a refração de raios γ é possível. Essa descoberta, talvez, signifique a criação de um novo ramo da óptica - a γ-ótica.

Não há um limite inferior nítido para a radiação gama, mas geralmente acredita-se que os quanta gama são emitidos pelo núcleo, e os quanta de raios X são emitidos pela camada de elétrons do átomo (esta é apenas uma diferença terminológica que não afeta a propriedades físicas da radiação).

radiação de raios-x

de 0,1 nm = 1 Å (12.400 eV) a 0,01 nm = 0,1 Å (124.000 eV) - raios-x duros. Fontes: algumas reações nucleares, tubos de raios catódicos.
de 10 nm (124 eV) a 0,1 nm = 1 Å (12.400 eV) - raios-x suaves. Fontes: tubos de raios catódicos, radiação térmica de plasma.

Os quanta de raios X são emitidos principalmente durante as transições de elétrons na camada eletrônica de átomos pesados para órbitas baixas. Vacâncias em órbitas baixas são geralmente criadas por impacto de elétrons. Os raios X produzidos desta forma têm um espectro de linhas com frequências características de um determinado átomo (ver radiação característica); isto permite, em particular, investigar a composição das substâncias (análise de fluorescência de raios-X). Os raios X térmicos, bremsstrahlung e síncrotron têm um espectro contínuo.

Nos raios X, observa-se a difração nas redes cristalinas, uma vez que os comprimentos de onda das ondas eletromagnéticas nessas frequências são próximos aos períodos das redes cristalinas. O método de análise de difração de raios X é baseado nisso.

Radiação ultravioleta

Faixa: 400 nm (3,10 eV) a 10 nm (124 eV)

Nome	Abreviação	Comprimento de onda em nanômetros	A quantidade de energia por fóton
Aproximar	NUV	400 - 300	3,10 - 4,13 eV
Média	MUV	300 - 200	4,13 - 6,20 eV
Mais distante	FUV	200 - 122	6,20 - 10,2 eV
Extremo	EUV, XUV	121 - 10	10,2 - 124 eV
Vácuo	VUV	200 - 10	6,20 - 124 eV
Ultravioleta A, comprimento de onda longo, luz negra	UVA	400 - 315	3,10 - 3,94 eV
Ultravioleta B (intervalo médio)	UVB	315 - 280	3,94 - 4,43 eV
Ultravioleta C, ondas curtas, alcance germicida	UVC	280 - 100	4,43 - 12,4 eV

radiação óptica

Radiação do alcance óptico (luz visível e infravermelho próximo [ ]) passa livremente pela atmosfera, pode ser facilmente refletida e refratada em sistemas ópticos. Fontes: radiação térmica (incluindo o Sol), fluorescência, reações químicas, LEDs.

As cores da radiação visível correspondentes à radiação monocromática são chamadas de espectrais. O espectro e as cores espectrais podem ser vistos quando um feixe estreito de luz passa por um prisma ou algum outro meio refrativo. Tradicionalmente, o espectro visível é dividido, por sua vez, em faixas de cores:

Cor	Faixa de comprimento de onda, nm	Faixa de frequência, THz	Faixa de energia do fóton, eV
Tolet	380-440	790-680	2,82-3,26
Azul	440-485	680-620	2,56-2,82
Azul	485-500	620-600	2,48-2,56
Verde	500-565	600-530	2,19-2,48
Amarelo	565-590	530-510	2,10-2,19
Laranja	590-625	510-480	1,98-2,10
Vermelho	625-740	480-405	1,68-1,98

A radiação infravermelha próxima cobre a faixa de 207 THz (0,857 eV) a 405 THz (1,68 eV). O limite superior é determinado pela capacidade do olho humano de perceber o vermelho, que varia de pessoa para pessoa. Como regra, a transparência na radiação infravermelha próxima corresponde à transparência na luz visível.

Radiação infra-vermelha

A radiação infravermelha está localizada entre a luz visível e a radiação terahertz. Faixa: 2000 µm (150 GHz) a 740 nm (405 THz).

2.2. radiação de raios-x

Os quanta de raios X são emitidos principalmente durante as transições de elétrons na camada eletrônica de átomos pesados para órbitas mais baixas. Vacâncias em órbitas baixas são geralmente criadas por impacto de elétrons. Os raios X assim produzidos têm um espectro de linhas com frequências características de um determinado átomo (ver raios X característicos), o que permite, em particular, investigar a composição das substâncias (análise de fluorescência de raios X). Os raios X térmicos, bremsstrahlung e síncrotron têm um espectro contínuo.

2.3. Radiação ultravioleta

Faixa: 400 nm (3,10 eV) a 10 nm (124 eV)

Nome	Abreviação	Comprimento de onda em nanômetros	A quantidade de energia por fóton
Aproximar	NUV	400 - 300	3,10 - 4,13 eV
Média	MUV	300 - 200	4,13 - 6,20 eV
Mais distante	FUV	200 - 122	6,20 - 10,2 eV
Extremo	EUV, XUV	121 - 10	10,2 - 124 eV
Vácuo	VUV	200 - 10	6,20 - 124 eV
Ultravioleta A, comprimento de onda longo, luz negra	UVA	400 - 315	3,10 - 3,94 eV
Ultravioleta B (intervalo médio)	UVB	315 - 280	3,94 - 4,43 eV
Ultravioleta C, ondas curtas, alcance germicida	UVC	280 - 100	4,43 - 12,4 eV

2.4. radiação óptica

A radiação na faixa óptica (luz visível e radiação infravermelha próxima) passa livremente pela atmosfera, pode ser facilmente refletida e refratada em sistemas ópticos. Fontes: radiação térmica (incluindo o Sol), fluorescência, reações químicas, LEDs.

Diferentemente da faixa óptica, o estudo do espectro na faixa de rádio é realizado não por separação física de ondas, mas por métodos de processamento de sinal.

O espectro eletromagnético é uma série de formas de radiação eletromagnética, dispostas em ordem de grandeza de suas frequências ou comprimentos de onda (Figura 4).

Figura 4 - O espectro de radiação eletromagnética

A radiação eletromagnética (ondas eletromagnéticas) é uma perturbação de campos elétricos e magnéticos que se propagam no espaço.

Faixas de radiação eletromagnética

1 Ondas de rádio
2. Infravermelho (térmico)
3. Radiação visível (óptica)
4. Radiação ultravioleta
5. Radiação forte

As principais características da radiação eletromagnética são a frequência e o comprimento de onda. O comprimento de onda depende da velocidade de propagação da radiação. A velocidade de propagação da radiação eletromagnética no vácuo é igual à velocidade da luz, em outros meios essa velocidade é menor.

As características das ondas eletromagnéticas do ponto de vista da teoria das oscilações e dos conceitos da eletrodinâmica são a presença de três vetores mutuamente perpendiculares: o vetor de onda, o vetor de intensidade de campo elétrico E e o vetor de intensidade de campo magnético H.

As ondas eletromagnéticas são ondas transversais (ondas de cisalhamento), nas quais os vetores de intensidade do campo elétrico e magnético oscilam perpendicularmente à direção de propagação da onda, mas diferem significativamente das ondas na água e do som, pois podem ser transmitidas de uma fonte para uma fonte. receptor nesse número e através de vácuo.

Comum a todos os tipos de radiação é a velocidade de sua propagação no vácuo, igual a 300.000.000 metros por segundo.

A radiação eletromagnética é caracterizada pela frequência de oscilações, mostrando o número de ciclos completos de oscilações por segundo, ou pelo comprimento de onda, ou seja, a distância sobre a qual a radiação se propaga durante uma oscilação (por um período de oscilação).

A frequência de oscilação (f), o comprimento de onda (l) e a velocidade de propagação da radiação (c) estão interligados pela relação:

A radiação eletromagnética é geralmente dividida em faixas de frequência. Não há transições nítidas entre os intervalos, às vezes eles se sobrepõem e os limites entre eles são condicionais. Como a velocidade de propagação da radiação é constante, a frequência de suas oscilações está estritamente relacionada ao comprimento de onda no vácuo.

As ondas de rádio ultracurtas são geralmente divididas em metro, decímetro, centímetro, milímetro e submilímetro ou micrômetro. Ondas com comprimento l menor que 1 m (frequência maior que 300 MHz) também são comumente chamadas de micro-ondas ou micro-ondas.

A radiação infravermelha é a radiação eletromagnética que ocupa a região espectral entre a extremidade vermelha da luz visível (com comprimento de onda de 0,74 mícron) e a radiação de micro-ondas (1-2 mm).

A radiação infravermelha ocupa a maior parte do espectro óptico. A radiação infravermelha também é chamada de radiação "térmica", pois todos os corpos, sólidos e líquidos, aquecidos a uma certa temperatura, irradiam energia no espectro infravermelho. Neste caso, os comprimentos de onda emitidos pelo corpo dependem da temperatura de aquecimento: quanto maior a temperatura, menor o comprimento de onda e maior a intensidade da radiação. O espectro de radiação de um corpo absolutamente negro em temperaturas relativamente baixas (até vários milhares de Kelvin) situa-se principalmente nesta faixa.

A luz visível é uma combinação de sete cores primárias: vermelho, laranja, amarelo, verde, ciano, índigo e violeta. Antes as regiões vermelhas do espectro na faixa óptica são infravermelhas e atrás do violeta - ultravioleta. Mas não infravermelho, não ultravioleta não são visíveis ao olho humano.

A radiação visível, infravermelha e ultravioleta constitui a chamada região óptica do espectro no sentido mais amplo da palavra. A fonte mais famosa de radiação óptica é o Sol. Sua superfície (fotosfera) é aquecida a uma temperatura de 6.000 graus e brilha com uma luz amarela brilhante. Esta seção do espectro da radiação eletromagnética é percebida diretamente pelos nossos sentidos.

A radiação na faixa óptica ocorre quando os corpos são aquecidos (a radiação infravermelha também é chamada de radiação térmica) devido ao movimento térmico de átomos e moléculas. Quanto mais quente o corpo, maior a frequência de sua radiação. Com um certo aquecimento, o corpo começa a brilhar na faixa visível (incandescência), primeiro vermelho, depois amarelo e assim por diante. Por outro lado, a radiação do espectro óptico tem um efeito térmico sobre os corpos.

Além da radiação térmica, reações químicas e biológicas podem servir como fonte e receptora de radiação óptica. Uma das reações químicas mais famosas, que é o receptor de radiação óptica, é usada na fotografia.

Vigas duras. Os limites das regiões de raios-x e radiação gama podem ser determinados apenas de forma muito condicional. Para uma orientação geral, pode-se supor que a energia dos quanta de raios X está na faixa de 20 eV - 0,1 MeV, e a energia dos quanta gama é superior a 0,1 MeV.

Radiação ultravioleta (ultravioleta, UV, UV) - radiação eletromagnética, ocupando a faixa entre a radiação visível e a radiação de raios X (380 - 10 nm, 7,9x1014 - 3x1016 Hz). O alcance é dividido condicionalmente em próximo (380-200 nm) e distante, ou ultravioleta a vácuo (200-10 nm), este último assim chamado por ser intensamente absorvido pela atmosfera e estudado apenas por aparelhos a vácuo.

A radiação ultravioleta de onda longa tem relativamente pouca atividade fotobiológica, mas pode causar pigmentação da pele humana e tem um efeito positivo no corpo. A radiação desta subfaixa é capaz de causar a luminescência de certas substâncias, por isso é utilizada para a análise luminescente da composição química de produtos.

A radiação ultravioleta de onda média tem um efeito tônico e terapêutico nos organismos vivos. É capaz de causar eritema e queimaduras solares, convertendo a vitamina D necessária para o crescimento e desenvolvimento em uma forma assimilável no organismo dos animais, e tem um poderoso efeito anti-raquitismo. A radiação desta subfaixa é prejudicial para a maioria das plantas.

O tratamento ultravioleta de ondas curtas tem efeito bactericida, por isso é amplamente utilizado para desinfecção de água e ar, desinfecção e esterilização de diversos equipamentos e utensílios.

A principal fonte natural de radiação ultravioleta na Terra é o Sol. A proporção da intensidade de radiação UV-A para UV-B, a quantidade total de raios ultravioleta que atingem a superfície da Terra, depende de vários fatores.

As fontes artificiais de radiação ultravioleta são diversas. Hoje, as fontes artificiais de radiação ultravioleta são amplamente utilizadas na medicina, instituições preventivas, sanitárias e higiênicas, agricultura, etc. oportunidades significativamente maiores são oferecidas do que quando se usa radiação ultravioleta natural.

O físico Roentgen descobriu a radiação de comprimento de onda ainda mais curto. Sem pensar duas vezes, esses raios receberam o nome do próprio Roentgen. Com bom poder de penetração, a radiação de raios X encontrou aplicação na medicina e na cristalografia. Como você provavelmente já ouviu falar, os raios X são novamente prejudiciais aos organismos vivos. E a atmosfera da Terra, por causa de sua percepção, que acabamos de mencionar, não é um obstáculo para eles. Somos resgatados pela magnetosfera da Terra. Atrasa muitas radiações perigosas do espaço. Os comprimentos de onda dos feixes de raios X estão entre 0,1 A e 100 A.

Os raios gama têm os comprimentos de onda mais curtos (menos de 0,1 A). Este é o tipo mais perigoso de radioatividade, a radiação eletromagnética mais perigosa. A energia dos fótons dos raios gama é muito alta, e sua emissão ocorre durante alguns processos dentro dos núcleos dos átomos. Um exemplo de tal processo pode ser a aniquilação - a aniquilação mútua de uma partícula e uma antipartícula com a transformação de sua massa em energia. Registrado, de tempos em tempos, misteriosos flashes de raios gama no céu ainda não foram explicados pelos astrônomos. É claro que a energia do fenômeno de produção de flash é simplesmente enorme. De acordo com algumas estimativas, pelos segundos que esse flash dura, ele irradia mais energia do que o resto do Universo. A radiação gama não é transmitida à Terra por sua magnetosfera.

Existem vários tipos de radiação eletromagnética, variando de ondas de rádio a raios gama. Raios eletromagnéticos de todos os tipos se propagam no vácuo à velocidade da luz e diferem uns dos outros apenas em seus comprimentos de onda.

espectroscopia de 1859

Equações de Maxwell de 1864

1864 ALCANCE

RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA

radiação de 1900

corpo negro

Após o advento das equações de Maxwell, ficou claro que elas preveem a existência de um fenômeno natural desconhecido pela ciência - as ondas eletromagnéticas transversais, que são oscilações de campos elétricos e magnéticos interligados que se propagam no espaço à velocidade da luz. O próprio James Clark Maxwell foi o primeiro a apontar para a comunidade científica essa consequência do sistema de equações que derivou. Nessa refração, a velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas no vácuo acabou sendo uma constante universal tão importante e fundamental que foi designada por uma letra separada c, em contraste com todas as outras velocidades, geralmente denotadas pela letra v.

Tendo feito essa descoberta, Maxwell imediatamente determinou que a luz visível é "apenas" uma variedade de ondas eletromagnéticas. Naquela época, os comprimentos de onda da luz na parte visível do espectro eram conhecidos - de 400 nm (raios violetas) a 800 nm (raios vermelhos). (Um nanômetro é uma unidade de comprimento igual a um bilionésimo de metro, que é usado principalmente em física atômica e de raios; 1 nm = 10 -9 m.) Todas as cores do arco-íris correspondem a diferentes comprimentos de onda que se encontram dentro desses mesmos limites estreitos. No entanto, as equações de Maxwell não continham restrições sobre a possível faixa de comprimentos de onda eletromagnéticos. Quando ficou claro que devem existir ondas eletromagnéticas de comprimentos muito diferentes, de fato, uma comparação foi feita imediatamente sobre o fato de o olho humano distinguir uma faixa tão estreita de seus comprimentos e frequências: uma pessoa foi comparada a um ouvinte de um concerto sinfônico, cuja audição é capaz de captar apenas uma parte do violino, não distinguindo todos os outros sons.

Logo após a previsão de Maxwell da existência de ondas eletromagnéticas em outras faixas do espectro, uma série de descobertas se seguiram, confirmando sua exatidão. As ondas de rádio foram as primeiras a serem descobertas em 1888 pelo físico alemão Heinrich Hertz (1857-1894). A única diferença entre as ondas de rádio e a luz é que as ondas de rádio podem variar em comprimento de alguns decímetros a milhares de quilômetros. De acordo com a teoria de Maxwell, a causa das ondas eletromagnéticas é o movimento acelerado de cargas elétricas. As oscilações de elétrons sob a influência de uma tensão elétrica alternada na antena de um transmissor de rádio criam ondas eletromagnéticas que se propagam na atmosfera terrestre. Todos os outros tipos de ondas eletromagnéticas também surgem como resultado de vários tipos de movimento acelerado de cargas elétricas.

Assim como as ondas de luz, as ondas de rádio podem viajar longas distâncias através da atmosfera terrestre sem praticamente nenhuma perda, tornando-as as transportadoras mais úteis de informações codificadas. Já no início de 1894 - pouco mais de cinco anos após a descoberta das ondas de rádio - o físico italiano Gul-elmo Marconi (1874-1937) projetou

10" 10" 10* 10" 1

10 10* 10*

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

- Raio X de 10""

raios - 10 -i*

- 10""

- 10"

- 1(G"

- 1<Г"

raios gama

As ondas eletromagnéticas formam um espectro contínuo de comprimentos de onda e energias (frequências), subdivididos em faixas condicionais - de ondas de rádio a raios gama

o primeiro telégrafo sem fio em funcionamento - o protótipo do rádio moderno - pelo qual recebeu o Prêmio Nobel em 1909.

Depois que a existência de ondas eletromagnéticas fora do espectro visível, prevista pelas equações de Maxwell, foi confirmada experimentalmente, os nichos restantes do espectro foram preenchidos muito rapidamente. Hoje, ondas eletromagnéticas de todas as faixas, sem exceção, são descobertas e quase todas encontram ampla e útil aplicação na ciência e na tecnologia. As frequências das ondas e as energias dos quanta correspondentes de radiação eletromagnética (ver barra constante) aumentam com a diminuição do comprimento de onda. A totalidade de todas as ondas eletromagnéticas forma o chamado espectro contínuo de radiação eletromagnética. É subdividido nas seguintes faixas (em ordem crescente de frequência e decrescente comprimento de onda):

ondas de rádio

Como já observado, as ondas de rádio podem variar significativamente em comprimento - de alguns centímetros a centenas e até milhares de quilômetros, o que é comparável ao raio do globo (cerca de 6.400 km). Ondas de todas as bandas de rádio são amplamente utilizadas na tecnologia - ondas decimétricas e ultracurtas são usadas para transmissão de televisão e rádio nas ondas ultracurtas de frequência modulada (VHF / BYU), proporcionando recepção de sinal de alta qualidade dentro da zona de propagação direta de ondas. As ondas de rádio do alcance do metro e do quilômetro são usadas para transmissão e comunicação de rádio a longas distâncias usando modulação de amplitude (AM), que, embora às custas da qualidade do sinal, garante sua transmissão em distâncias arbitrariamente longas dentro da Terra devido à reflexão de ondas da ionosfera do planeta. No entanto, hoje este tipo de comunicação está se tornando coisa do passado devido ao desenvolvimento das comunicações via satélite. Ondas da faixa do decímetro não podem contornar o horizonte da Terra como as ondas do metro, o que limita a área de recepção a uma área de propagação direta, que, dependendo da altura da antena e da potência do transmissor, varia de várias a várias dezenas de quilômetros . E aqui os repetidores de satélite vêm em socorro, assumindo o papel de refletores de ondas de rádio, que a ionosfera desempenha em relação às ondas do medidor.

Microondas

Microondas e ondas de rádio na faixa de micro-ondas (SHF) têm um comprimento de 300 mm a 1 mm. Ondas de centímetros, como ondas de rádio decímetros e metros, praticamente não são absorvidas pela atmosfera e, portanto, são amplamente utilizadas em satélites.

kovoy e comunicação celular e outros sistemas de telecomunicações. O tamanho de uma antena parabólica típica é exatamente igual a vários comprimentos de onda de tais ondas.

As micro-ondas mais curtas também têm muitas aplicações na indústria e em casa. Basta mencionar os fornos de micro-ondas, que hoje estão equipados com padarias industriais e cozinhas domésticas. O funcionamento de um forno de micro-ondas é baseado na rápida rotação de elétrons em um dispositivo chamado klystron. Como resultado, os elétrons emitem micro-ondas eletromagnéticas de uma certa frequência, nas quais são facilmente absorvidos pelas moléculas de água. Quando você coloca comida no micro-ondas, as moléculas de água na comida absorvem a energia das micro-ondas, se movem mais rápido e, assim, aquecem a comida. Em outras palavras, ao contrário de um forno ou forno convencional, onde os alimentos são aquecidos por fora, um forno de micro-ondas aquece por dentro.

raios infravermelhos

Esta parte do espectro eletromagnético inclui radiação com comprimento de onda de 1 milímetro a oito mil diâmetros atômicos (cerca de 800 nm). Uma pessoa sente os raios desta parte do espectro diretamente com a pele - como calor. Se você esticar a mão na direção de um fogo ou de um objeto incandescente e sentir o calor que emana dele, perceberá a radiação infravermelha como calor. Alguns animais (por exemplo, víboras escavadoras) têm até órgãos sensoriais que lhes permitem localizar presas de sangue quente por radiação infravermelha de seu corpo.

Como a maioria dos objetos na superfície da Terra emite energia na faixa de comprimento de onda do infravermelho, os detectores infravermelhos desempenham um papel importante nas modernas tecnologias de detecção. As oculares infravermelhas dos dispositivos de visão noturna permitem que as pessoas "vejam no escuro", e com sua ajuda é possível detectar não apenas pessoas, mas também equipamentos e estruturas que aqueceram durante o dia e emitem seu calor para o ambiente em noite na forma de raios infravermelhos. Os detectores infravermelhos são amplamente utilizados por serviços de resgate, por exemplo, para detectar pessoas vivas sob escombros após terremotos ou outros desastres naturais e causados pelo homem.

luz visível

Como já mencionado, os comprimentos de onda das ondas eletromagnéticas na faixa da luz visível variam de oito a quatro mil diâmetros atômicos (800-400 nm). O olho humano é uma ferramenta ideal para registrar e analisar ondas eletromagnéticas nesta faixa. Isto é devido a duas razões. Primeiro, como observado, as ondas da parte visível do espectro se propagam praticamente sem impedimentos em uma atmosfera que lhes é transparente. Em segundo lugar, a temperatura da superfície do Sol (cerca de 5000°C) é tal que o pico da energia solar está na parte visível do espectro. Assim, nossa principal fonte de energia emite uma enorme quantidade de energia na faixa de luz visível, e o ambiente ao nosso redor é amplamente transparente a essa radiação. Não é de surpreender, portanto, que o olho humano no processo de evolução tenha se formado de forma a captar e reconhecer essa parte específica do espectro das ondas eletromagnéticas.

Quero enfatizar mais uma vez que não há nada de especial do ponto de vista físico na faixa de raios eletromagnéticos visíveis. É apenas uma faixa estreita em um amplo espectro de ondas emitidas (veja a figura). Para nós, é tão importante apenas na medida em que o cérebro humano está equipado com uma ferramenta para detectar e analisar ondas eletromagnéticas nesta parte específica do espectro.

Raios ultravioleta

Os raios ultravioleta incluem radiação eletromagnética com comprimento de onda de vários milhares a vários diâmetros atômicos (400-10 nm). Nesta parte do espectro, a radiação começa a afetar a atividade vital dos organismos vivos. Os raios ultravioleta suaves no espectro do sol (com comprimentos de onda próximos da parte visível do espectro), por exemplo, causam bronzeamento em doses moderadas e queimaduras graves em doses excessivas. O ultravioleta duro (ondas curtas) é prejudicial às células biológicas e, portanto, é usado, em particular, na medicina para esterilizar instrumentos cirúrgicos e equipamentos médicos, matando todos os microorganismos em sua superfície.

Toda a vida na Terra é protegida dos efeitos nocivos da radiação ultravioleta forte pela camada de ozônio da atmosfera terrestre, que absorve a maior parte dos raios ultravioleta duros no espectro da radiação solar (veja o buraco de ozônio). Se não fosse por esse escudo natural, a vida na Terra dificilmente teria vindo das águas dos oceanos para pousar. No entanto, apesar da camada protetora de ozônio, alguns dos fortes raios ultravioleta atingem a superfície da Terra e podem causar câncer de pele, especialmente em pessoas naturalmente propensas à palidez e que não se bronzeiam bem ao sol.

raios X

A radiação na faixa de comprimento de onda de vários diâmetros atômicos a várias centenas de diâmetros do núcleo atômico é chamada de raios X. Os raios X penetram nos tecidos moles do corpo e, portanto, são indispensáveis no diagnóstico médico.

marcação. Como no caso das ondas de rádio, o intervalo de tempo entre sua descoberta em 1895 e o início da aplicação prática, marcado pelo recebimento da primeira radiografia em um dos hospitais parisienses, foi uma questão de anos. (É interessante notar que os jornais parisienses da época estavam tão absortos na ideia de que os raios X podiam penetrar nas roupas que não relataram praticamente nada sobre suas aplicações médicas únicas.)

raios gama

Os raios mais curtos em comprimento de onda e os mais altos em frequência e energia no espectro eletromagnético são os raios y (raios gama). Eles consistem em fótons de energia ultra-alta e são usados hoje em oncologia para tratar tumores cancerígenos (ou melhor, para matar células cancerígenas). No entanto, seu efeito sobre as células vivas é tão prejudicial que deve-se tomar extremo cuidado para não prejudicar os tecidos e órgãos saudáveis circundantes.

Em conclusão, é importante enfatizar mais uma vez que, embora todos os tipos de radiação eletromagnética descritos acima se manifestem externamente de maneiras diferentes, em essência são gêmeos. Todas as ondas eletromagnéticas em qualquer parte do espectro são oscilações transversais de campos elétricos e magnéticos que se propagam no vácuo ou em um meio, todas elas se propagam no vácuo na velocidade da luz c e diferem umas das outras apenas em seu comprimento de onda e, como resultado , na energia que carregam. Resta apenas acrescentar que os limites dos intervalos que nomeei são de natureza bastante arbitrária (e em outros livros você provavelmente encontrará valores ligeiramente diferentes dos comprimentos de onda do limite). Em particular, a radiação de micro-ondas com comprimentos de onda longos é muitas vezes e corretamente referida como ondas de rádio de micro-ondas. Não há limites claros entre raios-X duros e raios-X suaves, e entre raios-X duros e radiação gama suave.

Espectroscopia

A presença de átomos de elementos químicos em uma substância pode ser identificada pela presença de linhas características no espectro de emissão ou absorção

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