Elektromágneses sugárzás

részecskék áramával, vagy hullámterjedéssel létesült energiasugárzás
(Elektromágneses hullám szócikkből átirányítva)
Ez a közzétett változat, ellenőrizve: 2024. szeptember 20.

Az elektromágneses sugárzás valamely helyből (forrásból) tetszőleges irányba közvetítőközeg nélkül terjedő energiaáram; egymásra merőleges oszcilláló elektromos és mágneses teret hoz létre, s a térben hullám formájában vákuumban fénysebességgel terjed, energiát és impulzust szállítva. Részecskéi (kvantumai) a fotonok. A 380 nm és 780 nm közötti hullámhosszú elektromágneses sugárzás az emberi szem számára is látható, emiatt látható fénynek nevezik. Az összes elektromágneses sugárzás elrendezhető frekvencia (hullámhossz, energia) szerint, ekkor kapjuk az elektromágneses spektrumot. Az elektromágneses sugárzás fizikáját az elektrodinamika írja le.

Megismerésének története

szerkesztés

Az elektromágneses hullámok elméletét James Clerk Maxwell (1831 – 1878) skót fizikus dolgozta ki 1873-ban. A „Tanulmány az elektromos és mágneses térről” című munkájában közzétett Maxwell-egyenletek megjósolták az elektromágneses hullámok létezését. Az elmélet magában foglalta a nagyon rövid ill. nagyon hosszú hullámhosszak létezését, az elektromágneses hullámoknak nincs felső ill. alsó hullámhosszhatára. Ezzel a feltételezéssel Maxwell olyan elektromágneses sugárzások létére következtetett, amelyeket csak a halála után fedeztek fel. A Maxwell-egyenletek helyességét Heinrich Hertz bizonyította be a szikragenerátorral végzett kísérletei alapján.

William Herschel (17381822) német csillagász észrevette, hogy a kísérleteiben használt fényforrás hőmérséklet-változást idéz elő. Ezzel felfedezte az infravörös (angol rövidítéssel: IR, azaz „infrared”) hősugarakat. (Egy villanykörte a sugárzásának 90%-át ebben a tartományban bocsátja ki.)

Johann Ritter (17761829) 1801-ben kémiai vizsgálatok alapján arra a következtetésre jutott, hogy a (látható) kék hullámhosszú fény frekvenciájánál létezik nagyobb frekvencia, amely atomi szinten hat; ezzel felfedezte az ultraibolya (UV = ultraviola) sugárzást.

Az elektromágneses spektrum tartományaiból a földi légkör csak a látható fényt és a hozzá csatlakozó hullámhossznak kis részét, a közepes és termális infravörös 3-5 μm és a 8-15 μm hullámhossztartományaiba eső sugárzást, valamint az 1 mm – 20 m hullámhosszú rádiósugárzást engedi át. Ennek a tartománynak a kiaknázására született meg a rádiócsillagászat.

Az elektromágneses mező és sugárzás kapcsolata

szerkesztés

Mindkét értelmezés tartalmazza az (elméletileg) pontszerű forrást és a távolságól való négyzetes függést. Az elektromágneses mező jellegét tekintve erőtér, amelyet elektromos, vagy mágneses[1] részecske hoz létre. Az elektromágneses sugárzás szoros kapcsolatban áll az erőtérrel. Az elektromágneses sugárzást energiaáramként értelmezzük, amelynek munkavégző képessége[* 1] van, sugárerősségként (W•sr-1), vagy fotonerősségként (sr-1) mérhető. Sugárerősségként hullámtermészetű, amelynek elektromos és mágneses komponense is van. Az elektromágneses sugárzás sajátosságaként értelmezzük a polarizációt. Az elektromágneses sugárzás hullámhosszal; illetve frekvenciával jellemezhető. A statikus elektromos és mágneses tér frekvenciája nulla. Nem minden sugárzó teremt gömb alakú elektromágneses teret. A hagyományos rádióantennák körsugárzóak, tehát sugárzásuk legnagyobb részét a vízszinteshez közeli térbe bocsátják ki. A rövidhullámú rádióantennák felfelé is sugároznak, hogy felhasználhassák az ionoszféra hullámvisszaverő képességét. A csillagászati objektumok (csillagok, bolygók) közel gömb alakú térrészbe sugározzák az energiájukat azzal az eltéréssel, hogy nemcsak elektromágneses de részecskesugárzásuk is van. Geometriáját tekintve a részecskesugárzás hasonlóképpen írható le, így például elvileg pontszerű forrásból származnak. Lényegét tekintve anyagáram, amely sokféleképpen mérhető, például kg.sr-1 mértékegységben (anyagi tulajdonságaikat ritkábban írják le; ilyen esetben akár mol.sr-1 is lehetne, ha egyetlen anyag egyetlen ionjából állna).

Az elektromágneses spektrum

szerkesztés

 

Elnevezés ITU rövidítés ITU elnevezés Hullámhossz Frekvencia Foton-energia elektronvolt Előállítás Műszaki felhasználás
extrém alacsony frekvencia ELF Extremely Low Frequency 100 000 km - 10 000 km 3 - 30 Hz természetes eredetű rádiósugárzás meteorológia
szuper alacsony frekvencia SLF Super Low Frequency 10 000 km - 1000 km 30 - 300 Hz természetes eredetű rádiósugárzás meteorológia
ultra alacsony frekvencia ULF Ultra Low Frequency 1000 km - 100 km 300 - 3000 Hz
nagyon alacsony frekvencia VLF Very Low Frequency 100 km - 10 km 3 - 30 kHz
Hosszúhullám LF Low Frequency 10 km - 1 km 30-300 kHz > 6,6 · 10−30 J > 41 peV   hosszúhullámú rádió
Középhullám MF Medium Frequency 1 km - 100 m 300 - 3000 kHz > 4,3 · 10−28 J > 2,7 neV   középhullámú rádió
Rövidhullám HF High Frequency 100 m - 10 m 3-30 MHz > 1,1 · 10−27 J > 6,9 neV   rövidhullámú rádió
Ultrarövidhullám (URH) VHF Very High Frequency 10 m - 1 m 30-300 MHz > 2,0 · 10−26 J > 120 neV   rádió, tévé, radar, Mágnesesrezonancia-képalkotás
Deciméteres hullám UHF Ultra High frequency 1 m - 10 cm 300-3000 MHz > 2,0 · 10−25 J > 1,2 µeV   Mágnesesrezonancia-képalkotás, mobiltelefon, tévé
Centiméteres hullám SHF Super High Frequency 10 cm - 1 cm 3–30 GHz > 2,0 · 10−24 J > 12 µeV   rádiócsillagászat, távközlés, műholdas televízióadás
Milliméteres hullám EHF Extremely High Frequency 1 cm - 1 mm 30–300 GHz > 2,0 · 10−23 J > 120 µeV   rádiócsillagászat, távközlés, orvostudomány
Mikrohullám 30 cm - 300 µm 1 GHz – 1 THz > 6,6 · 10−25 J > 4,1 µeV magnetron, klisztron, mézer mikrohullámú sütő, radar
Terahertzes sugárzás 3 mm - 30 µm 0,1 THz – 10 THz > 6,6 · 10−23 J > 0,4 meV szinkrotron, kvantumkaszkádlézer,

szabadelektron-lézer

rádiócsillagászat, spektroszkópia, képalkotó eljárások
Infravörös sugárzás (IR)
< 1,0 mm > 300 GHz Feketetest-sugárzás, lézerdióda, szinkrotron IR-spektroszkópia
Távoli infravörös < 1,0 mm > 300 GHz > 2,0 · 10−22 J > 1,2 meV    
Közép infravörös < 50 µm > 6,00 THz > 4,0 · 10−21 J > 25 meV Szén-dioxid-lézer  
Közeli infravörös < 2,5 µm > 120 THz > 8,0 · 10−20 J > 500 meV Nd:YAG-lézer távközlés, adatátvitel (IRDA)
Fény 780 nm - 380 nm 384 THz - 789 THz > 2,6 · 10−19 J > 1,6 eV fekete test (izzó),
gázkisülés (fénycső), lézerdióda, festéklézer, szinkrotron
világítás, színmérés, fényességmérés
Vörös 780 nm - 640 nm 384 – 468 THz     hélium-neon lézer DVD, CD
Narancs 640 nm - 600 nm 468 – 500 THz        
Sárga 600 nm - 570 nm 500 – 526 THz        
Zöld 570 nm - 490 nm 526 – 612  THz        
Kék 490 nm - 430 nm 612 – 697 THz        
Ibolya 430 nm - 380 nm 697 – 789 THz       Blu-ray disc
Ultraibolya sugárzás (UV) < 380 nm > 789 THz > 5,2 · 10−19 J > 3,3 eV   fertőtlenítés, UV-fény, spektroszkópia
Lágy UV-sugárzás < 380 nm > 789 THz > 5,2 · 10−19 J > 3,3 eV fénycső, szinkrotron, excimerlézer lumineszcencia, pénzérmék eredetiségvizsgálata, fotolitográfia
Kemény UV-sugárzás < 200 nm > 1,5 PHz > 2,0 · 10−19 J > 6,2 eV fénycső, szinkrotron, excimerlézer  
EUV 13,5 nm 30 PHz 2,0 · 10−17 J 90 eV szinkrotron EUV-litográfia
XUV 1 – 50 nm 300 PHz – 1 PHz 2,0 · 10−16 – 5,0 · 10−18 J 20 – 1000 eV XUV- és EUV-források; XUV-csövek, szinkrotron EUV-litográfia, röntgen-mikroszkópia, nanoszkópia
Röntgensugárzás < 1 nm > 300 PHz > 2,0 · 10−16 J > 1 keV Röntgencső diagnosztika, biztonságtechnika, Röntgen-szerkezetanalízis, Röntgendiffrakció
Gamma-sugárzás < 10 pm > 30 EHz > 2,0 · 10−14 J > 120 keV PET, radioaktivitás, szupernóvák, pulzárok, kvazárok  
  1. Pszota Gábor: Mágneses alapjelenségek. Miskolci Egyetem. (Hozzáférés: 2024. szeptember 20.)
  1. Az elektromágneses erőtér munkavégző képességéből többnyire csak az elektromos erőtér munkavégző képességét szokták tárgyalni

Fordítás

szerkesztés

Ez a szócikk részben vagy egészben az Elektromagnetisches_Spektrum című német Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

További információk

szerkesztés

Kapcsolódó szócikkek

szerkesztés