Энергия фотона электромагнитного спектра

Физика > Фотонные энергии ЭМ-спектра

 

Изучите сопоставления энергии фотона и частоты излучения в электромагнитном спектре. Читайте о формулах Максвелла, постоянной Планка, частоте и длине волны.

Электромагнитный спектр – диапазон всех частот в ЭМ-лучах.

Задача обучения

• Сопоставить энергию фотонов и частоту лучей.

Основные пункты

• Электромагнитные лучи делятся на типы, основываясь на волновой длине: радио- и микроволны, субмиллиметровое, инфракрасное излучения и видимая область (свет, ультрафиолет, рентген и гамма лучи).
• Энергия фотона выступает пропорциональной частоте излучения.
• Многие части ЭМ-спектра применяются в науке для спектроскопических и прочих зондирующих контактов.

Термины

• Постоянная Планка – квант действия в квантовой механике. Обладает единицей углового момента.
• Уравнения Максвелла – список формул, характеризующих генерацию и перемену электрических и магнитных полей.

Электромагнитный спектр

Электромагнитный спектр – разнообразность всех возможных частот в электромагнитном излучении. Этот спектр простирается ниже наиболее низких частот, применимых в радиосвязи, на гамма-лучах в коротковолновом конце. Предел для длины – размер Вселенной. Ниже представлена схема электромагнитного спектра с указанием частоты и длины волн.

Перед вами электромагнитный спектр, вместе с видимой областью в качестве функции частоты (слева) и длины волны

Формулы Максвелла предсказывали бесконечное количество частот ЭМ-волн, перемещающихся на световой скорости. Они включали волны с крайне низкими частотами, если сравнивать с инфракрасными. Теоретически это возможно благодаря колебательным зарядам в стандартной электрической цепи.

В 1886 году Герц создал генерирующий аппарат, чтобы вычислить радиоволны. Герц сумел их обнаружить и даже определить, что они перемещаются со световой скоростью. Также он показал, что найденный луч способен отражаться и преломляться разнообразными диэлектрическими средами, напоминая свет.

Поиск электромагнитного спектра

В 1895 году Вильгельм Рентген обнаружил новую разновидность излучения, выпущенную в эксперименте с вакуумной трубкой. Он наименовал находку рентгеновскими лучами и заметил, что они способны проникать в части человеческого тела, но отражались плотными веществами – костьми. Вскоре их стали активно использовать в медицинских целях.

Последняя часть ЭМ-спектра приходилась на гамма-излучение. Во время исследования радиоактивных выбросов радия в 1900 году, Пол Виард определил новый тип лучей. Сначала он полагал, что перед ним частички альфа и бета, обладающие большей силой проникновения. Но в 1910 году Уильям Брэгг доказал, что это электромагнитное излучений, а не частицы. Измерить их длину удалось Эрнесту Резерфорду и Эдварду Андраде в 1914 году. Оказалось, что они напоминают рентгеновские, но уступают по длине волны и превосходят по частоте.

Связь энергии фотонов, частоты и длины волны определяется формулой: v = , ν =  или E = , где ν – частота, λ – длина волны, E – энергия фотона, c – световая скорость, h – постоянная Планка.

Электромагнитные лучи делятся на разновидности, основываясь на волновой длине: радио и микроволны, субмиллиметровое, инфракрасное излучения и видимая область (свет, ультрафиолет, рентген и гамма лучи). Поведение также зависит от длины волны. Если ЭМ-лучи контактируют с одиночными атомами и молекулами, то дальнейшее поведение основывается на количестве энергии на переносимый квант.

Многие части электромагнитного спектра применяют в науке для спектроскопических и прочих зондирующих операций.

---