Materie & Energie

elektromagnetische Strahlung Spektrum, Beispiele und Typen

Elektromagnetische Strahlung , in der klassischen Physik , der Energiefluss mit der universellen Lichtgeschwindigkeit durch den freien Raum oder durch ein materielles Medium in Form der elektrischen und magnetischen Felder , aus denen elektromagnetische Wellen wie Radiowellen , sichtbares Licht und Gammastrahlen bestehen . In einer solchen Welle sind zeitlich veränderliche elektrische und magnetische Felder rechtwinklig und senkrecht zur Bewegungsrichtung miteinander verbunden. Eine elektromagnetische Welle ist durch ihre Intensität und Frequenz gekennzeichnet ν der zeitlichen Variation der elektrischen und magnetischen Felder.

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Nach der modernen Quantentheorie ist elektromagnetische Strahlung der Fluss von Photonen (auch Lichtquanten genannt) durch den Raum. Photonen sind Energiepakete h ν, die sich immer mit der universellen Lichtgeschwindigkeit bewegen. Das Symbol h ist die Plancksche Konstante , während der Wert von ν der gleiche ist wie der der Frequenz der elektromagnetischen Welle der klassischen Theorie. Photonen mit der gleichen Energie h ν sind alle gleich und ihre Zahlendichte entspricht der Intensität der Strahlung. Elektromagnetische Strahlung zeigt eine Vielzahl von Phänomenen, da sie mit geladenen Teilchen in Atomen und Molekülen interagiertund größere Objekte der Materie. Diese Phänomene sowie die Art und Weise, wie elektromagnetische Strahlung erzeugt und beobachtet wird, die Art und Weise, wie diese Strahlung in der Natur auftritt, und ihre technologischen Verwendungen hängen von ihrer Frequenz ν ab. Das Spektrum von Frequenzen von elektromagnetischer Strahlung erstreckt sich von sehr niedrigen Werten über den Bereich der Radiowellen, Fernsehwellen und Mikrowellen für sichtbares Licht und darüber hinaus zu den im wesentlichen höheren Werten von ultraviolettem Licht , Röntgenstrahlen und Gammastrahlen.

Die grundlegenden Eigenschaften und das Verhalten elektromagnetischer Strahlung sowie die verschiedenen Formen, einschließlich ihrer Quellen, Unterscheidungsmerkmale und praktischen Anwendungen, werden in diesem Artikel erörtert. Der Artikel beschreibt auch die Entwicklung sowohl der klassischen als auch der Quantentheorie der Strahlung.

Allgemeine Überlegungen

Vorkommen und Wichtigkeit

Nahezu 0,01 Prozent der Masse / Energie des gesamten Universums treten in Form von elektromagnetischer Strahlung auf. Alles menschlichDas Leben ist darin versunken, und moderne Kommunikationstechnologie und medizinische Dienstleistungen sind besonders von der einen oder anderen Form abhängig. Tatsächlich hängen alle Lebewesen auf der Erde von der elektromagnetischen Strahlung ab, die von der Erde empfangen wirdSonne und über die Umwandlung von Sonnenenergie durch Photosynthese in Pflanzen oder durch Biosynthese in Zooplankton , den grundlegenden Schritt in der Nahrungskette in Ozeanen . Die Augen vieler Tiere, sind die von Menschen, einschließlich angepasst werden empfindlich und daher das am reichlichsten vorhandenen Teil der Sonnen elektromagnetischer Strahlung, nämlich um zu sehen , Licht , das umfasst den sichtbaren Teil seines weiten Bereichs von Frequenzen. Grünpflanzen haben auch eine hohe Empfindlichkeit gegenüber der maximalen Intensität der elektromagnetischen Sonnenstrahlung, die von einer Substanz namens Chlorophyll absorbiert wird Das ist wichtig für das Pflanzenwachstum über die Photosynthese.

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Praktisch alle Brennstoffe, die die moderne Gesellschaft verwendet - Gas , Öl und Kohle -, sind gespeicherte Energieformen, die vor Millionen von Jahren von der Sonne als elektromagnetische Strahlung empfangen wurden. Nur die Energie aus Kernreaktoren stammt nicht von der Sonne.

Der Alltag ist von künstlich erzeugter elektromagnetischer Strahlung durchdrungen: Lebensmittel werden in Mikrowellenöfen erhitzt , Flugzeuge werden von Radarwellen geleitet , Fernsehgeräte empfangen elektromagnetische Wellen, die von Rundfunkstationen gesendet werden, und Infrarotwellen von Heizgeräten sorgen für Wärme. Infrarotwellen werden auch von automatischen selbstfokussierenden Kameras abgegeben und empfangen , die elektronisch den richtigen Abstand zum zu fotografierenden Objekt messen und einstellen. Sobald die Sonne untergeht, werden Glühlampen oder Leuchtstofflampen eingeschaltet , um eine künstliche Beleuchtung zu gewährleisten, und Städte leuchten hell mit den bunten Leuchtstofflampen und NeonlichternLampen von Werbeschildern. Bekannt ist auch die ultraviolette Strahlung , die die Augen nicht sehen können, deren Wirkung jedoch als Sonnenbrandschmerz empfunden wird . Ultraviolettes Licht stellt eine Art elektromagnetische Strahlung dar, die lebensgefährlich sein kann . Dies gilt auch für Röntgenstrahlen , die in der Medizin wichtig sind, da sie es Ärzten ermöglichen, die inneren Körperteile zu beobachten, deren Exposition jedoch auf ein Minimum beschränkt werden sollte. Weniger bekannt sind Gammastrahlen , die aus Kernreaktionen und radioaktivem Zerfall stammen und Teil der schädlichen energiereichen Strahlung radioaktiver Materialien und Atomwaffen sind .