- วงดนตรี
- คลื่นวิทยุ
- เตาอบไมโครเวฟ
- อินฟราเรด
- มองเห็นได้
- อัลตราไวโอเลต
- รังสีเอกซ์
- รังสีแกมมา
- การประยุกต์ใช้งาน
- อ้างอิง
สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าประกอบด้วยการจัดสั่งทุกความยาวคลื่นของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งถือว่าคุ้มค่าในเชิงบวกใด ๆ โดยไม่มีข้อ จำกัด ใด ๆ แบ่งออกเป็น 7 ส่วน ได้แก่ แสงที่มองเห็นได้
เราคุ้นเคยกับความถี่ของแสงที่มองเห็นได้เมื่อเราเห็นรุ้งซึ่งแต่ละสีจะสอดคล้องกับความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน: สีแดงยาวที่สุดและสีม่วงสั้นที่สุด
สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า. โปรดทราบว่าความถี่ (และด้วยพลังงาน) จะเพิ่มขึ้นจากซ้ายไปขวาในโครงร่างนี้ André Oliva / โดเมนสาธารณะ
ช่วงแสงที่มองเห็นได้ใช้พื้นที่สั้นมากของสเปกตรัมเท่านั้น ส่วนอื่น ๆ ที่เรามองไม่เห็น ได้แก่ คลื่นวิทยุไมโครเวฟอินฟราเรดอัลตราไวโอเลตรังสีเอกซ์และรังสีแกมมา
พื้นที่เหล่านี้ไม่ได้ถูกค้นพบในเวลาเดียวกัน แต่ต่างเวลากัน ตัวอย่างเช่นการมีอยู่ของคลื่นวิทยุถูกทำนายไว้ในปี 1867 โดย James Clerk Maxwell และอีกหลายปีต่อมาในปี 1887 Heinrich Hertz ได้ผลิตคลื่นเหล่านี้เป็นครั้งแรกในห้องปฏิบัติการของเขาซึ่งเป็นสาเหตุที่เรียกว่าคลื่นเฮิร์ตเซียน
ทั้งหมดมีความสามารถในการโต้ตอบกับสสาร แต่ในรูปแบบที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับพลังงานที่มี ในทางกลับกันพื้นที่ต่างๆของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าไม่ได้ถูกกำหนดไว้อย่างชัดเจนเนื่องจากในความเป็นจริงขอบเขตนั้นคลุมเครือ
วงดนตรี
แถบสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า Tatoute และ Phrood / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)
ขอบเขตระหว่างบริเวณต่างๆของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าค่อนข้างคลุมเครือ สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่การแบ่งตามธรรมชาติในความเป็นจริงสเปกตรัมเป็นความต่อเนื่อง
อย่างไรก็ตามการแยกออกเป็นแถบหรือโซนทำหน้าที่ในการกำหนดลักษณะสเปกตรัมตามคุณสมบัติของมันอย่างสะดวก เราจะเริ่มคำอธิบายของเราด้วยคลื่นวิทยุซึ่งความยาวคลื่นยาวกว่า
คลื่นวิทยุ
ความถี่ต่ำสุดมีช่วงประมาณ 10 4เฮิรตซ์ซึ่งจะสอดคล้องกับความยาวคลื่นที่ยาวที่สุดโดยทั่วไปจะเป็นขนาดของอาคาร AM, FM และวิทยุของประชาชนใช้คลื่นในช่วงนี้เช่นเดียวกับการออกอากาศทางโทรทัศน์ VHF และ UHF
เพื่อวัตถุประสงค์ในการสื่อสารคลื่นวิทยุถูกใช้เป็นครั้งแรกในราวปี พ.ศ. 2433 เมื่อ Guglielmo Marconi ประดิษฐ์วิทยุ
เนื่องจากความถี่ของคลื่นวิทยุต่ำลงจึงไม่มีผลต่อการแตกตัวเป็นไอออนในสสาร ซึ่งหมายความว่าคลื่นวิทยุขาดพลังงานเพียงพอที่จะขับอิเล็กตรอนออกจากโมเลกุล แต่จะเพิ่มอุณหภูมิของวัตถุโดยการเพิ่มการสั่นสะเทือนของโมเลกุล
เตาอบไมโครเวฟ
ความยาวคลื่นของไมโครเวฟอยู่ในลำดับเซนติเมตรและ Heinrich Hertz ตรวจพบเป็นครั้งแรก
พวกเขามีพลังงานเพียงพอที่จะให้ความร้อนแก่อาหารซึ่งมีน้ำอยู่ในระดับมากหรือน้อย น้ำเป็นโมเลกุลที่มีขั้วซึ่งหมายความว่าแม้ว่าจะเป็นกลางทางไฟฟ้า แต่ประจุลบและประจุบวกจะแยกออกจากกันเล็กน้อยจนกลายเป็นไดโพลไฟฟ้า
เมื่อไมโครเวฟซึ่งเป็นสนามแม่เหล็กไฟฟ้ากระทบกับไดโพลพวกมันจะสร้างแรงบิดที่ทำให้มันหมุนเพื่อให้มันสอดคล้องกับสนาม การเคลื่อนไหวจะแปลเป็นพลังงานที่แพร่กระจายผ่านอาหารและมีผลทำให้มันร้อนขึ้น
อินฟราเรด
ส่วนหนึ่งของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้านี้ถูกค้นพบโดยวิลเลียมเฮอร์เชลในช่วงต้นศตวรรษที่ 19 และมีความถี่ต่ำกว่าแสงที่มองเห็นได้ แต่สูงกว่าไมโครเวฟ
ความยาวคลื่นของสเปกตรัมอินฟราเรด (ด้านล่างสีแดง) เปรียบได้กับปลายเข็มดังนั้นจึงเป็นรังสีที่มีพลังมากกว่าไมโครเวฟ
รังสีดวงอาทิตย์ส่วนใหญ่มาที่ความถี่เหล่านี้ วัตถุใด ๆ จะปล่อยรังสีอินฟราเรดจำนวนหนึ่งออกมาโดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้ามันร้อนเช่นเตาในครัวและสัตว์เลือดอุ่น มนุษย์มองไม่เห็น แต่นักล่าบางคนแยกแยะการปล่อยอินฟราเรดออกจากเหยื่อทำให้พวกเขาได้เปรียบในการล่าสัตว์
มองเห็นได้
เป็นส่วนหนึ่งของสเปกตรัมที่เราสามารถตรวจจับได้ด้วยตาของเราระหว่าง 400 ถึง 700 นาโนเมตร (1 นาโนเมตรตัวย่อนาโนเมตรคือ 1 × 10 -9เมตร) ของความยาวคลื่น
แสงสีขาวมีส่วนผสมของความยาวคลื่นทั้งหมดซึ่งเราสามารถมองเห็นแยกกันได้เมื่อผ่านปริซึม บางครั้งเม็ดฝนในก้อนเมฆก็มีพฤติกรรมเหมือนปริซึมดังนั้นเราจึงสามารถเห็นสีของรุ้งได้
สีของรุ้งแสดงถึงความยาวคลื่นของแสงที่มองเห็นได้แตกต่างกัน ที่มา: Pixabay
ความยาวคลื่นของสีที่เราเห็นในหน่วยนาโนเมตรคือ:
- แดง: 700–620
- สีส้ม: 620–600
- สีเหลือง: 600–580
- สีเขียว: 580–490
- น้ำเงิน: 490–450
- ไวโอเล็ต: 450–400
อัลตราไวโอเลต
เป็นบริเวณที่มีพลังมากกว่าแสงที่มองเห็นได้โดยมีความยาวคลื่นมากกว่าสีม่วงนั่นคือมากกว่า 450 นาโนเมตร
เรามองไม่เห็น แต่รังสีที่มาจากดวงอาทิตย์มีมาก และเนื่องจากมีพลังงานสูงกว่าส่วนที่มองเห็นได้รังสีนี้จึงมีปฏิสัมพันธ์กับสสารมากขึ้นทำให้เกิดความเสียหายต่อโมเลกุลที่มีความสำคัญทางชีววิทยาจำนวนมาก
รังสีอัลตราไวโอเลตถูกค้นพบไม่นานหลังจากรังสีอินฟราเรดแม้ว่าในตอนแรกจะถูกเรียกว่า "รังสีเคมี" เนื่องจากทำปฏิกิริยากับสารเช่นซิลเวอร์คลอไรด์
รังสีเอกซ์
พวกเขาถูกค้นพบโดย Wilhelm Roentgen ในปีพ. ศ. 2438 ขณะทดลองเร่งอิเล็กตรอน (รังสีแคโทด) พุ่งไปที่เป้าหมาย ไม่สามารถอธิบายได้ว่ามาจากไหนเขาเรียกพวกมันว่ารังสีเอกซ์
เป็นรังสีพลังสูงที่มีความยาวคลื่นเทียบได้กับขนาดของอะตอมโดยสามารถผ่านวัตถุทึบแสงและสร้างภาพได้เช่นเดียวกับรังสีเอกซ์
ภาพรังสีจะได้รับโดยใช้รังสีเอกซ์: ที่มา: Pixabay
เนื่องจากมีพลังงานมากขึ้นพวกมันสามารถโต้ตอบกับสสารได้โดยการดึงอิเล็กตรอนออกจากโมเลกุลจึงเป็นที่รู้จักในชื่อของรังสีไอออไนซ์
รังสีแกมมา
นี่คือการแผ่รังสีที่มีพลังมากที่สุดโดยมีความยาวคลื่นตามลำดับของนิวเคลียสของอะตอม เกิดขึ้นบ่อยครั้งในธรรมชาติเนื่องจากมีการปลดปล่อยธาตุกัมมันตภาพรังสีเมื่อสลายตัวไปเป็นนิวเคลียสที่เสถียรกว่า
ในจักรวาลมีแหล่งที่มาของรังสีแกมมาในการระเบิดของซูเปอร์โนวาเช่นเดียวกับวัตถุลึกลับซึ่ง ได้แก่ พัลซาร์หลุมดำและดาวนิวตรอน
ชั้นบรรยากาศของโลกปกป้องโลกจากการแผ่รังสีที่ก่อให้เกิดไอออนสูงเหล่านี้ที่มาจากจักรวาลและเนื่องจากพลังงานสูงจึงมีผลกระทบที่เป็นอันตรายต่อเนื้อเยื่อทางชีววิทยา
การประยุกต์ใช้งาน
- คลื่นวิทยุหรือความถี่วิทยุถูกใช้ในการสื่อสารโทรคมนาคมเนื่องจากมีความสามารถในการขนส่งข้อมูล นอกจากนี้เพื่อวัตถุประสงค์ในการรักษาเนื้อเยื่อที่อบอุ่นและปรับปรุงผิว
- ในการรับภาพเรโซแนนซ์แม่เหล็กจำเป็นต้องใช้คลื่นวิทยุ ในทางดาราศาสตร์กล้องโทรทรรศน์วิทยุใช้เพื่อศึกษาโครงสร้างของวัตถุท้องฟ้า
- โทรศัพท์มือถือและโทรทัศน์ดาวเทียมเป็นแอพพลิเคชั่นไมโครเวฟสองตัว เรดาร์เป็นอีกหนึ่งแอปพลิเคชันที่สำคัญ นอกจากนี้จักรวาลทั้งหมดยังจมอยู่ในพื้นหลังของรังสีไมโครเวฟที่มาจากบิ๊กแบงซึ่งการตรวจจับรังสีพื้นหลังดังกล่าวเป็นข้อพิสูจน์ที่ดีที่สุดสำหรับทฤษฎีนี้
เรดาร์จะปล่อยพัลส์ไปยังวัตถุซึ่งจะกระจายพลังงานไปทุกทิศทาง แต่ส่วนหนึ่งของมันจะสะท้อนออกมาซึ่งนำข้อมูลเกี่ยวกับตำแหน่งของวัตถุ ที่มา: Wikimedia Commons
- แสงที่มองเห็นเป็นสิ่งจำเป็นเนื่องจากช่วยให้เราสามารถโต้ตอบกับสภาพแวดล้อมของเราได้อย่างมีประสิทธิภาพ
- รังสีเอกซ์มีการใช้งานหลายอย่างเป็นเครื่องมือวินิจฉัยทางการแพทย์และในระดับวัสดุศาสตร์เพื่อกำหนดลักษณะของสารหลายชนิด
- การฉายรังสีแกมมาจากแหล่งต่าง ๆ ใช้เป็นยารักษามะเร็งเช่นเดียวกับการฆ่าเชื้อในอาหาร
อ้างอิง
- Giambattista, A. 2010. ฟิสิกส์. ฉบับที่สอง McGraw Hill
- Giancoli, D. 2006. Physics: Principles with Applications. 6 Ed Prentice Hall
- Rex, A. 2011. ความรู้พื้นฐานทางฟิสิกส์. เพียร์สัน
- Serway, R. 2019. Physics for Science and Engineering. วันที่ 10 ฉบับ เล่ม 2. Cengage.
- Shipman, J. 2009. An Introduction to Physical Science. ฉบับที่สิบสอง. Brooks / Cole, Cengage Editions