Spectrul electromagnetic

Electromagnetism

Scris de Scientia.Ro

Miercuri, 30 Aprilie 2008 16:18

Trăim într-un univers îmbibat cu radiaţii electromagnetice. În presă apar adesea articole alarmiste despre efectul radiaţiilor din diferite game. Ce sunt aceste radiaţii şi cât sunt ele de periculoase? Ne putem feri de ele? Sunt ele dăunătoare prin simpla prezenţă? Spectrul electromagnetic reprezintă totalitatea radiaţiilor electromagnetice existente în univers. Aceste radiaţii au frecvenţe cuprinse între aproximativ 1023 herți şi 0 herți. Nu există totuşi o delimitare teoretică exactă a acestui spectru, întrucât practic lungimea de undă poate avea orice valoare, valoarea maximă fiind dimensiunea universului. În funcţie de utilitatea radiaţiei electromagnetice, spectrul electromagnetic este împărțit în mai multe regiuni, dintre care de importanţă deosebită pentru noi este regiunea spectrului vizibil (între 400 şi 700 nanometri), adică acele frecvenţe ale spectrului care pot fi interpretate de către ochi. Nu există graniţe precise între aceste regiuni, prin urmare delimitările prezente mai jos numai aproximative şi sunt stabilite în scop didactic, dar şi operaţional, pentru a crea o idee clară despre dimensiunile acestor zone alespectrului electromagnetic. Reprezentare grafică a modului de transmitere în spaţiu a undelor electromagnetice Undele electromagnetice călătoresc în spaţiu în modul descris grafic mai sus. Cei doi vectori reprezentaţi cu roşu şi albastru reprezintă vectorul electric, respectiv vectorul magnetic, care sunt perpendiculari unul pe celălalt, iar ambii sunt perpendiculari pe direcţia de deplasare a undelor. Este de reţinut că nimeni nu a văzut vreodată unde electromagnetice în forma de mai sus; reprezentarea lor grafică se bazează pe imaginaţia omului care încearcă să-şi facă inteligibilă natura, chiar şi atunci când simţurile îi sunt insuficiente. REGIUNILE SPECTRULUI ELECTROMAGNETIC Undele radio: lungime de undă între 10 cm şi 10 km. Sunt folosite în transmisiile radio ori de către radarele civile şi militare. Microundele: lungime de undă între 1 mm şi 1 m. Sunt folosite, de pildă, de cuptoarele cu microunde. Infraroşii: lungime de undă între 0.7 şi 300 µm. În această gamă intră radiaţia corpului uman. Prin captarea acestei radiaţii de către dispozitive speciale este posibilă detectarea prezenţei organismelor vii chiar şi în condiţii de vizibilitate zero. Spectrul vizibil: lungime de undă între 400 nm (violet) şi 700 nm (roşu). (Cât de mare este un nanometru? 1 mm = 1.000.000 nm; ori, altfel spus, dacă împărțim un milimetru într-un milion de segmente egale, un nanometru este dimensiunea unuia dintre cele un milion de părţi.) Modul în care lumina albă este transformată, la trecerea printr-o prismă, în culorile fundamentale. Culorile fundamentale se găsesc între următoarele valori de frecvenţă: Roşu: 610 - 700 nm Portocaliu: 590 - 610 nm Galben: 570 - 590 nm Verde: 500 - 570 nm Albastru: 450 - 500 nm Indigo: 430 - 450 nm Violet: 400 - 430 nm Ultraviolet: lungime de undă între 3 şi 400 nm. Folosite ca germicid (substanţe folosite pentru distrugerea germenilor) ori pentru bronzarea artificială Raze X: folosite pentru radiografii medicale şi industriale Raze gama: folosite în tratarea cancerului OCHIUL UMAN ŞI SPECTRUL VIZIBIL Se întâmplă, rezultat al evoluţiei, ca ochiul omenesc să fie calibrat pentru captarea undelor electromagnetice din spectrul vizibil. Celule specializate din globul ocular sunt sensibile la diferitele frecvenţe ale spectrului vizibil, creierului transformând apoi radiaţia electromagnetică în senzaţii vizuale, în culori. Faptul că vedem lucrurile din jurul nostru se datorează interacţiunii dintre fotoni (purtătorii luminii) şi mediu, precum şi faptului că lucrurile au capacitatea de a absorbi şi reflecta diferite frecvenţe din spectrul vizibil. Un măr roşu reflectă radiaţia cu frecvenţe între 610 şi 700 nm, absorbind celelalte frecvenţe. Cum lesne se poate înţelege, lucrurile nu au culoare în sine, ci doar felul de construcţie al ochiului uman şi specificitatea interacţiunii dintre materie şi lumină face ca noi să spunem că un obiect are o culoare sau alta. INVIZIBILITATEA În principiu, un lucru devine invizibil în două situaţii, când nu reflectă lumina ori când lumina reflectată nu ajunge la ochi. Un geam complet transparent are un indice extrem de mic de reflexie a luminii; astfel, cu greu determinăm prezenţa acestuia. În laborator s-a reuşit în mare măsură "invizibilitatea" unui obiect prin curbarea radiaţiilor reflectate. Aceleaşi principii sunt folosite şi de celebrele avioane de luptă americane tip "Stealth". Acestea devin greu detectabile ori nedetectabile de către radarele militare, întrucât vopseaua folosită are un indice ridicat de absorbţie a undelor electromagnetice; pe de altă parte, construcţia specială a avionului oferă suprafeţe de reflexie foarte mici, în aşa fel încât undele reflectate către radar sunt neconcludente. ENERGIA UNDELOR ELECTROMAGNETICE ŞI FOTONII Conform fizicii cuantice, undele electromagnetice sunt transmise discretizat, în particule de energie numite fotoni (împotriva opiniei comune, fotonii nu sunt doar vehicule ale luminii, ci, în general, ale radiaţiei electromagnetice). Există o legătură directă între cantitatea de energie pe care o deţine un foton şi frecvenţa undei electromagnetice; cu cât este mai mare frecvenţa, cu atât este mai mare cantitatea de energie. Formula de calcul pentru energia undelor este foarte simplă: E = h f , adică energia unui foton este rezultatul înmulţirii dintre frecvenţa undei şi constanta lui Planck, h. H are valoarea 6.626 x 10-34 J s. SCUTUL ANTI-ELECTROMAGNETIC AL PĂMÂNTULUI Cea mai mare parte a undelor electromagnetice nu pot atinge pământul. Atmosfera terestră reprezintă un adevărat scut împotriva radiaţiilor cosmice. Desigur, după cum se ştie, o parte a acestora ca, de pildă, frecvenţele radio, radiaţiile din spectrul vizibil ori parte din undele ultraviolete traversează atmosfera. Astronomii, pentru a putea capta unde din altă gamă trebuie să-şi posteze instrumentele la altitudini care să le permită acest lucru; prin urmare, folosesc baloane urcate la peste 35 km, avioane ori sateliţi. SUNT UNDELE ELECTROMAGNETICE PERICULOASE PENTRU OM? Depinde. Deşi de multe ori ştirile de pe canalele mass-media sunt alarmiste şi invocă fără nuanţe radiaţiile ca fiind nocive, nici vorbă de aşa ceva. Vieţuim într-o "supă" de unde electromagnetice de toate frecvenţele, atât radiaţie creată de om, cât şi radiaţie cosmică. Nu uitaţi că şi lumina soarelui este, în fapt, radiaţie electromagnetică. Undele electromagnetice sunt inofensive, dăunătoare - în anumite condiţii - ori benefice (fiind folosite în medicină). Contează cantitatea de energie a undelor electromagnetice, timpul de expunere etc. Pentru uz practic, valori limită ale energiei undelor electromagnetice sunt inutile, căci nu avem organ pentru detecţia acestora. Expunerea necontrolată la radiaţii, cum sunt de pildă cele produse de radare, pot fi dăunătoare. Efectele expunerii la radiaţiile telefoanelor mobile sunt, deocamdată, neclare. Sursa : scientia.ro