Widmo fal elektromagnetycznych
Fale radiowe, światło i promieniowanie γ to te same fale elektromagnetyczne, różniące się tylko długością fali. Wiąże je c=λf, a energia fotonu E=hf: im krótsza λ, tym większa energia. Wszystkie fale EM w próżni biegną z tą samą prędkością c. Zmień długość fali i zobacz jej miejsce na widmie.
Dam Ci długość fali — zgadnij, do którego zakresu widma EM należy (bez suwaka).
Co łączy radio i światło?
To te same fale elektromagnetyczne — różnią się jedynie długością fali λ. Fala radiowa, mikrofala, podczerwień, światło widzialne, ultrafiolet, promieniowanie rentgenowskie i gamma to jedno widmo, ustawione od najdłuższych do najkrótszych fal.
Związek λ, f i E:
λ — długość fali (m), f — częstotliwość (Hz), E — energia fotonu (J), c = 3·10⁸ m/s, h ≈ 6,63·10⁻³⁴ J·s. Ponieważ c jest stałe, krótsza λ oznacza większe f, a przez E = hf — większą energię.
Które fale są najbardziej energetyczne?
Fale gamma — mają najkrótszą λ, najwyższą f i największą energię fotonu. Fale radiowe leżą na przeciwnym końcu: długa λ, mała f, znikoma energia. Dlatego promieniowanie gamma i rentgenowskie jest jonizujące, a radiowe — nie.
Gdzie jest światło widzialne?
To wąski wycinek widma o długości fali ~400–700 nm: od fioletu (krótsza λ) do czerwieni (dłuższa λ). Tuż za czerwienią zaczyna się podczerwień, tuż za fioletem — ultrafiolet.
Co jest niezmiennikiem?
W próżni wszystkie fale EM biegną z tą samą prędkością — niezależnie od λ. Suwak zmienia λ (a z nią f i E), lecz pozostaje stałe: .
Po co Ci to na maturze:
c = λf oraz E = hf rozwiązują większość zadań o falach EM i fotonach. Chwyt: c jest stałe, więc λ i f są odwrotnie proporcjonalne, a energia fotonu rośnie z częstotliwością.
Zapamiętaj: radio i światło to te same fale EM — krótsza λ = wyższa f = większa energia. Najsilniejsze jest promieniowanie gamma, a c jest stałe dla całego widma.
Teoria i wzory
Jedna rodzina fal
Radio, mikrofale, podczerwień, światło, UV, promienie X i γ to te same fale EM, różniące się tylko długością. W próżni wszystkie biegną z prędkością :
Energia fotonu
Im krótsza fala, tym większa energia — dlatego γ i X są najgroźniejsze, a radio nieszkodliwe. Światło widzialne to wąski zakres ~400–700 nm.
Oznaczenia: — prędkość światła, — długość fali, — częstotliwość, — energia fotonu, — stała Plancka.
Uczysz? Umieść ten eksperyment na swojej stronie.
Darmowy widget — wklej na stronę szkoły, bloga lub notatki. Linkuje do pełnej wersji.
Najczęstsze pytania
›Co łączy radio i światło?
To ten sam rodzaj fali — fala elektromagnetyczna. Różnią się długością fali (i częstotliwością), a więc energią.
›Które fale są najbardziej energetyczne?
Promieniowanie gamma — ma najkrótszą długość fali i najwyższą częstotliwość, więc największą energię fotonu (E=hf).
›Gdzie jest światło widzialne?
To wąski zakres ~400–700 nm, między podczerwienią a ultrafioletem — jedyna część widma, którą widzi ludzkie oko.