Fale el-mag, Instytut Problemów Jądrowych w Świerku
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
l długość fali promieniowania elektromagnetycznego n częstotliwość promieniowania elektromagnetycznego E energia fotonu promieniowania elektromagnetycznego , , 1 Hz to jedna zmiana na sekundę (kiloherc) 1 kHz=1 000 Hz (megaherc) 1 MHz=1 000 kHz=1 000 000 Hz (gigaherc) 1 GHz=1 000 MHz=1 000 000 kHz=1 000 000 000 Hz , Ef (energia fotonu)= hn= hc/l h=4,135669 ´10-15 [eV´s] (elektronowolt) 1 eV = 1,602177´10-19 J (dżula) Mikrofale Mikrofale to rodzaj promieniowania elektromagnetycznego o długości fali pomiędzy podczerwienią i falami radiowymi, co oznacza zakres długości fal od ok.1mm do ok. 30cm (częstotliwość 1-300 GHz). Mikrofale odkrył James Clerk Maxwell w 1864 roku. Zastosowania: · kuchenka mikrofalowa używa magnetronu do wytwarzania fal o częstotliwości ok 2,4 GHz [fale o długości ok. 12,5 cm, Ef»9,9´10-6eV]co pozwala na ogrzewanie jedzenia; taki rodzaj promieniowania działa na cząsteczki wody, które zaczynają drgać . · maser to urządzenie podobne do lasera, tyle że działa w zakresie mikrofalowym · mikrofale pozwalają na transmisję danych do satelitów, bo nie są pochłaniane przez atmosferę · radar · telefony komórkowe standardu GSM pracują w częstotliwościach obejmujących zakresy: 870-960 MHz [długości fal od 31,25 do 34,5 cm, energie fotonów od 3,60´10-6 eV do 3,97´10-6 eV] , 1710-1880 MHz[fale o długości 16 do 17,5 cm, energie fotonów od 7,07´10-6eV do 7,78´10-6eV] · system globalnego pozycjonowania (GPS) wykorzystuje fale o częstotliwości 1575 MHz [fale ok. 19,05 cm, fotony 6,5´10-6eV ] · bezprzewodowe sieci komputerowe (WLAN) albo bluetooth używają mikrofal w zakresie 2,4 GHz · transmisja danych w telewizji kablowej albo poprzez
internetowe modemy kablowe (DSL) odbywa się w tym samym zakresie, tyle że medium jest kabel, a nie powietrze
Większość zastosowań opiera się na zakresie fal od 1 do 40 GHz.
Podczerwień Podczerwień (IR) to promieniowanie elektromagnetyczne mieszczące się w zakresie długości fal pomiędzy światłem widzialnym i mikrofalami. Oznacza to zakres od 700nm do 1 mm. Podczerwień często dzieli się na bliską (NIR, 0,7-5µm), średnią (MIR 5-30µm) oraz daleką (FIR 30 - 1000 µm), ale są to tylko umowne granice. Podczerwień często wiąże się z ciepłem, co wynika z faktu, że obiekty w temperaturze pokojowej samoistnie emitują promieniowanie o takiej długości. Zastosowania:
Są dwa sposoby wykorzystania podczerwieni. Można zbudować bierny detektor, który odbiera to promieniowanie i na jego podstawie zbiera informacje o temperaturze emitujących je przedmiotów. Zasada ta umożliwia zbudowanie noktowizora, który pozwala widzieć w ciemności obiekty cieplejsze od otoczenia. Inne zastosowanie to pirometr służący do zdalnego pomiaru temperatury.
Druga metoda wykorzystania podczerwieni polega na sztucznej emisji tego promieniowania i obserwacji zwróconego z detektora sygnału. Najpopularniejszym źródłem podczerwieni jest fotodioda LED, ale czasami wykorzystuje się też półprzewodnikowe lasery podczerwone. Oto kilka przykładów zastosowania: · odczyt płyt CD laserem o długościach 650 - 790nm, · pomiar odległości - dalmierz podczerwony w zakresie 0,25 -1,5 m · przekaz danych w światłowodzie - prędkości powyżej 1 Gb/s · przekaz danych w powietrzu, zdalne sterowanie z pilota
komunikacja w standardzie IrDA
Ultrafiolet
Ultrafiolet (UV) to promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali krótszej niż światło widzialne i dłuższej niż promieniowanie X. Oznacza to zakres długości od 10 nm do 380 nm. Słowo "ultrafiolet" oznacza "powyżej fioletu" i utworzone jest z łacińskiego słowa "ultra" (ponad) i słowa "fiolet" oznaczającego barwę o najmniejszej długości fali w świetle widzialnym. Wyróżnia się dwa schematy podziału promieniowania ultrafioletowego na zakresy: · techniczny o daleki ultrafiolet - długość 10-200 nm , Ef od 6,2 eV do 124 eV, o bliski ultrafiolet - długość 200-380 nm, Ef od 3,3 eV do 6,2 eV, · ze względu na działanie na człowieka o UV-C - długość 10-280nm , Ef od 4,43 do 124 eV, o UV-B - długość 280-315nm, Ef od 3,94 do 4,43 eV, o UV-A - długość 315-380nm, Ef od 3,26 do 3,94 eV. Słońce emituje ultrafiolet w zakresie UV-A oraz UV-B, ale ziemska atmosfera pochłania część tego promieniowania w warstwie ozonowej. W efekcie 99% ultrafioletu, który dociera do powierzchni, to UV-A. Wpływ nadfioletu na zdrowie: Promieniowanie UV-A jest mniej szkodliwe, ale powoduje oparzenia słoneczne po zbyt długim opalaniu. Silne dawki UV-B są niebezpieczne dla oka i mogą powodować zaćmę. Promieniowanie UV-B i UV-C uszkadza włókna kolagenowe w skórze, co przyspiesza starzenie się. Długie wystawienie na działanie UV-B ma związek z czerniakiem. Promieniowanie prowadzi do uszkodzenia łańcuchów DNA. W komórkach dochodzi do szeregu mutacji. Jeżeli człowiek posiada odpowiednie dziedziczne predyspozycje, może to spowodować powstanie zmiany rakowej. Astronomia
Astronomia przez długi czas nie mogła być rozwijana w oparciu o obserwacje w ultrafiolecie. Atmosfera Ziemi zbyt silnie pochłania to promieniowanie. Dopiero wyniesienie ponad nią teleskopu Hubble'a pozwoliło na obserwację ciał niebieskich wysyłających ultrafiolet. Zastosowania: Lampa jarzeniowa produkuje ultrafiolet z użyciem rozprężonych par rtęci, przez które płynie stały prąd elektryczny. Luminofor pochłania to promieniowanie i emituje światło białe. Lampa kwarcowa emituje promieniowanie ultrafioletowe, które wykorzystuje się w solarium do sztucznego opalania. Ultrafiolet powoduje świecenie - fluorescencję wielu substancji chemicznych. Można go wykorzystać do analizy zabezpieczonych przed podrobieniem banknotów albo w oględzinach miejsca zbrodni. Fluorescencyjne znacznik mogą służyć do oznaczania badanych substancji organicznych, dzięki czemu można łatwo obserwować ich przemiany w organizmach żywych. Ultrafiolet ma własność bakteriobójcze. Promieniowanie ultrafioletowe pozwala na wykonanie w technice fotolitografii elementów półprzewodnikowych. Można uzyskać rozdzielczości wzorów rzędu 90 nm (procesor Intel Pentium IV.) Niektóre owady, np. pszczoły widzą promieniowanie ultrafioletowe. Wiele kwiatów ma specjalne barwniki, które reagują na ultrafiolet. Promieniowanie X Promieniowanie X to rodzaj promieniowania elektromagnetycznego, którego długość fali mieści się w zakresie od 5 pm [5´10-12m] do 10 nm [10-8m]. Promieniowanie X znajduje się pomiędzy ultrafioletem i promieniowaniem gamma. Zakresy promieniowania X: · „twarde” promieniowanie X - długość fali od 5 pm do 100 pm , energia fotonów od 12,4 keV do 248 keV · „miękkie” promieniowanie X - długość fali od 0,1 nm do 10 nm, energia fotonów od 124 eV do 12,4 keV
Promieniowanie X jest wytwarzane przez rozpędzone elektrony, które uderzają w elektrody w lampie rentgenowskiej. ,Promieniowanie X jest wykorzystywane w medycynie do uzyskiwania zdjęć rentgenowskich, które pozwalają na diagnostykę złamań kości. Naświetlanie promieniami X zabija komórki nowotworowe, co wykorzystuje się w radioterapii. Jednak przyjęcie dużej dawki promieniowania X może powodować oparzenia i chorobę popromienną.
Promieniowanie gamma
Promieniowanie gamma to wysokoenergetyczna forma promieniowania elektromagnetycznego o długości fali poniżej 10 pm [10-12m], Ef>124 keV Fale elektromagnetyczne większej długości fali to promieniowania X. Zgodnie z teorią fotonową można obliczyć, że foton promieniowania gamma ma energię większą niż 100 keV. Promieniowanie gamma jest zaliczane do promieniowania jonizującego razem z promieniowaniem alfa oraz promieniowaniem beta. Nazwa promieniowania gamma pochodzi od greckiej litery γ. Rozróżnienie promieniowania gamma oraz promieniowania X opiera się na ich źródłach a nie na długości fali. Źródła promieniowania gamma: · Reakcja rozpadu - jądra atomowe izotopów promieniotwórczych ulegają rozpadowi, co powoduje emisję fotonu gamma. · Reakcja syntezy - dwa jądra atomowe zderzają się tworząc nowe jądro i emitując foton gamma. Anihilacja - zderzenie cząstki i antycząstki, np elektronu i pozytronu powoduje anihilację obu tych cząstek i emisję dwóch fotonów gamma Rola promieniowania gamma w wojnie atomowej Ogromna skuteczność ataku atomowego nie wynika tylko ze zniszczeń. Wybuch powoduje emisję promieniowania gamma, które jest bardzo przenikliwe. Aby zredukować natężenie promieniowania o połowę potrzeba warstwy ołowiu o grubości 1 cm albo warstwy betonu o grubości 6 cm. Ściany domów ani normalne budynki nie dają ochrony przed napromieniowaniem, co powoduje, że wszystkie osoby przebywające blisko punktu eksplozji umrą na chorobę popromienną. Grzyb atomowy zawiera ogromne ilości radioaktywnych pyłów. Powstaje opad radioaktywny, który wprowadza promieniotwórcze substancje do wody i żywności. Promieniowanie gamma przenika z tych produktów do wnętrza ciał ludzi i powoduje wzrost dawki promieniowania. Dzięki temu miejsce eksplozji jest skażone i przez długi czas nie nadaje się do życia. Zastosowania:
Promienie gamma mogą służyć do sterylizacji wyposażenia medycznego, jak również produktów spożywczych. W medycynie używa się ich w radioterapii do leczenia raka. Dodatkowe informacje: · Promieniowanie reliktowe, czyli ślad WIELKIEGO WYBUCHU ( ang. Big Bang ) , odpowiadające temperaturze ~ 2,7 K, ( stopni w skali Kelvina), jest równoważne energii fotonów Ef » 2,3´10-4 eV i długości fali ~ 5 mm. · Źródło ciepła o temperaturze ciała ludzkiego ( 37 ºC, czyli 310 K ) emituje promieniowanie o energii fotonów Ef »2,73 ´10-2 eV i długości fali ~ 45 mm. ,Podział fal radiowych , Długość fali, l metry Częstotliwość n Hz , czyli 1/s Nazwa w jęz. angielskim Nazwa w jęz. polskim Jednostki ...
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
zanotowane.pldoc.pisz.plpdf.pisz.plgbp.keep.pl
|
