Lumina și spectrul electromagnetic
Energie de la Soare
Practic toată (99,97%) energia de care dispunem pe Pământ provine de la Soare. Aceasta se ridică la o medie de 340 jouli/secundă pentru fiecare metru pătrat al suprafeței Pământului.
Energia solară este energie nucleară. Ea provine din reacțiile de fuziune care au loc în soare. Într-o reacție de fuziune, două nuclee mici fuzionează pentru a forma nucleul unui atom mai mare. În acest proces, o parte din masă este transformată în energie. Mai jos este prezentată o reacție de fuziune tipică. Un izotop de hidrogen, deuteriu sau 2H, se combină cu un alt izotop de hidrogen, tritiu sau 3H, pentru a forma heliu și un neutron.
Nucleul de deuteriu este format din 1 proton și 1 neutron cu o masă atomică de exact 2,0. Tritiul are 1 proton și 2 neutroni (3,0 amu). Nucleul de heliu are o masă de 3,98 amu, iar neutronul liber este de 1,0 amu. În această reacție o parte din masă, 0,02 amu, este transformată în energie.
Rețineți că joule (J) este unitatea standard de energie. Putem converti orice altă unitate de energie în jouli sau kilojouli (kJ). Există multe programe de conversie online care ne ajută la efectuarea calculelor. De exemplu, 1 joule este egal cu 1 (kilogram)(metru)2/(secunde)2.
În ultimul curs ați văzut că soarele, ca orice alt obiect fierbinte, își eliberează energia în „raze” discrete care au unele proprietăți de particule și unele proprietăți de unde. Noi le numim radiații electromagnetice.
Există o distribuție a energiilor radiațiilor care seamănă cu distribuția energiilor cinetice ale atomilor și moleculelor dintr-o substanță. Cele mai multe grafice ale distribuțiilor de energie au o formă similară.
Rețineți că radiația din domeniul luminii vizibile este apropiată de energia medie pentru spectrul solar, dar există destul de multe radiații mai mult și mai puțin energetice decât aceasta.
Și dumneavoastră radiați energie. Radiația provenită de la un corp de aproximativ 310 K se află în domeniul infraroșu.
Radiația electromagnetică
Radiația electromagnetică este tipul de energie care cuprinde lumina, căldura și razele X. Ea poate fi descrisă cu ajutorul unui model de undă sinusoidală, în care proprietățile radiației depind de lungimea de undă, de frecvență și de alți parametri ai undei. În anumite scopuri, este mai logic să descriem energia ca un flux de particule de lumină numite fotoni, unde energia fotonilor este proporțională cu frecvența radiației.
Proprietățile undelor de radiație electromagnetică:
- Amplitudine (A): Înălțimea undei
- Lungimea de undă (λ): Distanța dintre două creste ale undei
- Culmea și depresiunea: Punctul cel mai înalt și, respectiv, cel mai jos al unui val
- Viteza luminii ( c ): Viteza de deplasare a radiației în timp ce călătorește prin vid. Această mărime este aceeași pentru toate formele de radiație electromagnetică, de la raze X la lumină și până la undele radio, și este constantă într-un anumit mediu de transport.Viteza luminii în vid este de 2,99792 x 108 m/s. Viteza luminii în aer este cu numai 0,03% mai mică, iar c în oricare dintre medii este de obicei doar rotunjită la 3,00 x 108 m/s.
- Frecvența (ν): Numărul de unde care trec printr-un punct fix pe secundă
- Perioada (T): Numărul de secunde necesare pentru ca o undă să treacă printr-un punct fix
- ν = 1/T – Frecvența undei este reciproca perioadei.
- λ ν = c (sau ν = c/λ) – produsul dintre frecvență și lungimea de undă este viteza luminii. Alternativ, frecvența unei unde este invers proporțională cu viteza.
- E = hν = hc/λ , unde h este constanta lui Planck, 6,626 x 10-34 – Energia radiației este egală cu constanta lui Plank înmulțită cu frecvența radiației.
Spectrul electromagnetic
Deși toate undele de radiație electromagnetică se deplasează cu viteza luminii, diferitele tipuri de unde au lungimi de undă, frecvențe și energii foarte diferite. Cu cât lungimea de undă a radiației este mai scurtă, cu atât frecvența și energia sunt mai mari. Spectrul electromagnetic variază de la radiația gamma (γ), care are cea mai scurtă lungime de undă, cea mai mare frecvență și cea mai mare energie, până la undele radio, care au cea mai mare lungime de undă și cea mai mică frecvență și energie.
Lumina ultravioletă (UV) este împărțită în trei regiuni:
- UV A, lungimea de undă = 400 – 320 nm
- UV B, lungimea de undă = 320 – 280 nm
- UV C, lungimea de undă =
Lumina vizibilă este cuprinsă între 750 nm (roșu) și 400 nm (violet). Îl mai țineți minte pe Roy G. Biv?ÎnapoiCompassTablesIndexIntroductionNext
.