Was ist elektromagnetische Strahlung:
Elektromagnetische Strahlung ist eine Energieform, die von sich bewegenden geladenen Teilchen abgegeben wird. Es ist das Ergebnis der Ausbreitung elektromagnetischer Wellen, die sich wie ein Photonenstrom von ihrer Quelle entfernen.
Klassifizierung des elektromagnetischen Strahlungsspektrums
Alle elektromagnetischen Strahlungen bilden das elektromagnetische Spektrum, das nach den Eigenschaften der Wellen, aus denen es besteht, klassifiziert wird:
Radiowellen
Radiowellen sind eine Art elektromagnetischer Strahlung mit Wellenlängen im elektromagnetischen Spektrum, die länger sind als Infrarotlicht. Es hat Frequenzen zwischen 300 Gigahertz (GHz) und 3 Kilohertz (kHz), Wellenlängen zwischen 1 mm und 100 km und bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit.
Künstliche Funkwellen werden für Kommunikation, Radar und andere Navigationssysteme, Satellitenkommunikation und Computernetzwerke verwendet.
Mikrowelle
Die Mikrowellen, die in Öfen zum Erhitzen von Lebensmitteln verwendet werden, sind 2,45 GHz-Wellen, die durch die Beschleunigung von Elektronen erzeugt werden. Diese Mikrowellen induzieren ein elektrisches Feld im Ofen, in dem die Wassermoleküle und andere Bestandteile des Lebensmittels, die versuchen, sich in diesem elektrischen Feld zu orientieren, Energie absorbieren und ihre Temperatur erhöhen.
Die Sonne sendet Mikrowellenstrahlung aus, die von der Erdatmosphäre blockiert wird. Kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung (CMBR) Kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung) ist die Mikrowellenstrahlung, die sich durch das Universum ausbreitet und ist eine der Grundlagen, die die Theorie des Ursprungs des Universums durch die große Explosion oder die Theorie des Urknall.
Infrarotlicht
Infrarotlicht ist elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen größer als sichtbares Licht: zwischen 0,74 µm und 1 mm. Die Frequenz dieser Strahlung liegt zwischen 300 GHz und 400 Terahertz (THz). Diese Strahlungen umfassen den größten Teil der von Objekten emittierten Wärmestrahlung. Das von der Sonne emittierte Infrarotlicht entspricht 49% der Erwärmung der Erde.
Sichtbares Licht
Licht ist die elektromagnetische Strahlung, die der Mensch mit dem Sehsinn wahrnimmt. Die Wellenlängen des sichtbaren Lichts liegen zwischen 390 und 750 nm, und jede Spektralfarbe liegt in einem schmalen Längenband.
| Farbe | Wellenlänge |
|---|---|
| lila | 380-450 nm |
| Blau | 450-495 nm |
| Grün | 495-570 nm |
| Gelb | 570-590 nm |
| Orange | 590-620 nm |
| rot | 620-750 nm |
Ultraviolettes Licht
Ultraviolettes (UV) Licht ist eine elektromagnetische Strahlung, die diesen Namen trägt, weil sie Wellenfrequenzen hat, die höher sind als die Farbe, die der Mensch als Violett identifiziert. Es findet sich im Wellenlängenbereich zwischen 10 und 400 nm und bei Photonenenergien zwischen 3 Elektronen-Volt (eV) und 124 eV. UV-Licht ist für den Menschen unsichtbar, aber viele Tiere wie Insekten und Vögel können es wahrnehmen.
Die solare UV-Strahlung wird im Allgemeinen in drei Kategorien unterteilt, von der niedrigsten bis zur höchsten Energie:
- UV-A: Wellenlänge zwischen 320-400 nm
- UV-B: Wellenlänge zwischen 290-320 nm
- UV-C: Wellenlänge zwischen 220-290 nm.
Der größte Teil der solaren UV-Strahlung, die die Erde erreicht, ist UV-A, die andere Strahlung wird von Ozon in der Atmosphäre absorbiert.
Röntgenstrahlen
Röntgenstrahlen sind elektromagnetische Strahlung höherer Energie als UV-Strahlung und kürzerer Wellenlänge zwischen 0,01 und 10 nm. Sie wurden Ende des 19. Jahrhunderts von Wilhelm Röntgen entdeckt.
Gamma Strahlen
Gammastrahlen sind die elektromagnetische Strahlung mit der höchsten Energie, über 100 keV, mit einer Wellenlänge von weniger als 10 Picometer (1 x 10-13 m). Sie werden vom Kern emittiert und kommen natürlicherweise in Radioisotopen vor.
Auswirkungen elektromagnetischer Strahlung
Der Mensch ist umgeben von Strahlung von außen, von der wir nur die Strahlung wahrnehmen, die wir über die Sinne wahrnehmen: wie Licht und Wärme.
Strahlung kann eingeteilt werden in ionisierend und nicht ionisierend, abhängig von ihrer Fähigkeit, die Stoffe, die sie passieren, zu ionisieren. Auf diese Weise sind Gammastrahlen aufgrund ihres hohen Energieniveaus ionisierend, während Radiowellen nicht ionisierend sind.
Die meisten ultravioletten Strahlen sind nicht ionisierend, aber alle UV-Strahlen haben schädliche Auswirkungen auf organische Stoffe. Dies liegt an der Fähigkeit des UV-Photons, chemische Bindungen in Molekülen zu verändern.
Eine hohe Röntgendosis in kurzer Zeit verursacht Strahlenkrankheit, während niedrige Dosen das Risiko für Strahlenkrebs erhöhen.
Anwendungen elektromagnetischer Strahlung
Die Wirkung elektromagnetischer Strahlung ist für das Leben auf dem Planeten Erde unerlässlich. Die Gesellschaft, wie wir sie heute kennen, basiert auf der technologischen Nutzung elektromagnetischer Strahlung.
Radio
AM-Funkwellen werden bei kommerziellen Funksignalübertragungen auf der Frequenz 540 bis 1600 kHz verwendet. Die Methode, um die Informationen in diese Wellen zu legen, ist die der modulierten Amplitude, deshalb wird sie AM genannt. Eine Trägerwelle mit der Grundfrequenz des Radiosenders (zB 1450 kHz) variiert oder wird durch ein Audiosignal in der Amplitude moduliert. Die resultierende Welle hat eine konstante Frequenz, während die Amplitude variiert.
FM-Radiowellen reichen von 88 bis 108 MHz und im Gegensatz zu AM-Sendern erfolgt die Übertragung bei FM-Sendern durch Frequenzmodulation. In diesem Fall behält die Informationsträgerwelle ihre Amplitude konstant, aber die Frequenz variiert. Daher dürfen zwei UKW-Radiosender nicht weniger als 0,020 MHz voneinander entfernt sein.
Diagnose und Therapie
Die Medizin ist einer der Bereiche, der am meisten vom Einsatz von Technologien profitiert, die auf elektromagnetischer Strahlung basieren. In niedrigen Dosen sind Röntgenstrahlen effektiv für die Anfertigung von Röntgenbildern, bei denen Weichgewebe von Hartgeweben unterschieden werden können. Andererseits wird die ionisierende Fähigkeit von Röntgenstrahlen bei der Krebsbehandlung genutzt, um bei der Strahlentherapie bösartige Zellen abzutöten.
Drahtlose Kommunikation
Die gängigsten drahtlosen Technologien verwenden Funk- oder Infrarotsignale; bei Infrarotwellen sind die Entfernungen kurz (Fernsehfernbedienung), während Funkwellen große Entfernungen erreichen.
Thermografie
Mittels Infrarot kann die Temperatur von Objekten bestimmt werden.Thermografie ist die Technologie, die es ermöglicht, mittels Infrarotstrahlung die Temperatur von Objekten aus der Ferne zu bestimmen. Diese Technologie ist im militärischen und industriellen Bereich weit verbreitet.
Das Radar
Das im Zweiten Weltkrieg entwickelte Radar ist eine häufige Anwendung von Mikrowellen. Durch die Detektion von Mikrowellenechos können Radarsysteme die Entfernungen von Objekten bestimmen.
- Elektromagnetismus
- Elektromagnetische Welle.
