Електромагнетски спектар
Х-зраците и гама-зраците, како видливата светлина, се дел од електромагнетниот спектар или електромагнетниот бран спектар.
Ова значи целокупност на сите електромагнетни бранови од различни енергии. Спектарот е поделен на различни области за подобра диференцијација.
Оваа класификација е произволна и, од историски причини, се заснова на брановата должина во ниско-енергетскиот опсег. Во секој случај, опсезите на бранови должини на повеќе редови на големина со слични својства се сумираат во категории како што се светлина, радио бранови, итн. Исто така, може да се направи поделба според фреквенцијата или енергијата на индивидуалниот фотон (види подолу). Со многу кратки бранови должини, соодветно висока квантна енергија, класификацијата според енергијата е вообичаена.
Подредени според зголемената фреквенција и со тоа се намалува брановата должина, најдолгите бранови се наоѓаат на почетокот на спектарот, чии бранови должини се многу километри. На крајот има многу кратки бранови и затоа високоенергетски гама зраци, чија бранова должина се протега во атомски редослед на големина.
Конверзијата од брановата должина во фреквенцијата f се врши со едноставна формула, т.е. брзината на светлината (во соодветниот медиум) поделена со брановата должина.
На некој начин, електромагнетните бранови се однесуваат како прилив на честички наречени фотони. Овој пристап е неопходен со цел да се објаснат некои физички појави како што е фотоелектричниот ефект. Секој фотон носи енергија пропорционална на фреквенцијата. Константата е квантната акција на Планк. Енергијата се дава во џули (J) и електрони волти (eV).
Електромагнетните бранови се подредени во електромагнетниот спектар според брановата должина.
Најпознат и најпроучен пример за електромагнетен бран е видливата светлина. Тој претставува само мал дел од целиот спектар и, со исклучок на инфрацрвеното зрачење (топлина), е единствената област што може да ја согледаат луѓето без технички помагала.
На пониски фреквенции, енергијата на фотоните е прениска за да предизвика хемиски процеси. Lивите суштества не можат да реагираат на радиобранови со низок интензитет без технички помагала. Сепак, многу силното зрачење со оваа долга бранова должина има ефект на затоплување, бидејќи се апсорбира од ткивото.
Со светлината, фреквенцијата ја одредува бојата на светлината и не, како што често погрешно се претпоставува, брановата должина. Ова станува јасно кога некој ја набудува светлината во оптички погусти медиуми, каде што се шири со помала брзина од в. На фреквенцијата не влијае под преминот во оптички погусти медиуми и како резултат на тоа мора гласно да има помала бранова должина. Бидејќи бојата не се менува во медиумот, само фреквенцијата е карактеристична за бојата на светлината. Меѓутоа, од историски причини, брановата должина сè уште е дадена во спектрите како карактеристично својство на светлината. Оваа врска помеѓу бојата и брановата должина се применува само во вакуум (и при добра приближување во воздухот). Монохроматската светлина, т.е. светлината само со една бранова должина, секогаш има спектрална боја.
Мали количини на фотони со фреквенција под 4 · 1014 Hz (бранова должина над 0,7 µm и енергија под 1,7 eV; на сликата десно од видливата светлина, т.е. микробранови и радио бранови) не можат да предизвикаат хемиски реакции на молекулите што се јавуваат на собна температура се стабилни. Ова значи дека можете да влијаете само на водородните врски кои се значително послаби од обврзувачките сили во молекулата и кои постојат само за дел од секундата поради постојаното движење на атомите.
На повисоки фреквенции, сепак, започнува опсегот на јонизирачко зрачење (радиоактивност), во која еден фотон може да ги уништи молекулите. Овој ефект веќе се јавува со ултравиолетово зрачење и е одговорен за формирање на рак на кожата со прекумерно изложување на сонце.
Доколку енергијата на фотоните достигне или ја надмине енергијата на врзување на молекулата, секој фотон може да уништи молекула и може да се појават биолошки ефекти како што се забрзано стареење на кожата или рак на кожата. Енергијата на хемиско врзување на стабилните молекули е над околу 3 eV по врзувањето. Ако молекулите треба да се променат, фотоните мора да ја имаат барем оваа енергија, што одговара на виолетова светлина или зрачење со поголема фреквенција.
Фотоните од Х-зраците и гама-зраците имаат толку многу енергија што секој од нив може да уништи многу молекули и да јонизира атоми (од околу 5 еВ). Затоа се нарекува јонизирачко зрачење.
Голем број на фотони со фреквенции под 1014 Hz, на пример во микробранова печка, предизвикуваат општ влез на енергија и со тоа и зголемување на температурата. Како и секое друго предизвикано прегревање, ова може да ја промени структурата на биолошките молекули. Ова нема никаква врска со својствата на фотоните.
Извор: Горенаведениот опис делумно доаѓа од статијата на Википедија „Електромагнетни бранови“, лиценцирана под CC-BY-SA.