Преглед на кода на Електромагнитен спектър

{{от пренасочване|Спектър|други значения|Спектър (пояснение)}}

'''Електромагнитен спектър''' се нарича диапазонът (обхватът) на всички възможни [[електромагнитно излъчване|електромагнитни излъчвания]]. Също така под електромагнитен спектър (обикновено – само спектър) на даден обект се разбира обхватът на електромагнитното излъчване, който той излъчва ([[емисионен спектър]]), отразява, пропуска или поглъща (абсорбционен спектър). В тесен смисъл това е разпределението на енергията на електромагнитното излъчване от източник по [[честота]], [[дължина на вълната]] или друг подобен параметър.<ref>{{cite web|title=Electromagnetic spectrum|url=https://www.britannica.com/science/electromagnetic-spectrum|website=Encyclopedia Britannica|accessdate=26.12.2019|lang=en|archive-date=07.04.2020|archive-url=https://web.archive.org/web/20200407064538/https://www.britannica.com/science/electromagnetic-spectrum|url-status=live}}</ref>

Той обхваща всички възможни честоти – от радиочестоти от няколко херца (дълговълновата граница на спектъра) до честотите на гама-лъчите (късовълновата граница на спектъра), покривайки дължини на вълната с размер от хиляди километри до такива, съизмерими с размера на атомите и по-малки. Например 22-годишният цикъл на слънчевите петна произвежда лъчение с период 22 години или честота 1,4×10<sup>-9</sup> Hz. Като пример за другата крайност могат да се вземат [[фотон]]и с произволно висока честота, които може да възникнат при [[анихилация]] на [[електрон]]и с [[позитрон]]и с достатъчно висока енергия. Фотони с честота 10<sup>24</sup> Hz могат да се произведат със съвременни ускорители на частици. В нашата Вселена границата на късите вълни изглежда е дължината на Планк <math>l_P = \sqrt{\frac{\hbar G}{c^3}}</math> (виж [[Единици на Планк]]), а на дългите вълни е самата Вселена (виж [[космология]]), въпреки че спектърът е принципно [[безкрайност|безкраен]].

Електромагнитният спектър е една от разновидностите на физическите [[Спектър|спектри]]. Той се регистрира експериментално чрез детектиране на интензивността на излъчване в тесни, равноотдалечени спектрални интервали от спектъра на сигнала (например с помощта на монохроматор). Характеризира се със [[спектрална плътност]]. Възможни измерителни единици: <math>\frac{J/m^3}{Hz}</math>, <math>\frac{J/m^3}{m}</math> и други, често дадени в относителни безразмерни единици. 
[[Файл:ElectromagnitenSpektur.PNG|мини|350px|Електромагнитен спектър]]
== Връзка между енергия, честота и дължина на вълната ==
Електромагнитните вълни с определена [[дължина на вълната]] '''''λ''''' (във [[вакуум]]) имат съответна [[честота]] <math>f</math> (или <math>\nu</math>) и [[енергия на фотона]] <math>E</math>. Затова електромагнитният спектър може да се опише еднакво добре като функция на коя да е от тези три величини. Връзката между тях се описва с уравненията: <ref name="Jan"> Сарман, Жан-Пиер. Енциклопедичен речник по физика, Превод от френски и съставителство проф. Петко Девенски, Издателство „Мартилен“, София, 1995, с. 216 ISBN 954-598-041-9.</ref>
:<math>\lambda = \frac{c}{f} \,\!</math>

и
:<math>E=h\nu \,\!</math>

където:
* <math>c</math> е [[скорост на светлината|скоростта на светлината]] във вакуум и има стойност <math>c = 299 \ 792 \ 458 \ m/s \ \approx \ 300 \ 000 \ km/s</math>.
* <math>h</math> е [[Константа на Планк]], <math>h \approx 6,626069 \cdot 10^{-34} \ \mbox{J} \cdot \mbox{s} \approx 4,13567 \ \mathrm{\mu} \mbox{eV}/\mbox{GHz}</math>.

Прецизни експериментални измервания доказват, че скоростта на електромагнитната вълна и в частност скоростта на светлината не зависи от честотата ѝ.<ref name="Jan"/>

== Спектър на различни обекти ==
Почти всички обекти във [[Вселена]]та излъчват, отразяват и/или пропускат някаква светлина (едно хипотетично изключение може да бъде [[тъмна материя|тъмната материя]]). Разпределението на тази светлина в електромагнитния спектър (наричано ''спектър'' на обекта) се определя от състава на обекта. Могат да се наблюдават два вида спектър в зависимост от природата на излъчването на обекта:

* Ако спектърът се състои от собственото излъчване на самия обект, той се нарича ''[[спектър на излъчване]]'' или емисионен спектър.
** Частен случай на този е спектърът на [[абсолютно черно тяло|абсолютно черното тяло]].
* Ако спектърът е резултат от облъчването на обекта със светлина, част от която обектът пропуска, а друга поглъща, той се нарича ''[[спектър на поглъщане]]'' или абсорбционен спектър.
[[Електромагнитна спектроскопия|Електромагнитната спектроскопия]] е раздел от [[физика]]та, който се занимава с качественото и/или количествено анализиране на едно вещество по спектъра му.

== Радиовълни ==
{{Основна|Радиовълни}}
[[Радиовълни]]те са електромагнитни вълни с дължини на вълната от 0,1 mm до 100 km. Те се излъчват и приемат чрез [[антена|радиоантени]] с подходящи размери (според принципа на [[резонанс]]а). Те служат за предаване на данни, чрез [[модулация (техника)|модулация]]. [[Телевизия]]та, [[мобилни телефони|мобилните телефони]], [[Wi-Fi|безжичните мрежи]], [[радиолюбител|радиолюбителските комуникации]] се основават на принципа на предаването и приемането на радиовълни.

Най-важната характеристика при използване на диапазон от електромагнитния спектър е способът за разпространение на електромагнитните трептения. За комуникационната техника това е основен въпрос, защото от това зависи разпространението на радиовълните, отслабването на сигнала с периода и дълбочината на затихването в мястото на прием, както и съвместимостта на различните технически средства за едновременна работа в ефир на определени работни честоти. За пълноценно използване на радиочестотния спектър се налага да се направи условно деление на радиовълните в работни диапазони, като основния критерии са способите за разпространението им. <ref name="kokerov">Кокеров, доц. д-р инж Георги Маринов. Комуникационна техника. Радиокомуникации, МП Издателство на Технически университет-София, София, 2007, с. 34 – 35 ISBN 978-954-438-658-0</ref>

Създаден е международен регламент за деление по честоти и диапазони на радиочестотния спектър и е приет за използване за радиосъобщенията и комуникационната техника. <ref name="kokerov"/>
{|class="wikitable"
!Номер
!Честотен диапазон
!Честотна лента
!Дължина на вълната
!Название на радиовълните
|-
|1
|Крайно ниски (ELF)
|3 – 30 Hz
|100 000 – 10 000 km
|Декамегаметрови (DMMW)
|-
|2
|Свръх ниски честоти (SLF)
|30 – 300 Hz
|10 000 – 1000 km
|Мегаметрови вълни (MMW)
|-
|3
|Инфраниски честоти (ILF)
|0,3 – 3 kHz
|1000 – 100 km
|Хектокилометрови вълни (HKMW)
|-
|4
|Много ниски честоти (VLF)
|3 – 30 kHz
|100 – 10 km
|Мириаметрови вълни (SLW)
|-
|5
|Ниски честоти (LF)
|30 – 300 kHz
|10 – 1 km
|Километрови вълни (дълги) (LW)
|-
|6
|Средни честоти (MF)
|0,3 – 3 MHz
|1000 – 100 m
|Хектометрови вълни (средни) (MW)
|-
|7
|Високи честоти (HF)
|3 – 30 MHz
|100 – 10 m
|Декаметрови вълни (къси)(SW)
|-
|8
|Много високи честоти (VHF)
|30 – 300 MHz
|10 – 1 m
|Метрови вълни (MtW)
|-
|9
|Ултрависоки честоти (UHF)
|0,3 – 3 GHz
|100 – 10 cm
|Дециметрови вълни (DW)
|-
|10
|Свръхвисоки честоти (SHF)
|3 – 30 GHz
|10 – 1 cm
|Сантиметрови вълни (CMW)
|-
|11
|Крайно високи честоти (EHF)
|30 – 300 GHz
|10 – 1 mm
|Милиметрови вълни (MMW)
|-
|12
|Хипервисоки честоти (HHF)
|0,3 – 30 THz
|1 – 0,1 mm
|Децимилиметрови вълни (DMW)
|}

Ултракъсите вълни (УКВ, USW) са радиовълни с дължина λ = 10 m – 0,1 mm и заемат обхвата от честоти от 30 MHz до 30 THz.

=== Микровълни ===
Микровълните включват [[дециметър|дециметровия]], [[сантиметър|сантиметровия]] и [[милиметър|милиметровия]] диапазони на [[радиовълни]]те с [[дължина на вълната]] приблизително в диапазона от 1 [[метър|m]] до 1 [[милиметър|mm]], съответно честота от 300 [[Херц|MHz]] до 300 GHz. Това са ултрависоките (УВЧ), [[свръхвисока честота|свръхвисоките]] ([[СВЧ]]) и крайновисоките (КВЧ) честоти, но обикновено се наричат общо с понятието СВЧ. Микровълните са вълни, които са достатъчно къси, за да се осъществи предаването им по [[Дълга линия|дълги линии]] (двупроводна симетрична, [[коаксиален кабел|коаксиална]], [[вълновод]]на, лентова или микролентова) с подходящи размери. Микровълновата енергия се произвежда от [[електронна лампа|електронните лампи]] [[клистрон]] и [[магнетрон]] или с полупроводникови [[диод]]и като [[диод на Гън]] и [[ИМПАТ диод]]. Микровълните се абсорбират от молекулите в течности (които имат [[диполен момент]]). В [[микровълнова фурна|микровълновата фурна]] този ефект се използва за затопляне на храна. Микровълново лъчение с малък интензитет се използва и при безжичните телекомуникации. Трябва да се отбележи, че обикновената микровълнова фурна може да причини смущения ([[интерференция]]) в работата на недобре екранирани електромагнитни устройства като мобилни медицински апарати или евтина потребителска електроника. Обхватът 1 – 2 mm се използва и в [[астрономия]]та.

=== Субмилиметрови вълни ===
Това е областта от спектъра на вълните между микровълните и далечното инфрачервено излъчване с дължини на вълните от 1 mm до 0,1 mm (100 μm). Тези вълни се наричат субмилиметрови или децимилиметрови и имат честоти от 300 GHz до 3 THz. Честотите от 1 до 3 THz се наричат терахерцови и съответстват на дължини на вълните от 0,3 mm до 0,1 mm (300 ÷ 100 μm). Вълновият обхват от приблизително 200 μm до няколко mm е наричан в астрономията ''подмилиметров обхват''. Този вълнов обхват се изследва рядко и в него съществуват едва няколко източника на енергия. Практически приложения на тези вълни се появяват едва напоследък – в комуникациите и снемането на образи. Предложен е стандарт за безжични мрежи в обхвата.

== Инфрачервено излъчване ==
[[Инфрачервено излъчване|Инфрачервената]] част на електромагнитния спектър покрива обхвата от приблизително 3 THz (100 μm) до 400 THz (750 nm). Може да се раздели на три части:

* '''Далечна инфрачервена област''', от 3 THz (100 μm) до 30 THz (10 μm). Долната граница на този обхват може да се класифицира и като субмилиметрови вълни. Това лъчение типично се поглъща от така наречените ротационни преходи на молекулите в газова фаза, от молекулярните движения в течности и от [[фонон]]и в твърдите тела. Водата в земната атмосфера поглъща (абсорбира) толкова силно в този обхват, че я прави непрозрачна за тези вълни. Има известни обхвати на дължини на вълните обаче („прозорци“) в непрозрачния обхват, които позволяват частично пропускане и могат да се използват в астрономията.

* '''Средна инфрачервена област''', от 30 до 120 THz (от 10 до 2,5 μm). Горещите тела ([[черно тяло]]) излъчват силно в този обхват. Лъчението се абсорбира от молекулните вибрационни преходи, когато отделните атоми в молекулата вибрират около своите равновесни положения. Понякога този обхват се нарича ''област на отпечатък'' тъй като абсорбционния спектър на средното инфрачервено лъчение е твърде специфичен за дадено химично съединение.

* '''Близка инфрачервена област''' от 120 до 400 THz (от 2500 до 750 nm). Използва се в оптичните комуникации. Физическите процеси, характерни за този обхват, са подобни на тези при видимата светлина.

== Видима светлина ==
{| align="right" class="wikitable"
|-
! [[цвят (оптика)|Цвят]] !! Дължина на вълната !! Честотен интервал
|-
| [[лилав цвят|виолетов]]
|bgcolor="#50007F"|<span style="color:white">~ 380 до 430 nm</span>
|bgcolor="#50007F"|<span style="color:white">~ 790 до 700 THz</span>
|-
| [[син цвят|син]]
|bgcolor="#0000FF"|<span style="color:white">~ 430 до 500 nm</span>
|bgcolor="#0000FF"|<span style="color:white">~ 700 до 600 THz</span>
|-
| [[синьозелен цвят|синьозелен]]
|bgcolor="#00D4D4"|~ 500 до 520 nm
|bgcolor="#00D4D4"|~ 600 до 580 THz
|-
| [[зелен цвят|зелен]]
|bgcolor="#00FF00"|~ 520 до 565 nm
|bgcolor="#00FF00"|~ 580 до 530 THz
|-
| [[жълт цвят|жълт]]
|bgcolor="#FFFF00"|~ 565 до 590 nm
|bgcolor="#FFFF00"|~ 530 до 510 THz
|-
| [[оранжев цвят|оранжев]]
|bgcolor="#FF8000"|~ 590 до 625 nm
|bgcolor="#FF8000"|~ 510 до 480 THz
|-
| [[червен цвят|червен]]
|bgcolor="#DF0000"|~ 625 до 740 nm
|bgcolor="#DF0000"|~ 480 до 405 THz
|-
|colspan="5" rowspan="1" style="text-align: center;"|'''Непрекъснат спектър'''<br />
[[Файл:Spectrum441pxWithnm.png]]<br />
Спектър на видимата светлина в нанометри<br />
<small>''Проектиран за монитори с [[гама-корекция]] 1,5.''</small><br />
|}

След инфрачервените лъчи по честота следва [[видима светлина|видимата светлина]]. Това е диапазонът, в който Слънцето и звездите излъчват по-голямата част от своето лъчение. Сигурно не е случайно, че човешкото око е чувствително именно към дължините на вълните, които Слънцето излъчва най-интензивно. Видимата светлина (и близкото инфрачервено излъчване) обикновено се абсорбира и излъчва от електроните в молекулите и атомите, които прескачат от едно енергийно ниво към друго. Светлината, която виждаме с очите си, е наистина много малка част от електромагнитния спектър. [[дъга (оптична)|Небесната дъга]] например нагледно показва оптичната (видимата) част на електромагнитния спектър. Ако можеха да се видят, инфрачервените лъчи щяха да са разположени след червеното на дъгата, а ултравиолетовите – преди виолетовия край.

== Ултравиолетова светлина ==
{{основна|Ултравиолетови лъчи}}
Следващото лъчение след видимата светлина по честота е [[ултравиолетова светлина|ултравиолетовото]] (англ. UV). Това е излъчване, чиято дължина на вълната е по-къса от дължината на вълната на виолетовия край на видимия спектър.

Бидейки високоенергийно, УВ излъчването е в състояние да разкъсва химичните връзки и така да прави молекулите необичайно реактивни ([[йонизация]]), като най-общо променя взаимното им поведение. Изгарянето на човешката кожа на слънце например се причинява от разрушителните ефекти на УВ лъчение върху клетките на кожата, което може да причини дори и рак в случай, че лъчението повреди сложните [[ДНК]] молекули в клетките (УВ радиацията е доказан [[мутаген]]). Слънцето излъчва голямо количество УВ лъчение, което бързо би могло да превърне Земята в безплодна пустиня, ако по-голямата част от това излъчване не се поглъщаше от атмосферния [[озонов слой]] преди да достигне Земята.

== Рентгенови лъчи ==
След УВ идват [[рентгенови лъчи|рентгеновите лъчи]]. Твърдите рентгенови лъчи са с по-къси дължини на вълните от меките. Рентгеновите лъчи се използват за избирателно гледане през дадени обекти (тъкани), както и във високоенергийната физика и астрономия. Неутронните звезди и акреционните дискове около черните дупки излъчват рентгенови лъчи, които позволяват изучаването им.

== Гама лъчи ==
След твърдите рентгенови лъчи идват [[гама лъчи]]те. Това са високоенергийни [[фотон]]и, които се генерират при радиоктивен разпад или други реакции с елементарни частици. Те са полезни на астрономите при изучаването на високоенергийни обекти или региони и намират приложение във физиката поради високопроникващата им способност и добиването им от [[радиоизотоп]]и.
[[Файл:Spectre.svg|мини|350px|Пояснителна илюстрация на електромагнитния спектър]]
За отбелязване е, че между видовете електромагнитно излъчване няма точно определени граници. Някои дължини на вълните принадлежат едновременно на две области на спектъра. Например червената светлина наподобява инфрачервеното излъчване, при това тя може да въздейства върху някои химически връзки.

== Вижте също ==
* [[Електромагнитна спектроскопия]]
* [[Представки SI]]
* [[Електронволт]]
* [[Слънчево излъчване]]
* [[Космически лъчи]]

== Бележки ==
<references />

== Външни препратки ==
[http://www.predavatel.com/site/freq.htm#lw Радиовълни, честоти и обхвати] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20071012233522/http://www.predavatel.com/site/freq.htm#lw |date=2007-10-12 }}

{{превод от|en|Electromagnetic Spectrum|121554328}}

[[Категория:Електромагнитен спектър| ]]
[[Категория:Електромагнитно излъчване]]
[[Категория:Спектроскопия]]