Fagstoff

Det elektromagnetiske spektrum

Publisert: 24.06.2010
  • Innbygg
  • Enkel visning
  • Lytt til tekst
  • Skriv ut

Det elektromagnetiske spektrum dekker et meget bredt frekvens- og bølgelengdeområde.


For alle e-m-bølger gjelder formelen

$$\lambda \cdot f = v$$

I vakuum og luft er λ·f=c.

Både i tomt rom, men også i atmosfæren og verdensrommet, forplanter lyset seg med lysfarten c. Lyset bruker ca. 500 sekunder på veien fra sola til jorda. Derfor kan vi si at sola ligger 500 lyssekunder borte. Både lyset og andre e-m-bølger har heldigvis med seg informasjon om både kilden og mediet de har gått gjennom, informasjon vi kan tolke ved å studere strålingen nøye.
Det synlige lyset og radiobølgene er bare en liten del av det brede båndet som kalles det elektromagnetiske spektrum. Dette spektret, som funksjon av frekvens og bølgelengde, er vist her:

 

Det elektromagnetiske spektrumDet elektromagnetiske spektrum som funksjon av frekvens og bølgelengde. Som figuren viser så er det synliget området av spekteret veldig lite.
Opphavsmann: Narom

Som vi ser strekker det seg fra gammastråling (γ), hvor λ er 10-16 meter, via røntgenstråling (X), ultrafiolett stråling (UV), synlig lys, infrarød stråling (IR), mikrobølger, radar- og radiobølger til magnetiske mikropulsasjoner med bølgelengder som kan være mer enn 104 km. Hvordan vi deler radiobølgene i forskjellige bånd er vist i følgende tabell:

Oversikt over den delen av det elektromagnetiske spektrum som kalles radiobølgerOversikt over den delen av det elektromagnetiske spektrum som kalles radiobølger
Opphavsmann: Narom


Det elektromagnetiske spektrum strekker seg altså fra meget energirik gammastråling til meget langbølget stråling med liten energi.

 

Praktisk talt all solstråling med λ < ca. 300 nm blir absorbert i atmosfæren. Også radiobølger med λ > 10 m (f < 30 MHz) blir absorbert i ionosfæren. Radiobølger i områdene VLF, LF, MF og HF reflekteres fra ionosfæren.

 

Karakteristiske bølgestørrelser og enheter

For å kunne beskrive egenskapene til den e-m-strålingen er det nødvendig å kjenne energien, bølgelengden og/eller frekvensen, typen av stråling og mediet bølgene går gjennom. Bølgelengden λ0 er avstanden mellom to bølgetopper, bølgens maksimale utslag kalles amplitude A0 og bølgens periode er T. Bølgens frekvens f måles i hertz (Hz = s-1). Sammenhengen mellom perioden og frekvensen er gitt ved at f=1/T .

For alle e-m-bølger er farten til bølgene gitt ved

$$v=\frac{\lambda}{T}$


hvor v = bølgehastigheten (i vakuum er v=c).

Den vanlige SI-enheten for energi er joule. Dette er en forholdsvis stor enhet, derfor brukes ofte elektronvolt (eV). 1 eV er den kinetiske energien partikkelen får når den akselereres i en spenning på 1 V. 1 eV =  J (joule). 1 eV er en liten enhet, derfor brukes ofte 1 keV for 1000 eV og 1 MeV for 106 eV. Energien av strålingen er også gitt ved

$$E = h \cdot f = h \cdot \frac{c}{\lambda}$$

hvor h (Plancks konstant) = 6,63 · 10-34 J · s og f er frekvensen (vær oppmerksom på at i eldre litteratur brukes ofte ν for frekvens).

I tabellen under har vi regnet ut energien til fotonene for en del bølgelengder.

 

Forholdet mellom bølgelengde og energi for forskjellige bølgelengder i spekteretForholdet mellom bølgelengde og energi for forskjellige bølgelengder i spekteret
Opphavsmann: Narom