The spektrum elektromagnetik terdiri dari susunan memerintahkan semua panjang gelombang dari gelombang elektromagnetik, yang menganggap setiap nilai positif, tanpa ada batasan. Ini dibagi menjadi 7 bagian, termasuk cahaya tampak.
Kita sudah familiar dengan frekuensi cahaya tampak ketika kita melihat pelangi, di mana setiap warna berhubungan dengan panjang gelombang yang berbeda: merah adalah yang terpanjang dan ungu yang terpendek.
Spektrum elektromagnetik. Perhatikan bahwa frekuensi (dan dengan itu energi) meningkat dari kiri ke kanan dalam skema ini. André Oliva / Domain publik
Rentang cahaya tampak hanya menempati area spektrum yang sangat pendek. Daerah lain, yang tidak dapat kita lihat, adalah gelombang radio, gelombang mikro, inframerah, ultraviolet, sinar-X, dan sinar gamma.
Daerah tersebut tidak ditemukan pada waktu yang sama, tetapi pada waktu yang berbeda. Misalnya, keberadaan gelombang radio diramalkan pada tahun 1867 oleh James Clerk Maxwell dan bertahun-tahun kemudian, pada tahun 1887, Heinrich Hertz memproduksinya untuk pertama kali di laboratoriumnya, itulah mengapa disebut gelombang Hertzian.
Semuanya mampu berinteraksi dengan materi, tetapi dengan cara yang berbeda-beda, bergantung pada energi yang dibawanya. Di sisi lain, daerah berbeda dari spektrum elektromagnetik tidak didefinisikan secara tajam, karena pada kenyataannya batasnya tidak jelas.
Band
Pita spektrum elektromagnetik. Tatoute dan Phrood / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)
Batas antara berbagai wilayah spektrum elektromagnetik agak kabur. Ini bukan divisi alami, sebenarnya spektrumnya adalah sebuah kontinum.
Namun, pemisahan menjadi pita atau zona berfungsi untuk dengan mudah mengkarakterisasi spektrum sesuai dengan propertinya. Kami akan memulai deskripsi kami dengan gelombang radio, yang panjang gelombangnya lebih panjang.
Gelombang radio
Frekuensi terendah memiliki jangkauan sekitar 10 4 Hz, yang pada gilirannya sesuai dengan panjang gelombang terpanjang, biasanya seukuran bangunan. AM, FM, dan radio pita warga menggunakan gelombang dalam rentang ini, serta siaran televisi VHF dan UHF.
Untuk tujuan komunikasi, gelombang radio digunakan pertama kali sekitar tahun 1890, ketika Guglielmo Marconi menemukan radio.
Karena frekuensi gelombang radio lebih rendah, mereka tidak memiliki efek pengion pada materi. Ini berarti gelombang radio kekurangan energi untuk mengeluarkan elektron dari molekul, tetapi gelombang radio meningkatkan suhu benda dengan meningkatkan getaran molekul.
Oven microwave
Panjang gelombang gelombang mikro berada di urutan sentimeter dan mereka juga pertama kali dideteksi oleh Heinrich Hertz.
Mereka memiliki cukup energi untuk memanaskan makanan, yang sebagian besar atau lebih kecil mengandung air. Air adalah molekul polar, yang berarti meskipun secara elektrik netral, muatan negatif dan positif sedikit terpisah, membentuk dipol listrik.
Ketika gelombang mikro, yang merupakan medan elektromagnetik, menabrak dipol, mereka menghasilkan torsi yang membuatnya berputar untuk menyelaraskannya dengan medan. Gerakan tersebut diterjemahkan menjadi energi yang menyebar melalui makanan dan memiliki efek memanaskannya.
Inframerah
Bagian spektrum elektromagnetik ini ditemukan oleh William Herschel pada awal abad ke-19 dan memiliki frekuensi yang lebih rendah daripada cahaya tampak, tetapi lebih tinggi dari gelombang mikro.
Panjang gelombang spektrum inframerah (di bawah merah) sebanding dengan ujung jarum, oleh karena itu radiasi ini lebih berenergi daripada gelombang mikro.
Sebagian besar radiasi matahari datang pada frekuensi ini. Benda apa pun memancarkan radiasi infra merah dalam jumlah tertentu, terutama jika benda itu panas, seperti pembakar dapur dan hewan berdarah panas. Itu tidak terlihat oleh manusia, tetapi beberapa predator membedakan emisi inframerah dari mangsanya, memberi mereka keuntungan dalam berburu.
Terlihat
Ini adalah bagian dari spektrum yang dapat kita deteksi dengan mata kita, antara 400 dan 700 nanometer (1 nanometer, disingkat nm adalah 1 × 10 -9 m) dengan panjang gelombang.
Cahaya putih mengandung campuran semua panjang gelombang, yang dapat kita lihat secara terpisah saat melewati prisma. Tetesan hujan di awan terkadang berperilaku seperti prisma, jadi kita bisa melihat warna pelangi.
Warna pelangi mewakili panjang gelombang cahaya tampak yang berbeda. Sumber: Pixabay.
Panjang gelombang warna yang kita lihat, dalam nanometer, adalah:
-Merah: 700–620
-Jingga: 620–600
-Kuning: 600–580
-Hijau: 580–490
-Biru: 490–450
-Violet: 450–400
Ultraungu
Ini adalah wilayah yang lebih energik daripada cahaya tampak, dengan panjang gelombang melebihi ungu, yaitu lebih dari 450 nm.
Kita tidak bisa melihatnya, tapi radiasi yang berasal dari Matahari sangat melimpah. Dan karena memiliki energi yang lebih tinggi daripada bagian yang terlihat, radiasi ini berinteraksi lebih banyak dengan materi, menyebabkan kerusakan pada banyak molekul penting secara biologis.
Sinar ultraviolet ditemukan tidak lama setelah sinar infra merah, meskipun pada awalnya disebut "sinar kimia", karena bereaksi dengan zat seperti perak klorida.
sinar X
Mereka ditemukan oleh Wilhelm Roentgen pada tahun 1895 saat bereksperimen dengan elektron yang dipercepat (sinar katoda) yang diarahkan pada suatu target. Tidak dapat menjelaskan dari mana asalnya, dia menyebutnya sinar-X.
Ini adalah radiasi yang sangat energik dengan panjang gelombang yang sebanding dengan ukuran atom, mampu melewati benda buram dan menghasilkan gambar seperti pada sinar-X.
Radiografi diperoleh dengan menggunakan sinar-X: Sumber: Pixabay.
Karena mereka memiliki lebih banyak energi, mereka dapat berinteraksi dengan materi dengan mengekstraksi elektron dari molekul, oleh karena itu mereka dikenal dengan nama radiasi pengion.
Sinar gamma
Ini adalah radiasi yang paling energik dari semuanya, dengan panjang gelombang di urutan inti atom. Itu sering terjadi di alam, karena dipancarkan oleh unsur radioaktif saat mereka meluruh menjadi inti yang lebih stabil.
Di alam semesta terdapat sumber sinar gamma dalam ledakan supernova, serta benda misterius di antaranya pulsar, lubang hitam, dan bintang neutron.
Atmosfer bumi melindungi planet ini dari radiasi pengion tinggi yang berasal dari alam semesta, dan karena energinya yang tinggi, mereka memiliki efek berbahaya pada jaringan biologis.
Aplikasi
Gelombang radio atau frekuensi radio digunakan dalam telekomunikasi karena mampu mengangkut informasi. Juga untuk tujuan terapeutik untuk menghangatkan jaringan dan memperbaiki tekstur kulit.
-Untuk mendapatkan gambar resonansi magnetik, frekuensi radio juga diperlukan. Dalam astronomi, teleskop radio menggunakannya untuk mempelajari struktur benda langit.
-Ponsel dan televisi satelit adalah dua aplikasi gelombang mikro. Radar adalah aplikasi penting lainnya. Selain itu, seluruh alam semesta terbenam dalam latar belakang radiasi gelombang mikro, yang berasal dari Big Bang, menjadi pendeteksian radiasi latar belakang tersebut merupakan bukti terbaik yang mendukung teori ini.
Radar memancarkan pulsa ke suatu objek, yang menyebarkan energi ke segala arah, tetapi sebagian dipantulkan, membawa informasi tentang lokasi objek. Sumber: Wikimedia Commons.
-Cahaya tampak diperlukan karena memungkinkan kita berinteraksi secara efektif dengan lingkungan kita.
Sinar-X memiliki banyak aplikasi sebagai alat diagnostik dalam kedokteran dan juga pada tingkat ilmu material, untuk menentukan karakteristik banyak zat.
-Radiasi gamma dari berbagai sumber digunakan sebagai pengobatan kanker, serta mensterilkan makanan.
Referensi
- Giambattista, A. 2010. Fisika. Edisi kedua. McGraw Hill.
- Giancoli, D. 2006. Fisika: Prinsip dengan Aplikasi. 6. Ed Prentice Hall.
- Rex, A. 2011. Dasar-dasar Fisika. Pearson.
- Serway, R. 2019. Fisika untuk Sains dan Teknik. 10. Edisi. Volume 2. Pertengkaran.
- Shipman, J. 2009. Pengantar Ilmu Fisika. Edisi kedua belas. Brooks / Cole, Edisi Cengage.