Электромагнитный спектр    

    Электромагнитный спектрЭлектромагнитный спектр включает и другие (кроме видимых) длины волн, которые невидимы для глаза человека. Инфракрасное излучение, видимый свет и ультрафиолетовое излучение являются составными частями одного электромагнитного спектра. Все они являются поперечными волнами, распространяющимися в вакууме со скоростью света с = 3х108 мс-1.

    В отличие от продольных звуковых волн, для передачи которых должна присутствовать материальная среда, электромагнитные волны могут распространяться и в среде, и в вакууме. Электромагнитные волны характеризуются их различными частотами (или длинами волн). Ультрафиолетовое излучение имеет большую частоту, чем видимый свет, а инфракрасное - меньшую. Поскольку c = fλ, т. е. скорость = частота х длина волны, то, следовательно, ультрафиолетовое излучение имеет более короткую длину волны, чем видимый свет, в то время как длина волны инфракрасного излучения больше длины волны видимого света.

    Исследование. Обнаружить инфракрасное и ультрафиолетовое излучения

    Провести это исследование можно с использованием очень мощного (интенсивного) источника света, такого, как угольная дуга или кварцево-иодистая лампа, и призмы из каменной соли. Стеклянная призма не подходит в этом случае, потому что стекло поглощает инфракрасное и ультрафиолетовое излучения. Внимание: очень опасно смотреть прямо на угольную дугу или кварцево-иодистую лампу. В ходе этого исследования необходимо смотреть только на спектр, появляющийся на экране.

    Нужно, чтобы это исследование проводилось в полностью затемненной комнате. Установите источник света, призму и белый экран так, чтобы видимый спектр появился на экране. Поместите соответствующий детектор излучения в видимый спектр и отметьте «показание» на нем. Двигайте медленно детектор по направлению к красному краю спектра и затем в темный участок за красным краем, снимая показания в каждом из положений.

    Для инфракрасного излучения подходящими детекторами являются:

    1. термостолбик, соединенный с чувствительным гальванометром (микроамперметром), который регистрирует слабые токи, когда видимое излучение попадает на термостолбик;
    2. фототранзистор с батареей и гальванометром;
    3. зачерненная колба термометра, который показывает повышение температуры, когда на него попадает инфракрасное излучение.

    Увеличение в показании детектора, когда он помещен за красным краем спектра, показывает присутствие невидимого излучения, известного как инфракрасное.

    Смените детектор на такой, который регистрирует ультрафиолетовое излучение, а именно на один из следующих:

    1. на кусок фотопленки, которая темнеет, когда на нее падает ультрафиолетовый свет, или
    2. на кусок картона, покрытого фосфором или флюоресцентной краской, которые светятся при поглощении ультрафиолетового излучения.
    Обнаружение инфракрасного и ультрафиолетового излучение

    Снимайте показания по мере передвижения детектора из видимого спектра за его фиолетовый край.

     

    Видимый свет

     

    Очень узкая полоса излучения с длиной волн примерно от 7х10-7 м до 4 х10-7 м, т. е. от красного до фиолетового цветов, известна как видимый спектр. Он создается   пламенем или любым раскаленным предметом и может быть обнаружен глазом человека, фотопленкой, фотосопротивлением или фотоэлектрическим элементом.

     

    Инфракрасное излучение

     

    Полоса излучения с длиной волн примерно от 10-6 м до 5х10-3 м, характеризуемая теплотой, известна как инфракрасный участок спектра. Это тепловое излучение создается горячими телами, такими, как Солнце, электрические огни и печи, и может быть обнаружено термостолбиком, фототранзистором, зачерненной колбой чувствительного термометра или термохроматической (специальной теплочувствительной) бумагой.

     

    Радиоволны

     


    РадиоволныЗа инфракрасным участком находится широкая область длин волн примерно от 10-4 м до 5х104 м, известных как радиоволны. Эта область может быть подразделена на особые типы волн, например микроволны, радарные и телевизионные волны. Радиоволны образуются электрическими колебаниями в цепях-контурах, имеющих катушку индуктивности и конденсатор, и они могут быть обнаружены диодами, включенными в соответственно настроенные цепи-контуры в приемнике.

    Так же как и световые волны, радиоволны (беспроводные) могут быть полностью внутренне отражены, например, слоем Кеннелли-Хевисайда в верхнем слое атмосферы Земли. Радиоволны могут отражаться от этого слоя и достигать мест, которые вследствие кривизны Земли были бы недостижимы для волн, распространяющихся непосредственно от передатчика. Телевизионные же волны с более короткой длиной волны полностью внутренне не отражаются слоем  Кеннелли-Хевисайда и поэтому могут передаваться вокруг земного шара только при помощи спутников.

    Фактически все электромагнитные волны могут испытывать полное внутреннее отражение при соответствующих обстоятельствах. Электрические волны очень большой длины, от 5х104 м до 108 м и больше, существуют за радиодиапазоном электромагнитного спектраю.

     

    Ультрафиолетовое излучение

     

    Как и следует из названия, ультрафиолетовое излучение находится непосредственно за фиолетовым краем видимого спектра и имеет длины волн в диапазоне 5х10-7 м — 5х10-9 м. Заметьте, что оно захватывает фиолетовый край видимого спектра. Это характерная черта «границы» между любой парой излучений, т. е. отсутствует четкое разделение между излучениями, как показано в таблице (электромагнитный спектр).

    Ультрафиолетовое излучение испускается такими объектами, как дуговая лампа с угольными электродами, электрическая искра, разрядная трубка, лампа с парами ртути, горячие тела и Солнце. Это излучение может быть обнаружено фотопленкой и возбуждаемым им свечением (флюоресценцией) некоторых минеральных солей. Ультрафиолетовое излучение Солнца вызывает загар тела (инфракрасное излучение Солнца дает эффект нагрева).

    Ультрафиолетовое излучение применяется в сторожевых устройствах, автоматических открывателях дверей и прилавков, для определения настоящего жемчуга и поддельных банкнот, для фотофиниша в гонках и выявления ценности почтовых марок, которые предварительно покрывают фосфоресцирующим веществом.

    Избыточное ультрафиолетовое излучение может причинить вред глазам и коже, поэтому будьте осторожны, применяя это излучение в лаборатории. Это предостережение касается также двух излучений - рентгеновского и гамма.

Copyright © 2011-2014  globalphysics.ru
All Rights Reserved