Spectrul electromagnetic este ansamblul tuturor undelor electromagnetice, ordonate după lungimea de undă sau după frecvență. Din el fac parte undele radio, microundele, radiația infraroșie, lumina vizibilă, radiația ultravioletă, razele X și razele gamma. Toate se propagă în vid cu aceeași viteză, viteza luminii, și diferă doar prin cât de lungă este unda și cât de multă energie transportă.
Ochiul nostru vede doar o fâșie minusculă din acest ansamblu, dar restul nu dispare: îl folosim în telefon, la cuptor, la radiografie sau la telecomandă. Mai jos parcurgem spectrul de la undele cele mai lungi la cele mai scurte.
Ce este o undă electromagnetică
O undă electromagnetică este o perturbare a câmpului electric și magnetic care se propagă prin spațiu. Ea nu are nevoie de aer sau alt mediu, de aceea lumina Soarelui ajunge la noi prin vid. Spre deosebire de unda sonoră, care are nevoie de substanță și este explicată în articolul despre sunet, unda electromagnetică se poate propaga și prin spațiul gol.
Lungimea de undă este distanța dintre două creste succesive, iar frecvența este numărul de oscilații pe secundă. Cele două mărimi sunt legate: cu cât unda este mai scurtă, cu atât frecvența și energia ei sunt mai mari. Pentru particula de lumină, fotonul, energia depinde direct de frecvență.
Parcurgerea spectrului
| Domeniu | Lungime de undă aproximativă | Utilizare sau întâlnire cotidiană |
|---|---|---|
| Unde radio | de la câțiva milimetri la kilometri | Radio, televiziune, rețele mobile, Wi-Fi |
| Microunde | milimetri până la decimetri | Cuptor cu microunde, radar, comunicații prin satelit |
| Infraroșu | de la microni la milimetri | Telecomenzi, camere termice, căldura simțită de la un foc |
| Lumină vizibilă | aproximativ 400-700 nanometri | Tot ce vedem |
| Ultraviolet | 10-400 nanometri | Bronzul, sterilizarea, lămpi speciale |
| Raze X | sub 10 nanometri | Radiografii, controlul bagajelor |
| Raze gamma | foarte mici, sub dimensiunea unui atom | Radioactivitate, astrofizică |
Undele radio și microundele
Undele radio au lungimile cele mai mari și transportă informația radiofonică, televizată și de telefonie. Istoria acestor transmisii este povestită în articolul despre telefon și radio. Microundele sunt folosite la cuptoare, unde fac moleculele de apă din alimente să se rotească și să se încălzească, și la radare. Rețelele Wi-Fi funcționează tot în domeniul microundelor, la puteri mici.
Infraroșul
Orice corp cu temperatură peste zero absolut emite radiație infraroșie. Căldura pe care o simți de la o sobă sau de la Soare când ți se încălzește fața este în mare parte infraroșu. Camerele termice transformă această radiație într-o imagine, iar despre modul în care se transmite căldura vezi articolul despre căldură și temperatură.
Lumina vizibilă, o bandă îngustă
Domeniul vizibil se întinde de la violet, cu lungimea de undă mai mică, până la roșu, cu lungimea de undă mai mare. Prisma sau picăturile de ploaie descompun lumina albă în aceste culori. De ce cerul este albastru și cum apare curcubeul poți afla în articolul despre lumină și culori. Ochiul este sensibil exact la domeniul în care Soarele emite cel mai mult și în care atmosfera este transparentă.
Ultraviolet, raze X și raze gamma
Radiația ultravioletă are energie mai mare decât lumina vizibilă. O parte din ea este oprită de stratul de ozon și de straturile atmosferei, descrise în articolul despre atmosfera Pământului. Cea care ajunge la sol poate provoca arsuri ale pielii și poate afecta ochii, de aceea sunt recomandate protecția solară și ochelarii adecvați în zilele însorite. Pentru probleme ale pielii, consultă un medic dermatolog.
Razele X au energie suficientă ca să traverseze țesuturi moi și sunt oprite de oase și metale, ceea ce le face utile la radiografii. Folosirea lor în medicină se face doar la indicația specialiștilor, cu doze controlate. Razele gamma sunt cele mai energetice. Ele apar la dezintegrări radioactive, descrise în articolul despre radioactivitate, și în fenomene cosmice violente, precum exploziile stelelor.
Este radiația toată periculoasă?
Nu. Pericolul depinde de energia fotonilor, nu de simplul cuvânt „radiație”. Undele radio și microundele au energie prea mică pentru a rupe legături chimice, în timp ce ultravioletul puternic, razele X și gamma au suficientă energie ca să afecteze moleculele din celule. Din acest motiv, regulile de protecție se concentrează pe capătul energetic al spectrului.
Spectrul în astronomie
Astronomii observă Universul în toate domeniile: radiotelescoape pentru gazul rece, telescoape infraroșii pentru stele ascunse în praf, telescoape de raze X pentru gaz foarte fierbinte și pentru discurile din jurul găurilor negre. Fiecare domeniu arată alt aspect al aceluiași obiect. Atmosfera blochează o parte din radiații, de aceea unele telescoape sunt trimise în spațiu. Vezi și articolul despre găurile negre, unde observațiile în raze X sunt esențiale.
Ce merită reținut despre spectrul electromagnetic
- Toate undele electromagnetice se propagă în vid cu viteza luminii.
- Diferența dintre ele este lungimea de undă: mai scurtă înseamnă frecvență și energie mai mari.
- Lumina vizibilă este doar o mică bandă, între aproximativ 400 și 700 de nanometri.
- Radiațiile cu energie mare, ultravioletul puternic, razele X și gamma, pot afecta celulele și cer protecție.
- Astronomii folosesc toate domeniile pentru a studia același obiect din unghiuri diferite.
Întrebări frecvente
Telefonul mobil emite radiații?
Emite unde radio de putere mică, care fac parte din domeniul neionizant. Normele de siguranță stabilesc limite pentru aceste emisii. Pentru întrebări legate de sănătate, un medic sau autoritățile de reglementare sunt sursele potrivite.
De ce nu vedem infraroșul?
Ochiul uman are receptori pentru un interval îngust, aproximativ 400-700 nanometri. Infraroșul are energie prea mică pentru a declanșa aceste celule, deși îl simțim sub formă de căldură.
Cuptorul cu microunde încălzește din interior?
Nu chiar. Microundele pătrund doar câțiva centimetri în alimente, unde încălzesc moleculele de apă, iar căldura se propagă apoi spre interior prin conducție. De aceea unele alimente rămân reci în centru.
Ce are mai multă energie, roșul sau violetul?
Violetul. Are lungime de undă mai mică și frecvență mai mare, deci fotonii lui transportă mai multă energie decât cei de lumină roșie.
Toate undele electromagnetice merg la fel de repede?
În vid, da, toate se propagă cu aproximativ 300.000 de kilometri pe secundă. În medii materiale, viteza scade și poate diferi între culori, fenomen care explică prisma.
