Elektromagnetické vlny a záření

• nejdůležitějším druhem elektromagnetického záření je světlo

• světlo jsou elektromagnetické vlny o velmi krátkých vlnových délkách

• vlna se znázorňuje křivkou, která pravidelně stoupá a klesá, nazývá se sinusoida

• vzdálenost mezi sousedními vrcholy se nazývá vlnová délka a označuje se řeckým písmenem  (lambda)

Přehled elektromagnetických

vln• rádiové vlny• mikrovlny• infračervené záření• světlo• ultrafialové záření• rentgenové záření• gama záření

Poznámka:

1 nm (nanometr) = 10-9 m

1 pm (pikometr) = 10-12 m

VLNOVÁ DÉLKA VLNY POUŽITÍ, VÝSKYT2000 m – 1 000 m

600 m – 150 m50 m – 15 m15 m – 1 m

dlouhéstředníkrátké

velmi krátké

rozhlas

televize1 m – 0,3 m mikrovlny mobily, mikrovlnné

trouby0,3 mm – 750 nm Infračervené záření dálkové ovladače,

noční vidění, tepelné záření

750 nm – 400 nm

červenéoranžové

žlutézelenémodréfialové

vidění

400 nm – 10 nm ultrafialové záření opalování, solária, sterilizace

10 nm – 1 pm rentgenové záření lékařská diagnostikaprůmyslová diagnostika

< 300 záření gama ozařování nádorůkosmické záření

Svět

loSv

ětlo

Rádi

ové

Rádi

ové

vlny

vlny

Vlnová délka• v elektromagnetické vlně jsou

elektrické a magnetické pole vzájemně propojena a neustále se mění v čase, šíří se rychlostí světla ve vakuu c = 300 000 km/s

• u elektromagnetické vlny kmitočet udává počet period za sekundu.

• frekvence je nepřímo úměrná vlnové délce

• čím kratší je vlnová délka elektromagnetické vlny, tím vyšší je její kmitočet a naopak

Vlna o dlouhé vlnové délce

Vlna o krátké vlnové délce

cf

Je užitečné srovnat šíření elektromagnetické vlny (světla) a šíření zvukového rozruchu:

• zvuk se šíří jen v látkovém prostředí, zatímco elektromagnetické vlny se šíří i ve vakuu

• rychlost zvuku je podstatně menší než rychlost světla

• šíření elektromagnetických vln závisí také na vlnové délce

• je-li jejich vlnová délka velká, elektromagnetické vlny snadno pronikají za překážky, jako např. rádiové

• je-li ale vlnová délka malá, nebude se tato vlna šířit za překážky a bude vytvářet stín

• vlny o velmi malých vlnových délkách se šíří prakticky přímočaře, jako paprsek, a pak je nazýváme záření

Rádiové vlny• rádiové vlny mají velké vlnové délky

• používají se k přenosu informací, zpráv, hudby a obrazu při rozhlasovém a televizním vysílání

• aby vlna mohla přenášet informaci, musí bát upravena, modulována (kopírovat časový průběh kmitů hlasivek zpěváka či zvuk hudebního nástroje)

• takto modulovaná nosná vlna je vysílána anténou, potupuje k našemu přijímači

• abychom mohli přijímat co nejvíce rozhlasových stanic a dosahovali co nejčistší kvality zvuku, umožňují krátké a velmi krátké vlny(VKV)

Mikrovlny• vlny o kratších vlnových délkách (dm, cm, mm) jsou

mikrovlny• odrážejí se od kovových předmětů a používají se

v radiolokaci při sledování pohybu letadel a lodí za tmy a mlhy

• radar slouží v navigaci a také policii při měření rychlosti vozidel.

• mikrovlny umožňují vybudovat sítě mobilních telefonů• jde o vlny s vlnou délkou asi 30 cm a kmitočtu 900 MHz• vyžadují rozsáhlé sítě antén

• také byla vybudována i satelitní síť 28 družic, které se pohybují Země s oběžnou dráhou 1/2 dne

• v mikrovlnných troubách a grilech vlny o délce asi 12 cm mají podoby záření, pohlcují se v látkách, ohřívají je a mohou přenášet teplo

Infračervené záření• elektromagnetické vlny, nejčastěji vytvářené horkými předměty

• i chladná tělesa vydávají záření a to umožňuje vidět je ve tmě pomocí přístrojů, které infračervené záření zviditelňují

• ve vojenství a kosmickém výzkumu můžeme pozorovat krajinu i v nocí infračervenými dalekohledy a pořizovat snímky v infračerveném záření

• úzký paprsek infračerveného záření v dálkovém ovladači spíná a ovládá televizor nebo videorekordér

Světlo• lidské oko může vnímat jen elektromagnetické vlny vlnových

délek 750nm - 400nm – tyto vlny představují světlo• největší vlnovou délku má světlo červené pak oranžové,

žluté, zelené, modré a fialové • bílé světlo je ze složeno ze všech těchto barev a dá se

hranolem do barevného spektra opět rozložit

Elektromagnetické spektrum

Ultrafialové záření• elektromagnetické vlny kratší než viditelné světlo • jeho zdrojem je Slunce, ale jen malá část se dostane

na zemský povrch• umožňuje opálení nechráněné pokožky, ale může

vyvolat i rakovinu kůže• oči před ním musíme chránit slunečními brýlemi• největší intenzitu má ve vysokých horách a u moře.

Rentgenové záření• přineslo převrat do

lékařské diagnostiky, kde umožnilo fotografovat vnitřní tkáně, orgány a cizí předměty uvnitř lidského těla

• jedná se o formu ionizujícího záření a jako takové může být nebezpečné, má silnější rakovinotvorné účinky a řada lékařů zaplatila za to životem

• dnešní technika umožňuje dobrou ochranu před ním, přesto je dobré omezit rentgenová vyšetření na nejnutnější míru

Gama záření• vzniká při radioaktivní přeměně atomových jader, přichází k nám z

kosmu a můžeme ho také vytvářet v laboratoři • je to nejpronikavější záření, lze se před ním chránit olověným

stíněním • používá se také v medicíně, jak k diagnostice, tak při ozařování

zhoubných nádorů • rentgenové a gama záření slouží také v technice k prozařování

kovových odlitků a zjišťování jejich vad

James Clerk Maxwell• 1831-1879, skotský fyzik

• vytvořil matematickou teorii elektromagnetismu, vysvětlil fyzikální podstatu světla, předpověděl mnoho vlastností elektromagnetických vln

• zabýval se též teorií plynů

Wilhelm Conrad Röntgen• 1845-1923, německý fyzik

• objevil pronikavé neviditelné záření – rentgenové záření

• využíváme je v medicíně, vědě a technice

• v roce 1901 získal Röntgen jako první Nobelovu cenu za fyziku