Natura i typy fal elektromagnetycznych

Rozchodzenie się fal elektromagnetycznych polega na przemieszczaniu się zaburzeń pól elektrycznego i magnetycznego. Istnienie fal elektromagnetycznych przewidział Maxwell. Zgodnie z jego prawami wszystkie fale mają taka samą naturę niezależnie od długości i przemieszczają się w próżni z prędkością c, zwaną prędkością światła.

Ponieważ fale elektromagnetyczne mają bardzo duży przedział długości dlatego widmo fal zostało podzielone na kilka zakresów. Wyróżnia się:

Promieniowanie radiowe

Promieniowanie radiowe należy do fal elektromagnetycznych, które wykorzystuje łączność radiowa. Biorąc pod uwagę długość (czy też częstotliwość) można wyodrębnić kilka typów fal radiowych. Można wyszczególnić dwa rodzaje klasyfikacji fal : dekadowy i tradycyjny . Podział dekadowy zaleca Regulamin Radiokomunikacyjny.

I tak można je podzielić na:

* fale ultrakrótkie - o długościach fal od 1 do 10 metrów

- są stosowane w telewizji i radiofonii

* fale radiowe - o długościach fal od 10 do nawet 2000 metrów. Można je dodatkowo podzielić na fale krótkie (10 - 75 metrów), średnie (200 - 600 metrów) i długie (1000 - 2000 metrów).

Natomiast fale , których długość jest większa od 2000 metrów nie mają żadnego zastosowania.

Promieniowanie mikrofalowe

Jest to promieniowanie elektromagnetyczne o długościach fal od 1 milimetra do 1 metra. Zastosowanie takiego promieniowania może być różnorakie. Używane są np. w radarach , kuchenkach mikrofalowych czy stereoskopii mikrofalowej.

Promieniowanie mikrofalowe może być emitowane przez prądy o niewielkiej częstotliwości. Prądy takie płyną w antenach wielu urządzeń nadawczych. Źródłami mikrofal są urządzenia zwane klistronami oraz magnetronami. Mikrofale mogą być też wytwarzane przez innego rodzaju obwody półprzewodnikowe.

Pole mikrofalowe może w niekorzystny sposób oddziaływać na organizmy żywe. Przede wszystkim obserwuje się podwyższenie temperatury ciała, ogólne zmęczenie, bóle głowy , zaburzenia pamięci i apatię. Dzieje się tak, gdy średnia gęstość strumienia mocy stacjonarnej mikrofal przekroczy wartość 0,1 W/m. Wartość ta uważana jest za graniczną dla strefy bezpieczeństwa.

Promieniowanie Roentgena ( promieniowanie X)

Jest to promieniowanie elektromagnetyczne obejmujące fale o długości z przedziału od 10 nm do 0.001 nm. Przedział ten dodatkowo można podzielić na promieniowanie rentgenowskie miękkie , czyli to o dłuższych falach oraz promieniowanie rentgenowskie twarde, o mniejszej długości fali. Promieniowanie twarde cechuje się większą przenikliwością. Promieniowanie rentgenowskie wykazuje podobieństwa do promieniowania widzialnego. Ma jednak dużo większą energię. Promieniowanie to cechuje się przenikliwością dla materiałów zbudowanych z atomów lekkich pierwiastków. Promieniowanie rentgenowskie jest absorbowane przez atomy cięższych pierwiastków stąd możliwość obserwacji kości na zdjęciach rentgenowskich. Są one wykorzystywane w medycynie (prześwietlenia i radioterapia nowotworowa).

Promieniowanie rentgenowskie może być rejestrowane na różne sposoby. Jedną z możliwości jest użycie kliszy fotograficznej. Do wytwarzania promieniowania tego typu służą lampy rentgenowskie. Źródłem tego promieniowania mogą być także izotopy promieniotwórcze oraz akceleratory.

Promieniowanie gamma

Jest to promieniowanie elektromagnetyczne o długościach fali mniejszych niż 0.1 nm. Energia kwantu tego promieniowania jest większa od 10 keV. Emitowane jest w wyniku przemian jądrowych izotopów promieniotwórczych. Promieniowanie gamma cechuje się dużą przenikliwością stąd jego niekorzystne działanie na organizmy żywe. Należy do promieniowania jonizującego. Zakres promieniowania gamma częściowo pokrywa się z zakresem promieniowania rentgenowskiego, dlatego ich granicę wyznaczono umownie.

Promieniowanie podczerwone

Ten przedział obejmuje fale elektromagnetyczne, których długość mieści się w granicach od 0.7  do 1 mm. Czasami w odniesieniu do tego promieniowania używa się określenia "promieniowanie termiczne". Nazwa bierze się stąd, że to promieniowanie, które nie jest widziane przez człowieka emitują ciała rozgrzane do wysokich temperatur oraz niektóre rodzaje lamp wyładowczych. Promieniowanie podczerwone stosowane jest w analizach chemicznych, lotnictwie, diatermii, suszeniu, ogrzewaniu. Daje również możliwość widzenia przy braku światła. Jako detektory promieniowania podczerwonego stosuje się takie układy , których własności zmieniają się pod wpływem padającego promieniowania. Przykładem może być detektor Golaya. Jeden Inaczej elementów budowy tego detektora stanowi zbiorniczek Inaczej gazem, którego ciśnienie wzrasta pod wpływem promieniowania.

Promieniowanie nadfioletowe

To promieniowanie elektromagnetyczne inaczej nazywane jest ultrafioletem (UV). Zawiera fale o długościach od 0.4  do 10 nm. Do efektów wywoływanych przez promieniowanie nadfioletowe należy: fluorescencja oraz fotoluminescencja. Nadfiolet wykorzystywany jest w lampach kwarcowych a także w fotografice i do identyfikacji fałszywych banknotów. Sami doświadczamy działania tego promieniowania na skórę w trakcie opalania się. Nadmierna ekspozycja na promieniowanie nadfioletowe może wywołać szkodliwe skutki dla naszego zdrowia a nawet i życia.

Promieniowanie widzialne

Należą tutaj fale elektromagnetyczne o długości zawartej w przedziale 380-780 nm. Widzialne promieniowanie elektromagnetyczne powoduje powstawanie wrażeń barwnych. W rzeczywistości światło widziane jako białe stanowi mieszaninę fal odpowiadających różnym długościom fali. Prędkość światła w próżni jest stała i nie zależy od układu odniesienia. Zjawiskami związanymi z rozchodzeniem się promieni świetlnych zajmuje się optyka .