Arten elektromagnetischer Strahlung

Elektromagnetische Strahlung (elektromagnetische Wellen) – Störung elektrischer und magnetischer Felder, die sich im Weltraum ausbreiten.

Bereiche elektromagnetischer Strahlung

1 Radiowellen

2. Infrarot (thermisch)

3. Sichtbare Strahlung (optisch)

4. Ultraviolette Strahlung

5. Harte Strahlung

Als Hauptmerkmale elektromagnetischer Strahlung gelten Frequenz und Wellenlänge. Die Wellenlänge hängt von der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Strahlung ab. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Strahlung im Vakuum entspricht der Lichtgeschwindigkeit, in anderen Medien ist diese Geschwindigkeit kleiner.

Die Eigenschaften elektromagnetischer Wellen aus Sicht der Schwingungstheorie und der Konzepte der Elektrodynamik sind das Vorhandensein von drei zueinander senkrechten Vektoren: Vektorwelle, elektrischer Feldstärkevektor E und magnetischer Feldvektor H.

Spektrum elektromagnetischer Strahlung

Elektromagnetische Wellen – dabei handelt es sich um Transversalwellen (Scherwellen), bei denen die elektrischen und magnetischen Feldvektoren senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Wellen schwingen. Sie unterscheiden sich jedoch erheblich von Wellen auf dem Wasser und vom Schall dadurch, dass sie von der Quelle zur anderen übertragen werden können Empfänger, auch durch Vakuum.

Allen Arten von Strahlung ist gemeinsam, dass sie sich im Vakuum mit einer Geschwindigkeit von 300.000.000 Metern pro Sekunde ausbreiten.

Elektromagnetische Strahlung wird durch eine Schwingungsfrequenz charakterisiert, die die Anzahl vollständiger Schwingungszyklen pro Sekunde oder Wellenlänge angibt, d. h. die Distanz, die die Strahlung während einer Schwingung (über eine Schwingungsperiode) ausbreitet.

Die Schwingungsfrequenz (f), die Wellenlänge (λ) und die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Strahlung (c) stehen in einem Zusammenhang zueinander durch die Beziehung: c = f λ.

Elektromagnetische Strahlung wird üblicherweise in Frequenzbereiche unterteilt. Es gibt keine scharfen Übergänge zwischen den Bereichen, sie überlappen sich manchmal und die Grenzen zwischen ihnen sind willkürlich. Da die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Strahlung konstant ist, hängt die Frequenz ihrer Schwingungen eng von der Wellenlänge im Vakuum ab.

Ultrakurze Radiowellen werden üblicherweise in Meter, Dezimeter, Zentimeter, Millimeter und Submillimeter oder Mikrometer unterteilt. Wellen mit einer Länge λ von weniger als 1 m (Frequenz über 300 MHz) werden auch Mikrowellen oder Mikrowellenwellen genannt.

Infrarotstrahlung – elektromagnetische Strahlung, die den Spektralbereich zwischen dem roten Ende des sichtbaren Lichts (mit einer Wellenlänge von 0,74 Mikrometern) und der Mikrowellenstrahlung (1–2 mm) einnimmt.

Infrarotstrahlung nimmt den größten Teil des optischen Spektrums ein.Infrarotstrahlung wird auch „Wärmestrahlung“ genannt, da alle auf eine bestimmte Temperatur erhitzten Körper, ob fest oder flüssig, Energie im Infrarotspektrum abgeben. In diesem Fall hängen die vom Körper emittierten Wellenlängen von der Erwärmungstemperatur ab: Je höher die Temperatur, desto kürzer die Wellenlänge und desto höher die Emissionsintensität. Das Emissionsspektrum eines absolut schwarzen Körpers bei relativ niedrigen Temperaturen (bis zu einigen tausend Kelvin) liegt hauptsächlich in diesem Bereich.

Sichtbares Licht ist eine Kombination aus sieben Grundfarben: Rot, Orange, Gelb, Grün, Cyan, Blau und Violett. Aber weder Infrarot noch Ultraviolett sind für das menschliche Auge sichtbar.

Sichtbare, infrarote und ultraviolette Strahlung bilden im weitesten Sinne des Wortes das sogenannte optische Spektrum. Die bekannteste Quelle optischer Strahlung ist die Sonne. Seine Oberfläche (Photosphäre) wird auf eine Temperatur von 6000 Grad erhitzt und leuchtet in hellem gelbem Licht. Dieser Teil des Spektrums elektromagnetischer Strahlung wird direkt von unseren Sinnen wahrgenommen.

Strahlung im optischen Bereich entsteht, wenn Körper aufgrund der thermischen Bewegung von Atomen und Molekülen erhitzt werden (Infrarotstrahlung wird auch thermisch genannt). Je stärker sich der Körper erwärmt, desto höher ist die Frequenz seiner Strahlung. Bei etwas Erwärmung beginnt der Körper im sichtbaren Bereich zu leuchten (Glühlampen), zuerst rot, dann gelb usw. Umgekehrt hat Strahlung aus dem optischen Spektrum eine thermische Wirkung auf Körper.

In der Natur treffen wir am häufigsten auf Körper, die Licht einer komplexen spektralen Zusammensetzung ausstrahlen, die aus Strängen unterschiedlicher Länge besteht.Daher beeinflusst die Energie der sichtbaren Strahlung die lichtempfindlichen Elemente des Auges und verursacht ein anderes Gefühl. Dies liegt an der unterschiedlichen Empfindlichkeit des Auges. gegenüber Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge.

Sichtbarer Teil des Strahlungsflussspektrums

Neben Wärmestrahlung können auch chemische und biologische Reaktionen als Quellen und Empfänger optischer Strahlung dienen. Eine der bekanntesten chemischen Reaktionen, die als Empfänger optischer Strahlung dient, wird in der Fotografie genutzt.

Harte Strahlen... Die Grenzen des Röntgen- und Gammastrahlenbereichs lassen sich nur sehr grob bestimmen. Zur allgemeinen Orientierung kann man davon ausgehen, dass die Energie von Röntgenquanten im Bereich von 20 eV – 0,1 MeV liegt und die Energie von Gammaquanten mehr als 0,1 MeV beträgt.

Ultraviolette Strahlung (Ultraviolett, UV, UV) – elektromagnetische Strahlung im Bereich zwischen sichtbarer und Röntgenstrahlung (380 – 10 nm, 7,9 × 1014 – 3 × 1016 Hz). Der Bereich wird herkömmlicherweise in nahes (380–200 nm) und fernes oder Vakuum-Ultraviolett (200–10 nm) unterteilt. Letzteres wird so genannt, weil es von der Atmosphäre intensiv absorbiert wird und nur mit Vakuumgeräten untersucht wird.

Langwellige ultraviolette Strahlung hat eine relativ geringe photobiologische Aktivität, kann jedoch eine Pigmentierung der menschlichen Haut verursachen und wirkt sich positiv auf den Körper aus. Die Strahlung dieses Teilbereichs ist in der Lage, einige Stoffe zum Leuchten zu bringen, weshalb sie zur Lumineszenzanalyse der chemischen Zusammensetzung von Produkten eingesetzt wird.

Mittelwellige ultraviolette Strahlung hat eine tonisierende und therapeutische Wirkung auf lebende Organismen.Es ist in der Lage, Erytheme und Sonnenbrand zu verursachen, das für Wachstum und Entwicklung notwendige Vitamin D in eine resorbierbare Form im Körper von Tieren umzuwandeln und hat eine starke Anti-Rachitis-Wirkung. Strahlung in diesem Teilbereich ist für die meisten Pflanzen schädlich.

Behandlung mit kurzwelligem UV-Licht hat eine bakterizide Wirkung und wird daher häufig zur Wasser- und Luftdesinfektion, Desinfektion und Sterilisation verschiedener Geräte und Gefäße eingesetzt.

Die wichtigste natürliche Quelle ultravioletter Strahlung auf der Erde ist die Sonne. Das Verhältnis der Intensität von UV-A- und UV-B-Strahlung, also die Gesamtmenge der UV-Strahlen, die die Erdoberfläche erreicht, hängt von verschiedenen Faktoren ab.

Künstliche Quellen ultravioletter Strahlung sind vielfältig. Künstliche Quellen ultravioletter Strahlung werden heute häufig in der Medizin, in präventiven, sanitären und hygienischen Einrichtungen, in der Landwirtschaft usw. eingesetzt. Es ergeben sich deutlich größere Möglichkeiten als bei der Nutzung natürlicher ultravioletter Strahlung.