Elektromagnetski spektar

Elektromagnetski ili elektromagnetni spektar sačinjava cela oblast elektromagnetskog zračenja uključujući radio-talase, infracrvene zrake, vidljivu svetlost, rendgentske zrake i gama zrake. Elektromagnetsko zračenje prenosi energiju i kreće se brzinom svetlosti koja iznosi 300000 km/s. Tokom kretanja, energija se razmenjuje između električnog i magnetskog polja. Dok jačina jednog polja raste, drugog opada i obrnuto. Brzina kojom se ovo dešava naziva se frekvencija zračenja. Različite vrste elektromagnetskog zračenja imaju različite frekvencije i različite talasne dužine.

Najizraženiji deo spektra crnog tela je u infracrvenoj oblasti, sa talasnom dužinom od oko 10 mikrometara. Sa povećanjem temperature, vrh se pomera ka kraćim talasnim dužinama, proizvodeći prvo crvenu, zatim belu, i konačno plavo-belu boju sa pomeranjem vrha izvan vidnog spektra ka ultraviolentnom. Te boje se mogu videti pri zagrevanju metala dok ne postane crven ili beo. Plavo-belo termalno zračenje se retko sreće, izuzev u zvezdama (opažena plava boja u plamenu gasa ili zavarivačkoj baklji je zapravo proizvod molekularne emisije, ne čiste termalne radijacije).

Frekvencija i valna dužina 

Frekvencija se meri u hercima. Ona je broj puta u sekundi da električno polje dostiže svoju maksimalnu vrednost. Talasna dužina je rastojanje koje talas pređe za vreme koje je potrebno električnom polju da sa maksimalne spadne na svoju minimalnu vrednost i vrati se ponovo na maksimalnu. Zbog toga talasna dužina je jednaka količniku brzine svetlosti i frekvencije.

gde je sa E označena fotonska energija, c brzina svetlosti, a sa h Plankova konstanta.

Talasni broj je broj talasnih ciklusa u jedinici dužine:

Vidljiva svetlost 

Vidljiva svetlost je najpristupačnija posmatranju, te se optika počela najpre razvijati u području svetlosti koju direktno osećamo čulom vida. Ksnije je ustanovljeno pomoću raznih instrumenata da pored vidljive svetlosti u prirodi postoje i druge radijacije koje su nevidljive za naše oko a imaju slične osobine kao vidljiva svetlost. Pokazalo se da oko vidi samo jedno vrlo usko područje zračenja koja se javljaju u prirodi. Herc je svojim eksperimentima pokazao da radio-talasi imaju slične osobine kao i vidljiva svetlost. Upoznavanjem električne strukture materije došlo se do zaključka da atomi i molekuli emituju svetlost odnosno da i svetlost ima elektromagnetsku prirodu.

Elektromagnetska zračenja 

Ubrzo je ustanovljeno da elektromagnetska zračenja obuhvataju vrlo široko područje u pogledu talasnih dužina, pa su sva poznata zračenja poređana po talasnim dužinama, jer je zaključeno da imaju istu prirodu, a razlikuju se samo po talasnim dužinama i frekvenciji. Kad se pođe od spektra sa vidljivom svetlošću može se lako ustanoviti da se sa obe strane strane spektra nastavljaju radijacije nevidljive za ljudsko oko, koje se mogu ustanoviti instrumentima. Nevidljive radijacije koje pokazuju izrazito toplotno dejstvo nazvane su infracrveni zraci. Područje radio-talasa koje se graniči sa područjem infracrvenih zraka nazvano je mikrotalasima. Ovo područje našlo je primene u određivanje svojstva molekula. Mikrotalasi koriste talasne dužine od nekoliko centimetara, koje odgovaraju frekvencijama od hiljadu miliona herca.

Valne dužine zračenja 

Talasne dužine su izrazene u angstremima (10 na -10). U radio-tehnici danas se upotrebljavaju radio-talasi talasne dužine od nekoliko kilometara, ali se oni mogu načiniti i proizvoljno dugim, jer u ovom smeru ne postoji ograničenje. Između radio-talasa i vidljive svetlosti, posmatrano u pogledu talasne dužine, nalazi se oblast infracrvenih zraka. U spektroskopiji ova oblast se deli na tri područja: blisko, srednje i daleko. Blisko područje ima opseg talasnih dužina od 7800 do 3*10000 Å (angstrema), to je područje koje se graniči sa vidljivom svetlošću. Srednje područje ima opseg od 3*10000 do 3*100000, a daleko područje od 3*100000 do 3*1000000 i ono se Graniči sa radio-talasima. Idući ka manjim talasnim dužinama nalazi se oblast vidljive svetlosti, a zatim ultraljubičasti zraci. Na sličan način, u spektoskopiji, oblast ultraljubičastih zraka se deli na blisko (3800 Å do 2000 Å) i daleko (2000 do 100 Å) područje ultraljubičastih zraka. Iza ovih još manje talasne dužine imaju iks-zraci, zatim ɣ-zraci i sekundarni kosmički talasi. Izvesne oblasti se preklapaju na graničnim delovima. Ovo ne treba shvatiti kao dva različita zračenja već kao jedno te isto zračenje proizvedeno na različite načine. Obično način proizvodnje određuje datu oblast ali se na graničnim delovima ista zračenja mogu proizvesti ili na jedan ili na drugi način, te ih stoga ubrajamo u jednu ili drugu oblast talasnih dužina elektromagnetskih radijacija. Opseg elektromagnetskih radijacija veoma je veliki. Sa opšteg stanovišta nema nikakvih poznatih pojava koje ograničavaju opseg talasnih dužina. Jedina granica u ovom pogledu je praktična mogućnost njihove proizvodnje. Vidljiva svetlost predstavlja vrlo usku oblast od celokupnog spektra elektromagnetskih oscilacija. Pri Tome vidljiva svetlost ne predstavlja nikakvo područje koje bi se bitno razlikovalo od ostalih područja. Opseg vidljive svetlosti ograničavaju samo fiziološke osobine ljudskog oka što uopšte posmatrano u fizici nema nikakvog većeg značaja. Mrežnjača u oku je osetljiva samo na talasne dužine u naznačenom opsegu vidljive svetlosti Ostale oblasti većih ili manjih talasnih dužina nije u stanju da oseti te se u ovim oblastima naučnici služe drugim instrumentima.

Vidi još 
 Vidljivi spektar

Elektromagnetizam
Elektromagnetna radijacija