La elektromagneta spektro estas kolektiva esprimo;
rilatante al la tuta intervalo kaj amplekso de frekvencoj de elektromagneta ondo kaj iliaj respektivaj, rilataj foton ondolongoj.
#000001
La elektromagneta spektro etendas de malsupre la malaltfrekvencojn uzitajn por moderna radiofonia komunikado al gama-radiado ĉe la mallong-ondolonga (altfrekvenca) fino, tiel kovraj ondolongoj de miloj da kilometer'oj malsupren ĝis frakcio de la grandeco de atomo.
Videbla lumo situas direkte al la pli mallonga fino, kun ondolongoj de 400 ĝis 700 Nanometroj.
La limo por longaj ondolongoj estas la grandeco de la universo mem, dum supozeble ke la mallonga ondolongolimo estas en la najbareco de la longo de Planck.
Ĝis la mezo de la 20-a jarcento estis kredite fare de la plej multaj fizikistoj ke tiu spektro estis senfina kaj kontinua.
#000002
Preskaŭ ĉiuj specoj de elektromagneta ondo povas esti uzitaj por spektroskopio, por legi kaj karakterizi materion.
Aliaj teknologiaj uzoj estas priskribitaj sub elektromagneta ondo.
#000003
Por la plej granda parto de historio, videbla lumo estis la nura konata parto de la elektromagneta spektro.
La malnovgrekaj rekonis ke lumo vojaĝis en aerlinioj kaj studis kelkajn el siaj trajtoj, inkluzive de reflektado kaj refrakto.
La studo de lumo daŭris, kaj dum la 16-a kaj 17-a jarcentoj konfliktantaj teorioj rigardis lumon kiel aŭ ondon aŭ partiklon.
#000005
La unua eltrovo de elektromagneta ondo krom videbla lumo venis en 1800, kiam William Herschel malkovris infraruĝan radiadon.
Li studis la temperaturon de malsamaj koloroj movante termometron tra malpeze disfendita per prismo.
Li rimarkis ke la plej alta temperaturo estis preter ruĝa.
Li teoriadis ke tiu temperaturŝanĝo ŝuldiĝis al "varmodonaj radioj" kiuj estis speco de lumradio kiu ne povus esti vidita.
#000006
La venontan jaron, Johann Ritter, laborante pri la alia fino de la spektro, rimarkis kion li nomis "kemiaj radioj" (nevideblaj malpezaj radioj kiuj stimulis certajn kemiajn reakciojn).
Tiuj kondutis simile al videblaj violaj malpezaj radioj, sed estis preter ili en la spektro.
Ili poste estis renomita ultraviola radiado.
#000007
Elektromagneta ondo unue estis ligita al elektromagnetismo en 1845, kiam Michael Faraday rimarkis ke la polusiĝo de lumo vojaĝanta tra travidebla materialo respondis al kampo (vidu Faraday-efikon).
Dum la 1860-aj jaroj James Maxwell evoluigis kvar partajn diferencialajn ekvaciojn por la elektromagneta kampo.
Du el tiuj ekvacioj antaŭdiris la eblecon kaj konduton de ondoj en la kampo.
Analizante la rapidecon de tiuj teoriaj ondoj, Maxwell ekkomprenis ke ili devas vojaĝi ĉe rapideco kiu temis pri la konata lumrapideco.
Tio miriganta koincidon en valoro igis Maxwell fari la inferencon kiu lumo mem estas speco de elektromagneta ondo.
#000008
Ekvacioj de Maxwell antaŭdiris senfinan nombron da frekvencoj de elektromagnetaj ondoj, ĉio vojaĝante ĉe la lumrapideco.
Tio estis la unua indiko de la ekzisto de la tuta elektromagneta spektro.
#000009
La antaŭdiritaj ondoj de Maxwell inkludis ondojn ĉe tre malaltfrekvencoj komparite kun infraruĝo, kiu en teorio eble estos kreita per oscilaj pagendaĵoj en ordinara elektra serilokaro de certa tipo.
Provante pruvi ekvacioj de Maxwell kaj detekti tian malaltfrekvencon elektromagnetan ondon, en 1886 la fizikisto Heinrich Rudolf Hertz konstruis aparataron por generi kaj detekti kio estas nun nomitaj radiondoj.
Hertz trovis la ondojn kaj povis konkludi (mezurado de ilia ondolongo kaj multobligante ĝin de ilia frekvenco) ke ili vojaĝis ĉe la lumrapideco.
Hertz ankaŭ protestis ke la nova radiado povus esti kaj reflektita kaj rompita fare de diversa dielektrika amaskomunikilaro, en la sama maniero kiel lumo.
Ekzemple, Hertz povis enfokusigi la ondojn uzante lenson produktitan el arbrezino.
En pli posta eksperimento, Hertz simile produktis kaj mezuris la trajtojn de mikroondoj.
Tiuj novaj specoj de ondoj pavimis laŭ la manieron por inventoj kiel ekzemple la sendrata telegrafo kaj la radio.
#000010
La lasta parto de la elektromagneta spektro estis informita kun la eltrovo de gamaradioj.
En 1900 Paul Villard studis la radioaktivajn emisiojn de radiumo kiam li identigis novan specon de radiado kiu li unua penso konsistis el partikloj similaj al konata alfao kaj beta-partikloj, sed kun la potenco de esti multe pli enpenetrantaj ol ĉiu el ambaŭ.
Tamen, en 1910, brita fizikisto William Henry Bragg protestis ke gamaradioj estas elektromagneta ondo, ne partikloj, kaj en 1914, Ernest Rutherford (kiuj nomis ilin gamaradiojn en 1903 kiam li ekkomprenis ke ili estis ĝisfunde malsamaj de ŝarĝita alfao kaj beta-partikloj) kaj Edward Andrade mezuris iliajn ondolongojn, kaj trovis ke gamaradioj estis similaj al Rentgenradioj, sed kun pli mallongaj ondolongoj kaj pli altaj frekvencoj.
#000012
Elektromagnetaj ondoj estas tipe priskribitaj per iuj da la sekvaj tri fizikaj trajtoj: la frekvenco f, ondolongo λ, aŭ foton energio E.
Frekvencoj observita en astronomiintervalo de 7023239999999999999♠ 2.4 × 1023 Hz (1 GeV gamaradioj) malsupren ĝis la loka plasmofrekvenco de la jonigita interstela medio (1-kHz).
Ondolongo estas inverse proporcia al la ondofrekvenco, [5] tiel ke gamaradioj havas mallongegajn ondolongojn kiuj estas frakcioj de la grandeco de atomoj, dum ondolongoj sur la kontraŭa fino de la spektro povas esti tiel longe kiel la universo.
Fotonenergio estas rekte proporcia al la ondofrekvenco, tiel ke gamaradiofotonoj havas la plej altan energion (ĉirkaŭ miliardaj elektronvoltoj), dum radiondfotonoj havas tre malaltenergion (ĉirkaŭ femtoelektronvolto).
Tiuj rilatoj estas ilustritaj per la sekvaj ekvacioj:
#000013
Kiam ajn elektromagnetaj ondoj ekzistas en medio kun materio, ilia ondolongo estas malkreskinta.
Ondolongoj de elektromagneta ondo, ne grave kiu komunikilo ili vojaĝas traen, estas kutime cititaj laŭ la vakuondolongo, kvankam tio ne estas ĉiam eksplicite deklarita.
#000014
Ĝenerale, elektromagneta ondo estas klasifikita per ondolongo en radiondon, mikroondo, teraherco (aŭ sub-milimetron) radiado, infraruĝo, la videbla regiono kiu estas perceptitaj kiel lumo, ultraviola, Rentgenradioj kaj gamaradioj.
La konduto de EM radiado dependas de sia ondolongo.
Kiam EM radiado interagas kun ununuraj atomoj kaj molekuloj, ĝia konduto ankaŭ dependas de la kvanto de energio per kvanto (fotono) kiun ĝi portas.
#000015
Spektroskopio povas detekti multe pli larĝan regionon de la Em-spektro ol la videbla intervalo de 400 Nm al 700 nm. A ofta laboratoriospektroskopo povas detekti ondolongojn de 2 Nm ĝis 2500 Nm [ citaĵo bezonata ].
Detalaj informoj pri la fizikaj trajtoj de objektoj, gasoj, aŭ eĉ steloj povas esti akirita de tiu speco de aparato.
Spektroskopoj estas vaste uzitaj en astrofiziko.
Ekzemple, multaj hidrogenatomoj elsendas radiond fotonon kiu havas ondolongon de 21.12 cm.
Ankaŭ, frekvencoj de 30 Hz kaj malsupre povas esti produktitaj per kaj estas gravaj en la studo de certaj stelaj nebulozoj [10] kaj frekvencoj same altaj kiel 7027290000000000000♠ 2.9 × 1027 Hz estis detektita de astrofizikaj fontoj.
#000016
Raciaĵo por spektraj regionaj nomoj
#000017
Elektromagneta ondo interagas kun materio laŭ malsamaj manieroj trans la spektro.
Tiuj specoj de interagado estas tiel malsamaj ke historie malsamaj nomoj estis aplikitaj al malsamaj partoj de la spektro, kiel kvankam tiuj estis malsamaj specoj de radiado.
Tiel, kvankam tiuj "malsamaj specoj" de elektromagneta ondo formas kvante kontinuan spektron de frekvencoj kaj ondolongoj, la spektro restas dividita pro praktikaj kialoj ligitaj al tiuj kvalitaj interagaddiferencoj.
#000018
Diskuto de la regionoj (aŭ grupoj aŭ tipoj) de la elektromagneta spektro ricevas malsupre.
Notu ke ekzistas neniuj ĝuste difinitaj limoj inter la grupoj de la elektromagneta spektro;
prefere ili fadas en unu la alian kiel la grupoj en ĉielarko (kiu estas la sub-spektro de videbla lumo).
Radiado de ĉiu frekvenco kaj ondolongo (aŭ en ĉiu grupo) havas miksaĵon de trajtoj da la du regionoj de la spektro kiu ligis ĝin.
Ekzemple, alarmilo similas infraruĝan radiadon en tio kiun ĝi povas eksciti kaj aldoni energion al kelkaj kemiaj ligoj kaj efektive devas fari tion al potenco la kemiajn mekanismojn respondeca por fotosintezo kaj la funkciado de la vida sistemo.
#000019
La specoj de elektromagneta ondo estas larĝe klasifikitaj en la sekvajn klasojn: [5]
#000020
Tiu klasifiko iras en la kreskanta sinsekvo de ondolongo, kio estas karakterizaĵo de la speco de radiado.
Dum, ĝenerale, la klasifiksistemo estas preciza, en realeco ekzistas ofte iu interkovro inter najbaraj specoj de elektromagneta energio.
Ekzemple, SLF-radiondoj ĉe 60 Hz povas esti ricevitaj kaj studitaj fare de astronomoj, aŭ povas esti dukteitaj laŭ dratoj kiel elektra energio, kvankam ĉi-lasta estas, en la strikta signifo, ne elektromagneta ondo entute (vidu proksime de kaj malproksima kampo).
#000021
La distingo inter Rentgenradioj kaj gamaradioj estas parte bazita sur fontoj: la fotonoj generitaj de atomkadukiĝo aŭ alia atom- kaj subnuclear/partiklo prilaboras, estas ĉiam nomitaj gamaradioj, dum Rentgenradioj estas generitaj per elektronikaj transiroj implikantaj altagrade energiajn internajn atomelektronojn.
Ĝenerale, atomtransiroj estas multe pli energiaj ol elektronikaj transiroj, tiel ke gamaradioj estas pli energiaj ol Rentgenradioj, sed esceptoj ekzistas.
De analogeco al elektronikaj transiroj, muonaj atom transiroj ankaŭ laŭdire produktas Rentgenradiojn, eĉ se ilia energio povas superi 6 megaelektronvoltojn (0.96 pJ), [15] dum ekzistas multaj (77 povas malpli ol 10 keV (1.6 Fj) malaltenergio-atomtransiroj (ekz., la 7.6 eV (1.22 aJ) atomtransiro de torio-229), kaj, malgraŭ estado unu milion-oblaj malpli energia ol kelkaj muonaj Rentgenradioj, la elsenditaj fotonoj daŭre estas nomitaj gamaradioj pro sia atomorigino.
#000022
La kongreso kiu EM radiado kiu povas veni de la nukleo, ĉiam estas nomitaj "gamaradio-" radiado estas la nura kongreso kiu estas universale respektata, aliflanke.
Multaj astronomiaj gamaradio fontoj (kiel ekzemple gamaradieksplodoj) povas esti tro energiaj (en kaj intenseco kaj ondolongo) esti de atomorigino.
Sufiĉe ofte, en altenergifiziko kaj en medicina radioterapio, tre alta energio EMR (en la >10-MeV-regiono) - kiu estas de pli alta energio ol iu atomgamaradio - ne estas nomita Rentgena foto aŭ gamaradio, sed anstataŭe antaŭ la komunnomo de "altaj energiofotonoj."
#000023
La regiono de la spektro kie speciala observita elektromagneta ondo falas, estas referenckadro-dependanto (pro la doplera ŝanĝo por lumo), tiel EM radiado ke unu observanto dirus estas en unu regiono de la spektro povis ekaperi al observanto moviĝanta ĉe granda frakcio de la lumrapideco kun respekto al la unua se temas pri esti en alia parto de la spektro.
Ekzemple, pripensas la kosman mikroondfonon.
Ĝi estis produktita, kiam materio kaj radiado deligis, per la de-ekscito de hidrogenatomoj al la bazstato.
Tiuj fotonoj estis de Lyman-serial transiroj, metante ilin en la ultraviolan (UV) parton de la elektromagneta spektro.
Nun tiu radiado spertis sufiĉe da kosmologia ruĝenŝoviĝo al ŝovo ĝin en la mikroondregionon de la spektro por observantoj movantaj malrapide (komparite kun la lumrapideco) kun respekto al la kosmo.
#000024
Radiondoj ĝenerale estas utiligitaj per antenoj de konvena grandeco (laŭ la principo de resonanco), kun ondolongoj intervalantaj de centoj da mezuriloj ĝis proksimume unu milimetro.
Ili estas uzitaj por dissendo de datenoj, per modulado.
Televido, poŝtelefonoj, sendrata retigado, kaj amatora radio ĉiu uzas radiondojn.
La uzo de la radispektro estas reguligita fare de multaj registaroj tra frekvencasigno.
#000025
Radiondoj povas esti faritaj por porti informojn variigante kombinaĵon de la amplitudo, frekvencon, kaj fazon da la ondo ene de frekvencbendo.
Kiam EM radiado influas sur direktisto, ĝi paroj al la direktisto, vojaĝas laŭ ĝi, kaj induktas elektran kurenton sur la surfaco de tiu direktisto ekscitante la elektronojn el la konduka materialo.
Tiu efiko (la haŭtefekto) estas uzita en antenoj.
#000026
La super-alta frekvenco (SHF) kaj milimetra ondo ( EHF) de mikroondoj estas sur la mallonga flanko de radiondoj.
Mikroondoj estas ondoj kiuj estas sufiĉe tipe mallongaj (mezurita en milimetroj) utiligi tubformajn metalondgvidistojn de akceptebla diametro.
Mikroondenergio estas produktita per klistron kaj magnetron tuboj, kaj per soliddiodoj kiel ekzemple Gunn kaj IMPATT- aparatoj.
Mikroondoj estas absorbitaj per molekuloj kiuj havas dipolmomenton en likvaĵoj.
En mikroondilo, tiu efiko kutimas varmigi manĝaĵon.
Malalt-intenseca mikroondradiado estas uzita en Wifi, kvankam tio estas sur intensecniveloj nekapablaj kaŭzi termikan hejtadon.
#000027
Volumetra hejtado, kiel uzite per mikroondiloj, transdonas energion tra la materialo elektromagnete, ne kiel termika varmecfluo.
La avantaĝo de tio estas pli unuforma hejtado kaj reduktita hejtadotempo;
mikroondoj povas varmigi materialon en malpli ol 1% de la tempo de konvenciaj hejtadometodoj.
#000028
Kiam aktive, la meza mikroondilo estas sufiĉe potenca por kaŭzi interferon proksime kun nebone ŝirmis elektromagnetajn kampojn kiel ekzemple tiuj trovitaj en movaj medicinaj aparatoj kaj nebone igita konsumelektroniko.
#000029
Terahertz-radiado estas regiono de la spektro inter longe infraruĝo kaj mikroondoj.
Ĝis antaŭ nelonge, la intervalo malofte estis studita kaj malmultaj fontoj ekzistis por mikroondenergio ĉe la alta fino de la grupo (sub-milimetraj ondoj aŭ tiel-nomitaj terahercondoj), sed aplikoj kiel ekzemple bildigo kaj komunikadoj nun ekaperas.
Sciencistoj ankaŭ rigardas por uzi terahercteknologion en la armetrupoj, kie altfrekvencaj ondoj eble estos reĝisoritaj ĉe malamiktrupoj por senkapabligi sian elektronikan ekipaĵon.
#000030
La infraruĝa parto de la elektromagneta spektro kovras la intervalon de ĉirkaŭ 300 GHz ĝis 400 THz (1 mm - 750 Nm).
Ĝi povas esti dividita en tri partojn: [5]
#000031
Elektromagneta ondo kun ondolongo inter 380 Nm kaj 760 Nm (400-790 teraherco) estas detektita per la homa okulo kaj perceptita kiel videbla lumo.
Aliaj ondolongoj, aparte proksimaj infraruĝoj (pli longaj ol 760 Nm) kaj ultraviolaj (pli mallongaj ol 380 Nm) estas ankaŭ foje referitaj ĉar lumo, aparte kiam la videbleco al homoj ne estas signifaj.
Blanka lumo estas kombinaĵo de lumoj de malsamaj ondolongoj en la videbla spektro.
Pasigi blankan lumon tra prismo dividas ĝin supren en la plurajn kolorojn de lumo observita en la videbla spektro inter 400 Nm kaj 780 nm.
#000034
Se radiado havanta frekvencon en la videbla regiono de la Em-spektro reflektas de objekto, ekzemple, bovlon da frukto, kaj tiam frapas la okulojn, tio rezultigas vidsenson de la sceno.
La vida sistemo de la cerbo prilaboras la amason da reflektitaj frekvencoj en malsamajn sunokulvitrojn kaj nuancojn, kaj tra tiu nesufiĉe-komprenita psikofizika fenomeno, la plej multaj homoj perceptas bovlon da frukto.
#000035
Maksimume ondolongoj, aliflanke, la informoj portita per elektromagneta ondo estas ne rekte detektitaj per homaj sencoj.
Naturaj fontoj produktas EM radiado trans la spektro, kaj teknologio ankaŭ povas manipuli larĝan gamon da ondolongoj.
Optika fibro elsendas lumon ke, kvankam ne nepre en la videbla parto de la spektro (ĝi estas kutime infraruĝa), povas porti informojn.
La modulado estas simila al tio uzita kun radiondoj.
#000036
Venonta en frekvenco venas ultraviola (UV).
La ondolongo de UV-radioj estas pli mallonga ol la viola fino de la videbla spektro sed pli longa ol la Rentgena foto.
#000037
UV en la plej mallongega ondolongatingo (plej proksime al Rentgenradioj) estas kapabla je jonigado de atomoj (vidu fotoelektran efikon), tre ŝanĝante ilian fizikan konduton.
#000038
Ĉe la mezo-intervalo de UV, UV-radioj ne povas jonigi sed povas rompi kemiajn ligojn, igante molekulojn nekutime reaktivaj.
Sunbruligo, ekzemple, estas kaŭzita de la interrompaj efikoj de mezintervala UV-radiado sur haŭtĉeloj, kio estas la ĉefa kaŭzo de haŭtkancero.
UV-radioj en la mezo-intervalo povas neripareble difekti la kompleksajn DNA molekulojn en la ĉeloj produktante timindimerojn farantajn ĝi tre potenca mutageno.
#000039
Post kiam malfacilaj Rentgenradioj venas gamaradioj, kiuj estis malkovritaj fare de Paul Villard en 1900.
Tiuj estas la plej energiaj fotonoj, havante neniun difinitan mimimuman limon al ilia ondolongo.
En astronomio ili estas valoraj por studado de alt-energiaj objektoj aŭ regionoj, aliflanke kiam kun Rentgenradioj tio povas nur esti farita per teleskopoj ekster la atmosfero de la Tero.
Gamaradioj estas uzitaj eksperimente fare de fizikistoj por sia penetradkapablo kaj estas produktitaj per kelkaj radioizotopoj.
Ili estas uzitaj por surradiado de manĝaĵoj kaj semoj por steriligo, kaj en medicino ili estas foje uzitaj en radiada kancerterapio.
Pli ofte, gamaradioj estas uzitaj por diagnoza bildigo en atommedicino, ekzemplo estanta PET-skanadoj.
La ondolongo de gamaradioj povas esti mezurita kun alta precizeco tra la efikoj de kompton-efiko.
#000042
Cifereca dividendo post diĝittelevida transiro
Listo de internaciaj oftaj normoj
#000043
Hipotezo de Sapir-Whorf kaj la koloro nomanta debaton Bluverda distingo en lingvo
KolorhistorioKoloro en la ĉina kulturo
#000046
Koloro en la ĉina kulturo
#000047
Internacia Komisiono sur Illumination (CIE)
#000048
Listo de koloroj proksime de ombro
Listo de Crayola kolorkrajonkoloroj historio
#000049
La elektromagneta spektro estas la rezulto de la analizo de disigita kompleksa elektromagneta radiado laŭ ties malsamaj kumetitaj frekvencoj , periodoj, ondolongoj aŭ energioj de fotonoj.
#000050
La frekvenco ( ), la periodo ( ), la ondolongo ( ) kaj la energio ( ) de elementa elektromagneta ondo rilatas po du el la kvar grandoj dank'al:
#000051
por la transportita energio de fotono ,
pri la movo de (relativeca) fotono en vakuo;
#000052
por la transportita energio de fotono ,
#000053
pri la movo de (relativeca) fotono en vakuo;
#000054
Principe la ebla etendaĵo de elektromagneta spektro estas infinita kaj kontinua. Tamen oni konsideras ke la plej alta limo de ondolongo estas la dimensio de la universo mem, kaj ke la plej malgranda limo estas proksimume la longo de Planck. Dum la spektroj de solidaĵoj kaj de likvaĵoj estas kontinuaj (vidu la leĝon de Wien), la gasoj okazigas spektrojn de sorbo kaj de elsendo kiuj estas nur spektraj linioj.
#000055
La ĉisupra abako desegnas la rilatojn inter frekvencoj, ondolongoj kaj energioj, de la mallongaj radioondoj ĝis la gamaradioj; la videbla spektro rilatas al la frekvencoj inter 3,8x1014 Hz kaj 7,6x1014 Hz .
#000056
Du el plej malnovaj klarigoj de optika spektro okazis de Isaac Newton kiam li verkis (1704) la libron "Opticks" (Optiko), kaj poste (1810) de Johan Wolfgang von Goethe kiu skribis "Farbenlehre" ("Instruo pri koloroj").
#000057
Newton, la unuan fojon, uzis la vorton "spektron" (de latina vorto spectrum kiu signifas "ŝajnon" aŭ "aperon") en teksto de 1671 kiu priskribis siajn eksperimentojn pri optiko. Newton observis ke, kiam malgranda blanka radiado de suno trafas la supraĵon de prismo el vitro sub ia angulo, unu parto de la radiado estas reflektita, alia parto ne rekte transiras (refrakto) kaj pluraj koloraj bendoj aperas. Newton hipotezis ke lumo konsistas el korpuskloj de malsamaj koloroj, kaj ke ĉiu kolora radio vojas per sia propra rapido tra travidebla medio: la ruĝa koloro (la plej rapida) estas malpli deviita ol la viola koloro transpasante la prismon, kio kreas koloran spektron.
#000058
Christiaan Huygens en 1678 proponis teorion de la osciliĝanta naturo de la lumo kiun li eldonis dum 1690 per la libro "Traktato pri la lumo".
#000059
Goethe deklaris ke la kontinua spektro estis fenomeno posedanta duoblan aspekton. Newton malgrandigis la diametron de la lumradiado por esplori la fenomenon. Kontraŭe Goethe grandigis la aperturon kaj observis ne spektron, sed anstataŭe oranĝkolorajn kaj bluverdajn cirklajn randojn kun blanka bendo inter ili. La spektro aperas nur kiam tiuj randoj kunkonfuziĝas.
#000060
Nun la fizika komunumo konsideras ke elektromagnetaj ondoj konsistas el fotonoj kiuj posedas ambaŭ proprecojn de ondoj kaj de partikloj.
#000061