II.4. Clasificarea undelor (radiațiilor) electromagnetice. Aplicații.

Radiațiile electromagnetice sunt niște lumini invizibile ochiului nostru, cu excepția luminii vizibile, având toate aceeași viteză ca a luminii de 300.000.000 m/s. Ele sunt atât naturale, cât și artificiale.

Iată cele 7 radiații electromagnetice în ordinea creșterii frecvenței lor și a energiei lor: undele radio, microundele, radiațiile infraroșii, lumina vizibilă, radiațiile ultraviolete, radiațiile X și radiațiile gamma.

Se folosesc la comunicațiile la distanță, fără fir: telefoane mobile, transmisiuni radio și TV etc. fiind produse de dispozitive electronice. Au frecvența cuprinsă în intervalul 10³ Hz - 10⁹ Hz și lungimea de undă între câțiva km și 10 cm.

• Telefoane mobile

• Radio etc.

Au frecvența cuprinsă în intervalul 0,3 GHz - 300 GHz și lungimea de undă între 30 cm și 1 mm, fiind produse de dispozitive electronice și se folosesc la:

• Pentru a încălzi rapid mâncarea în cuptoarele cu microunde

• Convorbiri internaționale prin satelit, radar

• Programe TV cu antene parabolice prin satelit.

Au frecvența cuprinsă în intervalul 300 GHz - 430 THz, lungimea de undă între 1 mm și 7,8 ∙ 10^-7 m. Sunt emise de Soare și de către corpurile calde.

Sunt folosite:

• În medicină, meteorologie, astronomie

• Dispozitivele cu vedere nocturnă

• Telecomenzile prin infraroșu etc.

Este singura radiație electromagnetică percepută de ochiul nostru, având spectrul de culori de la roșu la violet (ROGVAIV). Are frecvența cuprinsă în intervalul 430 THz - 750 THz și lungimea de undă între 7,8 ∙ 10^-7 m și 4 ∙ 10^-7 m. Este emisă de sursele de lumină (Soare, fulger, becuri, laser etc.)

Sunt emise de Soare și de lămpi speciale folosite la bronzarea pielii, la sterilizare, în stomatologie etc. și apar în timpul descărcărilor electrice în gaze. Expunerea intensă la razele UV este dăunătoare corpului omenesc.

Au frecvența cuprinsă în intervalul 790 THz - 30 PHz (P = PetaHz are 10¹⁵ Hz) și lungimea de undă între 4 ∙ 10^-7 m și 6 ∙ 10^-10 m.

Sunt folosite în medicină pentru radiografii și tomografii, terapia tumorilor maligne, în aeroporturi la controlul bagajelor. Sunt emise în tuburi vidate în care un fascicul de electroni accelerați la zeci de mii de volți bombardează un electrod.

Au frecvența cuprinsă în intervalul 3 ∙ 10¹⁶ Hz – 3 ∙ 10¹⁹ Hz și lungimea de undă între 10 ∙ 10^-10 m și 5 ∙ 10^-12 m.

Au cea mai mare energie și putere de pătrundere în substanțe, fiind extrem de periculoase și distrugând celulele vii. Radiații ϒ sunt emise în bombe atomice, explozii solare, de către nucleele atomilor.

Au frecvența cuprinsă în intervalul 3 ∙ 10¹⁹ Hz – 3 ∙ 10²² Hz și lungimea de undă între 5 ∙ 10^-12 m și 10^-16 m.

Gammagrafia constă în iradierea piesei supuse controlului cu radiații gamma, după care se obține pe filmul radiografic imaginea structurii macroscopice interne a piesei respective prin acționarea asupra emulsiei fotografice.

👀 Experiment: Determinarea vitezei luminii cu ajutorul cuptorului cu microunde

Materiale necesare:
Cuptor cu microunde, 1 felie mai mare de cașcaval, farfurie, riglă.

Descrierea experimentului:

• Scoate platoul care se rotește din cuptorul cu microunde
• Așază în locul lui o farfurie cu o felie subțire de cașcaval pe ea
• Pornește cuptorul cu microunde timp de câteva secunde
• Scoate farfuria și măsoară distanța dintre două zone în care cașcavalul s-a topit
• Se citește pe spatele cuptorului frecvența acestuia, 𝛎 ≈ 2,5 GHz = 2,5 ∙ 10⁹ Hz
• Ce observi?

  Cașcavalul s-a topit neuniform, având cel puțin 2 zone unde s-a topit mai mult.

Concluzia experimentului:
În zonele unde cașcavalul s-a topit intensitatea câmpului electromagnetic este maximă.
Distanța d dintre aceste zone este d = λ/2≈ 6 cm, unde λ este lungimea de undă a radiației electromagnetice.
Deci, λ = 12 cm = 0,12 m
Aplicăm formula vitezei luminii
c = λ ∙ ν = 0,12 m ∙ 2,5 ∙ 10⁹ Hz = 0,12 m ∙ 2,5 ∙ 10⁹ 1/s = 3 ∙ 10⁸ m/s