SPEKTRUM ELEKTROMAGNETIK: CIRI, JALUR, APLIKASI - FIZIKAL - 2025

The spektrum elektromagnet terdiri daripada susunan mengarahkan semua panjang gelombang gelombang elektromagnet, yang menganggap apa-apa nilai positif, tanpa apa-apa sekatan. Ia dibahagikan kepada 7 bahagian, termasuk cahaya yang dapat dilihat.

Kita terbiasa dengan frekuensi cahaya yang dapat dilihat ketika kita melihat pelangi, di mana setiap warna sesuai dengan panjang gelombang yang berbeza: merah adalah terpanjang dan ungu terpendek.

Spektrum elektromagnetik. Perhatikan bahawa frekuensi (dan dengan itu tenaga) meningkat dari kiri ke kanan dalam skema ini. André Oliva / Domain awam

Julat cahaya yang kelihatan hanya menempati kawasan spektrum yang sangat pendek. Kawasan lain, yang tidak dapat kita lihat, adalah gelombang radio, gelombang mikro, inframerah, ultraviolet, sinar-X, dan sinar gamma.

Kawasan tersebut tidak ditemui pada waktu yang sama, tetapi pada waktu yang berlainan. Sebagai contoh, kewujudan gelombang radio diramalkan pada tahun 1867 oleh James Clerk Maxwell dan bertahun-tahun kemudian, pada tahun 1887, Heinrich Hertz menghasilkannya untuk pertama kalinya di makmalnya, itulah sebabnya mereka disebut gelombang Hertzian.

Semua mampu berinteraksi dengan jirim, tetapi dengan cara yang berbeza, bergantung pada tenaga yang mereka bawa. Sebaliknya, kawasan yang berlainan dari spektrum elektromagnetik tidak didefinisikan dengan tajam, kerana sebenarnya batas-batasnya kabur.

Jalur

Jalur spektrum elektromagnetik. Tatoute dan Phrood / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

Batas antara kawasan yang berlainan dari spektrum elektromagnetik agak kabur. Ini bukan pembahagian semula jadi, sebenarnya spektrum adalah satu kontinum.

Walau bagaimanapun, pemisahan ke dalam pita atau zon berfungsi untuk mencirikan spektrum dengan mudah mengikut sifatnya. Kami akan memulakan penerangan kami dengan gelombang radio, yang panjang gelombang lebih panjang.

Gelombang radio

Frekuensi terendah mempunyai julat sekitar 10 ⁴ Hz, yang pada gilirannya sesuai dengan panjang gelombang terpanjang, biasanya ukuran bangunan. AM, FM dan radio band rakyat menggunakan gelombang dalam rangkaian ini, serta siaran televisyen VHF dan UHF.

Untuk tujuan komunikasi, gelombang radio digunakan untuk pertama kalinya sekitar tahun 1890, ketika Guglielmo Marconi mencipta radio.

Oleh kerana frekuensi gelombang radio lebih rendah, ia tidak mempunyai kesan pengionan pada jirim. Ini bermaksud bahawa gelombang radio kekurangan tenaga yang cukup untuk mengeluarkan elektron dari molekul, tetapi gelombang udara meningkatkan suhu objek dengan meningkatkan getaran molekul.

Ketuhar gelombang mikro

Panjang gelombang gelombang mikro berada pada urutan sentimeter dan ia juga pertama kali dikesan oleh Heinrich Hertz.

Mereka mempunyai cukup tenaga untuk memanaskan makanan, yang pada tahap yang lebih besar atau lebih sedikit mengandungi air. Air adalah molekul polar, yang bermaksud bahawa walaupun ia elektrik elektrik, muatan negatif dan positif sedikit terpisah, membentuk dipol elektrik.

Apabila gelombang mikro, yang merupakan medan elektromagnetik, memukul dipol, mereka menghasilkan tork yang menjadikannya berputar untuk menyelaraskannya dengan medan. Pergerakan diterjemahkan menjadi tenaga yang menyebar melalui makanan dan mempunyai kesan memanaskannya.

Inframerah

Bahagian spektrum elektromagnetik ini ditemui oleh William Herschel pada awal abad ke-19 dan mempunyai frekuensi yang lebih rendah daripada cahaya yang kelihatan, tetapi lebih tinggi daripada gelombang mikro.

Panjang gelombang spektrum inframerah (di bawah merah) sebanding dengan hujung jarum, oleh itu ia adalah sinaran yang lebih bertenaga daripada gelombang mikro.

Sebilangan besar sinaran suria datang pada frekuensi ini. Mana-mana objek memancarkan sejumlah radiasi inframerah, terutama jika mereka panas, seperti pembakar dapur dan haiwan berdarah panas. Ia tidak dapat dilihat oleh orang, tetapi beberapa pemangsa membezakan pelepasan inframerah dari mangsanya, memberi mereka kelebihan dalam memburu.

Kelihatan

Ini adalah bahagian spektrum yang dapat kita mengesan dengan mata kita, antara 400 dan 700 nanometer (1 nanometer, singkatan nm adalah 1 × 10 ^-9 m) panjang gelombang.

Cahaya putih mengandungi campuran semua panjang gelombang, yang dapat kita lihat secara terpisah ketika melewati sebuah prisma. Hujan di awan kadang-kadang berkelakuan seperti prisma, jadi kita dapat melihat warna pelangi.

Warna pelangi mewakili panjang gelombang cahaya yang berbeza. Sumber: Pixabay.

Panjang gelombang warna yang kita lihat, dalam nanometer, adalah:

-Merah: 700–620

-Orange: 620-600

-Kawan: 600–580

-Hijau: 580–490

-Blue: 490–450

-Violet: 450-400

Ultraviolet

Ini adalah wilayah yang lebih bertenaga daripada cahaya yang dapat dilihat, dengan panjang gelombang di luar violet, iaitu lebih besar daripada 450 nm.

Kita tidak dapat melihatnya, tetapi sinaran yang datang dari Matahari sangat banyak. Dan kerana ia mempunyai tenaga yang lebih tinggi daripada bahagian yang kelihatan, sinaran ini lebih banyak berinteraksi dengan bahan, menyebabkan kerosakan pada banyak molekul yang penting secara biologi.

Sinar ultraviolet ditemukan tidak lama setelah sinar inframerah, walaupun pada awalnya mereka disebut "sinar kimia", kerana mereka bereaksi dengan bahan seperti perak klorida.

Sinar-X

Mereka ditemui oleh Wilhelm Roentgen pada tahun 1895 ketika bereksperimen dengan elektron pecutan (sinar katod) yang diarahkan pada sasaran. Tidak dapat menjelaskan dari mana asalnya, dia memanggil mereka sinar-X.

Ini adalah sinaran yang sangat bertenaga dengan panjang gelombang yang setanding dengan ukuran atom, mampu melewati badan legap dan menghasilkan gambar seperti sinar-X.

Radiograf diperoleh menggunakan sinar-X: Sumber: Pixabay.

Oleh kerana mereka mempunyai lebih banyak tenaga, mereka dapat berinteraksi dengan bahan dengan mengeluarkan elektron dari molekul, oleh itu mereka dikenali dengan nama sinaran pengion.

Sinaran gamma

Ini adalah sinaran yang paling bertenaga, dengan panjang gelombang mengikut urutan inti atom. Ia sering berlaku di alam semula jadi, kerana ia dipancarkan oleh unsur-unsur radioaktif ketika mereka merosot ke inti yang lebih stabil.

Di alam semesta terdapat sumber sinar gamma dalam letupan supernova, serta objek misteri di antaranya adalah pulsar, lubang hitam dan bintang neutron.

Atmosfera Bumi melindungi planet ini dari sinaran pengionan yang datang dari alam semesta ini, dan kerana tenaga mereka yang tinggi, mereka mempunyai kesan berbahaya pada tisu biologi.

Permohonan

-Gelombang radio atau frekuensi radio digunakan dalam telekomunikasi, kerana ia mampu mengangkut maklumat. Juga untuk tujuan terapi untuk memanaskan tisu dan memperbaiki tekstur kulit.

-Untuk memperoleh gambar resonans magnetik, frekuensi radio juga diperlukan. Dalam astronomi, teleskop radio menggunakannya untuk mengkaji struktur objek cakerawala.

Telefon sel dan televisyen satelit adalah dua aplikasi gelombang mikro. Radar adalah satu lagi aplikasi penting. Di samping itu, seluruh alam semesta terbenam dalam latar radiasi gelombang mikro, yang berasal dari Big Bang, yang menjadi pengesanan sinaran latar belakang tersebut bukti terbaik yang menyokong teori ini.

Radar memancarkan denyut ke arah objek, yang membebaskan tenaga ke semua arah, tetapi sebahagiannya dipantulkan, membawa maklumat mengenai lokasi objek. Sumber: Wikimedia Commons.

-Lihat cahaya diperlukan kerana ia membolehkan kita berinteraksi secara berkesan dengan persekitaran kita.

-X-ray mempunyai banyak aplikasi sebagai alat diagnostik dalam perubatan dan juga pada tahap sains bahan, untuk menentukan ciri-ciri banyak bahan.

-Radiasi gamma dari pelbagai sumber digunakan sebagai rawatan untuk barah, dan juga untuk mensterilkan makanan.

Rujukan

1. Giambattista, A. 2010. Fizik. Edisi kedua. Bukit McGraw.
2. Giancoli, D. 2006. Fizik: Prinsip dengan Aplikasi. Ke-6. Dewan Ed Prentice.
3. Rex, A. 2011. Asas Fizik. Pearson.
4. Serway, R. 2019. Fizik untuk Sains dan Kejuruteraan. 10hb. Edisi. Jilid 2. Cengage.
5. Shipman, J. 2009. Pengantar Sains Fizikal. Edisi kedua belas. Brooks / Cole, Edisi Cengage.