Elektromagnetické spektrum

382x382pixelůElektromagnetické spektrum (někdy zvané Maxwellova duha) je spektrum elektromagnetického záření, tedy stupnice rozdělující toto záření podle vlnové délky a odpovídající frekvence na jednotlivá záření specifických vlastností. Název „spektrum“ se původně vztahoval k barevnému spektru, které zahrnuje část elektromagnetického spektra viditelného lidským okem a které je vnímané jako jednotlivé barvy duhy.

Elektromagnetické záření o vlnové délce \lambda [m] (ve vakuu) má frekvenci f [Hz] a jemu připisovaný foton má energii E [J]. Vztah mezi nimi vyjadřují následující rovnice:

:\lambda = \frac{c}{f} \,\!, :E=hf \,\!,

kde c je rychlost světla (přibližně 2,998×108 m/s) a h = 6,6252×10−34 J·s = 4,1 μeV/GHz je Planckova konstanta.

Dělení

Přestože je dělení celkově přesné, může občas dojít k překryvům sousedních typů. Například některé záření gama může mít delší vlnovou délku než některé rentgenové záření. +more To je možné proto, že záření gama je jméno pro fotony vzniklé při jaderném štěpení a jiných jaderných procesech, zatímco rentgenové záření vzniká jako brzdné záření či charakteristické záření elektronu. Překryv tu tedy nastává proto, že paprsky určujeme dle původu a nikoli dle frekvence.

Rádiové vlny

Rádiové vlny jsou vyzařovány anténami jejichž délka je úměrná délce nosné vlny, takže jejich rozměry jsou v rozmezí milimetrů až stovek metrů; radiové vlny končí ve vzdálené IR oblasti (max. 300 GHz). +more Užívají se pro rozličné přenosy informací pomocí služeb jako jsou rádiové vysílání, televize, mobilní telefony, amatérské rádiové přenosy a mnoho dalších. Pro přenos informace se využívají analogové a digitální modulace.

Mikrovlny

Mikrovlny o frekvencích 3-300 GHz dělíme na SHF (3-30 GHz) a EHF (30-300 GHz). Mikrovlny jsou absorbovány molekulami tekutin, jež mají dipólový moment, zvláště vody; toho se využívá k ohřívání v mikrovlnné troubě. +more Mikrovlny se rovněž využívají pro bezdrátovou komunikaci zvanou Wi-Fi a pro vysílání satelitní televize.

Infračervené záření

Infračervené záření pokrývá frekvence 300 GHz až 400 THz (má vlnovou délku mezi 760 nm a 1 mm). Dále se dělí na blízkou IČ (near-IR), střední IČ (mid-IR), vzdálenou IČ (far-IR).

Viditelné světlo

Barva	Vlnová délka	Frekvence
červená	~ 625 až 750 nm	~ 480 až 405 THz
oranžová	~ 590 až 625 nm	~ 510 až 480 THz
žlutá	~ 565 až 590 nm	~ 530 až 510 THz
zelená	~ 520 až 565 nm	~ 580 až 530 THz
azurová	~ 500 až 520 nm	~ 600 až 580 THz
modrá	~ 430 až 500 nm	~ 700 až 600 THz
fialová	~ 380 až 430 nm	~ 790 až 700 THz

Viditelné světlo o vlnových délkách 400-800 nm je ta část spektra, na kterou je citlivé lidské oko. Viditelné světlo a blízké infračervené záření je absorbováno a emitováno elektrony v atomech a molekulách, když přecházejí mezi energetickými hladinami.

Tato část elektromagnetického spektra se také označuje jako světelné spektrum. Jednotlivé barvy, vyskytující se ve světelném spektru se nazývají spektrálními barvami a odpovídají jim určité intervaly vlnových délek elektromagnetického záření.

Ultrafialové záření

Ultrafialové záření (UV) o vlnových délkách 400-10 nm a frekvenci 1015-1017Hz. Fotony tohoto záření mají vysokou energii a mohou proto štěpit chemické vazby. +more Například chlor za běžných podmínek nereaguje s alkany. Po osvícení UV začne rychle reagovat, protože UV záření štěpí chemickou vazbu v molekule Cl2, která se rozpadá na extrémně reaktivní radikály. Ty pak reagují i s jinak víceméně inertními alkany.

Fotony UV záření mohou také poškodit zejména DNA, což může způsobit ve spojitosti s dalším poškozením závislosti na závažnosti postižení až prosté odumření poškozené buňky (tzv. nekrózu). +more Při méně závažném neopravitelném poškození pak spustí buď řízený zánik buňky (tzv. apoptóza), nebo nekontrolované množení poškozené buňky, tedy nádorové bujení. UV záření však může poškodit i další struktury a vyvolat tak zánět kůže, radiodermatitidu (tzv. „spálená kůže“).

Rentgenové záření

Femuru - Zlomenina krčku „Collum femoris“ a její osteosyntéza

Rentgenové záření (značeno také jako RTG) o vlnových délkách 10-0,1 nm a frekvenci 1017-1020 Hz. V praxi se využívá především schopnost pronikat celou řadou materiálů a jen slabě se v nich absorbovat. +more V lékařství se využívá především v diagnostice (skiagrafie, CT) a při operacích (např. CT při osteosyntéze), v průmyslu pak v defektoskopii. V rentgenovém spektru lze pozorovat i některé astronomicky zajímavé objekty, např. černé díry a neutronové hvězdy.

Gama záření

Záření gama vznikající při radioaktivních a jiných jaderných a subjaderných dějích (jako je například anihilace). Název vychází ze značení ionizujícího záření (ostatní druhy ionizujícího záření nejsou elektromagnetické povahy). +more Využívá se v neurochirurgii v přístroji Leksellův gama nůž.

Spektrum záření při interakci s látkou

Příklady spekter: a) spojité spektrum b) čárové (emisní) spektrum c) pásové spektrum d) absorpční čárové spektrum Při interakci elektromagnetického záření s látkou (při průchodu nebo odrazu) může dojít k pohlcení některých částí elektromagnetického spektra. +more Obdobně je možné (a časté), že určitý druh látky vyzařuje pouze určité části elektromagnetického spektra.

Spektrum obsahující vlnové délky v určitém rozsahu se označuje jako spojité spektrum. Příklad spojitého spektra lze získat rozkladem bílého světla. +more Rozkladem spojitého spektra získáme souvislý pás spektrálních barev.

Spektra atomů plynů často obsahují pouze sadu ostrých čar, mezi kterými se nachází tmavé (neosvětlené) pásy. Nazývají se čárová spektra. +more Spektrální čáry lze pozorovat při přechodech mezi energetickými hladinami atomů. Jednotlivé části čárového spektra získané jeho rozkladem se nazývají spektrální čáry.

Pokud spektrum obsahuje sadu širších pruhů, hovoří se o pásovém spektru. Pásy jsou tvořeny vzájemně se překrývajícími spektrálními čarami, které nelze vzájemně odlišit. +more Pásová spektra jsou obvykle pozorována u molekul.

Prvky v plynném stavu, zvláště jednoatomové, vytváří čárové spektrum. Plyny složené z molekul mají obvykle spektra pásová. +more Zdrojem spojitého spektra bývají žhavá pevná a kapalná tělesa.

Pokud záření vzniká v určité látce (např. v zahřáté kapalině), hovoří se o spektru emisním. +more Emisní spektra prvků a jednoduchých látek jsou obvykle tvořena sadou spektrálních čar na tmavém pozadí. Pokud pozorujeme spektrum, které vzniklo absorpcí (průchodem) bílého světla určitou látkou, pak mluvíme o spektru absorpčním. Absorpční spektrum dané látky je vlastně doplňkem jejího emisního spektra. Tam, kde se u absorpčního čárového spektra nachází tmavé pruhy, jsou u emisního spektra stejné látky spektrální čáry a naopak.

Interakce spektra s látkou využívá spektroskopie.

Související články

Spektroskop * Elektromagnetická spektroskopie * Elektromagnetické záření

Externí odkazy

https://web. archive. +moreorg/web/20090508163915/http://astro. u-strasbg. fr/~koppen/discharge/index. html Pěkné obrázky spektra prvků * http://physics. nist. gov/PhysRefData/ASD/lines_form. html Podrobný soupis všech spektrálních čar.

Kategorie:Elektromagnetické záření Kategorie:Energie Kategorie:Optika Kategorie:Fotochemie