전자기 스펙트럼 이론

전자기 방사선은 무선 파도, 가시 광선 및 감마선과 같은 전자기파를 구성하는 전기 및 자기장의 형태로 여유 공간을 가로 지르는 빛의 속도에서 에너지의 전달입니다. 전기 및 자기장의 시간 변동의 강도 및 주파수 V는 전자기파를 정의합니다.

전자기 이론

이전에, 두 용어는 전기이며, 다른 하나는 자성이 뚜렷한 특성으로 간주되었습니다. 스코틀랜드 물리학자인 맥스웰 (Maxwell)은 1873 년에 독특한 전자기 이론을 고안했다. 전자기는 자기장에 의해 영향을받는 전기적으로 전하 된 입자를 보여주는 과정이다.

전자기 상호 작용

전자기 상호 작용은 네 가지 주요 범주로 나뉩니다.

• 전하 사이의 거리의 제곱은 그들 사이의 매력 또는 반발력을 결정합니다.

• 자석 극은 쌍으로 발견되며 전하와 마찬가지로 서로 끌어 들이고 격퇴합니다. 

• 와이어를 통해 흐르는 전류는 방향이 전류의 방향에 의해 결정되는 자기장을 생성합니다.

• 자기장은 움직이는 전기장에 의해 만들어지고 그 반대도 마찬가지입니다.

전자기 방사선 메커니즘 생성

전자와 같은 하전 입자가 속도를 변화시킬 때, 즉, 가속 또는 감속 될 때, 전자기 방사선이 생성됩니다. 하전 입자는이 과정의 결과로 생성 된 전자기 방사선의 에너지를 전달하고 '광자'로 알려진 빛 에너지 묶음을 형성합니다.

무선 안테나의 진동 충전 또는 전류는 전자기 방사선 생성의 일반적인 예입니다. 광자로 알려진 질량이없는 '광 입자'의 에너지는 주파수에 비례합니다.

e =h x f

여기서 h는 플랑크의 상수이고 f는 주파수이며, e는 광자의 에너지

h =6.62607 × 10-34 JS

h =4.13567x 1015 ev.

전자기 스펙트럼의 특성

전자기 스펙트럼에는 세 가지 중요한 특성이 있습니다. 그들은

• 파장

• 주파수

• 진폭

두 순차 파 피크 사이의 분리는 파장으로 측정됩니다. 이 측정은 미터 (m)입니다.

특정 시간에 발생하는 파도의 수를 주파수라고합니다. 일반적으로 Hertz로 표현되며, 이는 파도에 의해 생성 된 초당 순환 수 (HZ)입니다.

짧은 파장은 한 사이클이 짧은 시간 내에 흐를 수 있기 때문에 더 많은 주파수를 나타냅니다. 마찬가지로, 각 사이클이 완료하는 데 시간이 오래 걸리므로 파도가 긴 파장은 주파수가 낮습니다.

파동의 진폭 또는 수직 높이는 절반의 최대 최대 높이입니다. 특정 주파수가있는 파도의 진폭이 상승함에 따라 에너지도 증가합니다.

그림은 EM 파의 전자기파 전파 방향을 보여줍니다

파동의 묘사시 길이 (λ), 주파수 (ν, Hz로 표시됨) 및 진폭은 모두이 그림

전자기 스펙트럼

전자기 방사선에는 다양한 주파수와 파장이 있습니다. 전자기 인 스펙트럼은이 범위를 나타냅니다. 파장의 감소 범위 및 에너지 및 주파수 차수의 증가에 기초하여, 전자기 스펙트럼은 7 개의 영역으로 나뉩니다. 

• 라디오 파도,

• 전자 레인지,

• 적외선 (IR),

• 보이는 빛,

• 자외선 (UV),

• x-ray 및

• gamma rays.

X- 선과 감마는 고 에너지의 방사선이며 일반적으로 광자 당 방사선 측면에서 측정됩니다. 무선 파장은 일반적으로 빈도 측면에서 에너지가 낮은 방사선으로 설명됩니다. 주파수는 초당 사이클 또는 Hertz로 측정됩니다. 파장은 미터로 측정됩니다. 에너지는 전자 볼트로 측정됩니다. EM 방사선을 설명하기위한이 세 가지 수량 각각은 정확한 수학적 방식으로 서로 관련이 있습니다.

전자기 스펙트럼의 적용

일상 생활에서 전자기 스펙트럼의 다양한 응용이 있습니다. 그들 중 일부는

• Radio Waves :전자기 스펙트럼에서 가장 낮은 주파수를 가진 EM 파입니다. 라디오는 주로 연설 및 데이터 전송 및 엔터테인먼트 미디어에 사용됩니다.

• 전자 레인지 :무선과 적외선 사이의 EM 스펙트럼은 전자 레인지 아래에 있습니다. 그것들은 약 9 ~ 10mm (0.4 인치) ~ 100 마이크로 미트 (M) 또는 0.004 인치 범위의 파장을 가지고 있으며, 주파수는 약 3GHz ~ 30 일 Hertz 또는 30 Terahertz (THZ) 범위입니다. 전자 레인지는 레이더, 전자 레인지, 고 대역폭 통신 및 산업 응용 분야에서 열원으로 사용됩니다. 

• 적외선 파 :적외선은 전자 레인지와 가시 광선 사이에있는 전자기 스펙트럼의 일부입니다. IR 파장의 범위는 100m (0.004 인치)에서 0.00003 인치이며 주파수는 30 THZ ~ 400 THZ입니다. 적외선 파는 육안으로 보이지 않지만 강도가 충분히 높으면 열로 느낄 수 있습니다. 

• 가시 광선 :IR과 UV 사이, 가시광은 전자기 스펙트럼의 중간에서 발견됩니다. 파장은 740 nm ~ 380 nm이고 400 Tetra Hertz ~ 800 Tetra Hertz (.000015 인치)의 주파수가 있습니다. 더 넓은 의미에서 보이는 빛은 대부분의 인간의 눈에 관찰 가능한 파장을 암시합니다.

• 자외선 :자외선은 가시 광선과 X- 레이 사이에있는 전자기 스펙트럼의 일부입니다. 그것은 약 381 nm ~ 약 10 nm의 파장 및 주파수는 약 8 x1014 ~ 3 × 1016 Hz입니다. 그것은 광범위한 산업 및 의료 용도를 가지고 있지만 살아있는 조직에 해를 끼칠 수 있습니다.

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• x- 레이 :부드럽고 단단한 X- 레이는 각각 두 가지 유형의 X- 레이입니다. UV와 감마선 사이의 전자기 스펙트럼의 면적은 소프트 X- 레이 (Soft X-Ray)라고합니다. 이들의 유일한 구별은 그들의 기원입니다. 과속 전자는 X- 레이를 만드는 반면 원자 핵은 감마선을 생성합니다. X 광선은 의료 응용 분야에서 사용됩니다.

• 감마선 :감마선은 소프트 X- 레이 바로 위의 스펙트럼에 있습니다. 감마선의 파장은 100 pm 미만 (4 × 109 인치)이며 주파수는 대략 10 × 1018Hz보다 큽니다. 제한된 부위로 조심스럽게 보정 된 복용량으로 전달되면 살아있는 조직은 감마 방사선으로 피해를 입어 암 세포를 파괴하는 데 유리합니다. 반면에 인간은 통제되지 않은 노출에 매우 취약합니다.

결론

무선 파, 전자 레인지, X- 레이 및 감마선은 모두 전자기 (EM) 방사선의 예이며, 우리 주변에서 발견됩니다. 이 내용은 전자기 스펙트럼의 기본 이론 및 개념, 전자기 스펙트럼의 예 및 적용에 대해 설명합니다.