Back to chapter

7.2:

הספקטרום האלקטרומגנטי

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
The Electromagnetic Spectrum

Languages

Share

הספקטרום האלקטרומגנטי הוא טווח התדירויות ואורכי הגל התואמים של קרינה אלקטרומגנטית. אורך הגל והתדירות עומדים ביחס הפוך זה לזה. ככל שגל ארוך יותר, כך התדירות שלו נמוכה יותר.אנרגיית הקרינה האלקטרומגנטית נמצאת ביחס ישר לתדירות הגל, כפי שממחישה המשוואה של פלאנק. לכן הגלים בעלי האנרגיה האלקטרומגנטית הגבוהה ביותר הם בעלי אורכי הגל הקצרים ביותר. גלים אלקטרומגנטיים מתחלקים כגלי רדיו, מיקרוגל, אינפרא אדום, אור נראה, קרני אולטרה סגול, רנטגן או גמא בהתאם לתדרים ולאורכי הגל שלהם.גלי רדיו, המשמשים להעברת אותות בין מערכות תקשורת הם בעלי אורכי הגל הארוכים ביותר, התדירויות הנמוכות ביותר וכמות האנרגיה הקטנה ביותר. אורכי הגל של גלי מיקרוגל הם השניים באורכם. השימושים בהם נעים בין מערכות מכ”ם לחימום אוכל בבית.הגלים הבאים הם גלי קרינת אינפרא אדום, המהווים חלק משמעותי מהקרינה התרמית הנפלטת על ידי חפצים חמים. לדוגמה, כדור הארץ גם סופג קרינה אינפרא אדומה כחלק מאנרגיית הקרינה הנפלטת על ידי השמש וגם פולט בעצמו קרינה אינפרא אדומה למרחב. אורכי הגל של האור הנראה הם קצרים יותר, ונעים בין 740 ל-390 ננומטרים.לאור אדום יש את אורכי הגל הארוכים ביותר ולסגול, הקצרים ביותר. עיניים אנושיות מגיבות רק לטווח אורכי גל צר זה. הקרינה האולטרה סגולה מאופיינת באורכי גל קצרים עוד יותר.אור השמש הוא המקור המוכר ביותר של קרינה אולטרה סגולה, ויש בה די אנרגיה כך שחשיפה מוגזמת עלולה לגרום לכוויות שמש ולסרטן העור. קרני רנטגן וגמא מאופיינים באורכי הגל הקצרים ביותר והם הצורות האנרגטיות ביותר של קרינה אלקטרומגנטית. קרני רנטגן יכולות לעבור דרך חומרים רבים, אבל הן לא חודרות בקלות רבה עצמות.תכונות אלה הופכות אותן לכלי הדמיה חשוב. קרני גמא ידועות בעיקר כקרניים המשוחררות במהלך שרשראות הפירוק של יסודות רדיואקטיביים מסוימים. בעוד שאין אבחנה אוניברסלית בין קרני גמא לקרני רנטגן, קרני גמא בדרך כלל נחשבות לבעלות אורכי הגל הקצרים ביותר, התדירויות הגבוהות ביותר והאנרגיות הגבוהות ביותר.

7.2:

הספקטרום האלקטרומגנטי

The electromagnetic spectrum consists of all the types of electromagnetic radiation arranged according to their frequency and wavelength. Each of the various colors of visible light has specific frequencies and wavelengths associated with them, and you can see that visible light makes up only a small portion of the electromagnetic spectrum. Because the technologies developed to work in various parts of the electromagnetic spectrum are different, for reasons of convenience and historical legacies, different units are typically used for different parts of the spectrum. For example, radio waves are usually specified as frequencies (typically in units of MHz), while the visible region is usually specified in wavelengths (typically in units of nm or angstroms). 

Eq1
Figure 1: Portions of the electromagnetic spectrum are shown in order of increasing frequency and decreasing wavelength.

The types of electromagnetic waves are radio waves, microwaves, ultraviolet, visible, infrared, x-rays, and gamma rays.

Radio waves have the longest wavelengths, the lowest frequencies, and carry the least amount of energy. They are used in cell phone technology, radio and television broadcasts, air-traffic control, etc.

Microwaves have shorter wavelengths as compared to the radio waves. They are absorbed by water and are used to heat and cook food. 

Next is infrared radiation, which is emitted by warm objects. For example, the Earth absorbs radiant energy from the sun and emits infrared radiation. Some of the infrared radiation is absorbed and re-emitted by the atmosphere to maintain the average temperature of the Earth through the greenhouse effect. Night vision goggles sense the infrared radiations emitted by our bodies.

Visible light is only a tiny portion of electromagnetic radiations ranging from 740 to 390 nm.  Human eyes can only see this small range of wavelengths. Visible light mainly consists of seven color components, including red, orange, yellow, green, blue, indigo, and violet. 

Ultraviolet radiation has wavelengths ranging from 400 to 10 nm. Sunlight is the most familiar source of UV radiation. It carries enough energy that, with excessive exposure, it causes sunburns.

X-rays can pass through many substances, making them an important imaging tool. Dentists use x-rays for diagnostic purposes, and airport security uses them to visualize components in a suitcase.

Gamma rays have smaller wavelengths, high frequencies, and energies. Gamma rays are released by nuclear reactions and naturally occurring radioactive elements.

X-rays and gamma rays are the most energetic forms of electromagnetic radiation. Their high energies can ionize atoms and molecules. The ionizing radiation can cause permanent change or damage to biological molecules. They are used to destroy cancer cells.    

This text is adapted from Openstax, Chemistry 2e, Section 6.1: Electromagnetic Energy.