Struktura

Klasifikace elektromagnetického záření

Klasifikace elektromagnetického záření

Vznik elektromagnetického záření

Elektromagnetické záření obecně vzniká při přechodu částice z vyššího energetického stavu (tzv. excitovaný stav) do nižšího energetického stavu, přičemž rozdíl mezi těmito energetickými stavy odpovídá energii, kterou nese vyzářený foton.

obrazek

Obr. 1: Znázornění energetických změn částice v důsledku dodání energie a následného vyzáření fotonu

K excitaci dochází vždy v důsledku příjmu energie – energie může být dodána různými způsoby: působením tepla, elektrické energie nebo elektromagnetického záření vhodné vlnové délky, proběhnutím chemické reakce.

Příklad: elektromagnetické záření vzniká při zapnutí žárovky - vlákno v žárovce přijímá elektrickou energii, tím se částice vlákna dostávají do vyššího energetického stavu, a protože tento stav je nestabilní (dočasný), zbavují se částice nadbytečné energie vyzářením viditelného světla – deexcitují se. Tyto procesy – excitace a následná deexcitace – probíhají tak dlouho, dokud do žárovky přichází elektrický proud.

obrazek

Obr. 2: Emise energie je podstatou bioluminiscence

 

Typy elektromagnetického záření

Elektromagnetické záření klasifikujeme podle vlnových délek do několika typů. Každý typ elektromagnetického záření nese určité množství energie, které je určující pro způsoby jeho využití. (Vymezení jednotlivých oblastí vlnových délek jednotlivých druhů záření je pouze oientační.)

Záření gama  - vlnové délky menší než 0,001nm

Využití záření: radioterapie v onkologii; gamma nůž (přístroj umožňující cíleně ničit buňky nádoru); hubení mikroorganismů.

Zapamatujte si: vliv radioaktivního záření na živé organismy je stále předmětem pozornosti. Na základě značné radiační citlivosti rychle se množících buněk je založeno léčení některých druhů rakoviny. Při dostatečně vysokých dávkách do oblasti nádoru rakovinné buňky odumírají. Nekontrolované dávky tohoto záření však způsobují závažná onemocnění a následně smrt.

Rentgenové záření (zkratka RTG) - vlnové délky v rozsahu 0,001nm - 10nm

Využití záření: zobrazovací techniky ve zdravotnictví, rentgenostrukturní analýza krystalických látek.

Zapamatujte si: záření nese velké množství energie, živé organismy mohou přijmout jen omezenou dávku tohoto záření za určité období, aniž by došlo k jejich závažnému poškození. Z toho důvodu je nutné hlídat celkovou dávku rentgenového záření, které je člověk vystaven v průběhu roku. Všichni radiologičtí pracovníci jsou vybaveni dozimetry – přístroji, které sledují celkovou dávku rentgenového záření.

obrazek

Obr. 3: Ukázka využití rentgenového záření v praxi: rentgenový snímek plic

obrazek

Obr. 4: Ukázka využití rentgenového záření v laboratorní praxi: rtg mikrodifrakční záznam barevné vrstvy olejomalby z 19. století

Ultrafialové záření (zkratka UV) - vlnové délky v rozsahu 10nm - 400nm

Využití: velice široké, od svítidel pro kontrolu cenných papírů, přes hubení mikroorganismů po laboratorní spektrometrické techniky.

Zapamatujte si: používání UV lampy bez ochranných brýlí může vyvolat zánět spojivek.

Viditelné záření (zkratka VIS) - vlnové délky v rozsahu 400nm – 780nm

Využití: umožňuje pozorování světa kolem nás; optické analytické metody - např. spektrometrie ve viditelné oblasti, refraktometrie, polarimetrie, nefelometrie, turbidimetrie.

Zapamatujte si: přirozený zdrojem viditelného záření je především Slunce; umělými zdroji jsou rozžhavená vlákna (žárovek), zářivky, výbojky a polovodičové zdroje (LED diody). Každé vlnové délce z oblasti VIS odpovídá určitá barva záření. Jednotlivé barvy můžeme pozorovat například v duze.

Infračervené záření (zkratka IČ nebo IR) - vlnové délky v rozsahu 780nm - 1mm

Využití: infračervená spektroskopie, infralampy jako tepelné zdroje, přenos informací na krátkou vzdálenost (např. dálkový ovladač televize).

Zapamatujte si: každé teplé těleso (včetně lidí) je zdrojem infračerveného záření.

Mikrovlnné záření -  vlnové délky v rozsahu 1mm – 0,1m

Využití: ohřev v mikrovlnných troubách; policejní a vojenské radary.

Zapamatujte si: mikrovlnné trouby využívají silný zdroj mikrovlnného záření, dosahují výkon řádově 1000W – výkon je definován jako práce (= forma přenosu energie) vykonaná za časovou jednotku. Předávaná energie je velmi vysoká, a proto může mikrovlnná trouba živým organismům ublížit.

obrazek

Obr. 5: Detail monitoru policejního Passatu R 36

Televizní a rozhlasové vlny - vlnové délky vyšší než 0,1m

Využití: přenos informací na velké vzdálenosti: rádio, televize, satelity, mobilní telefony.

Zapamatujte si: oblast elektromagnetického spektra s těmito vlnovými délkami je vyhrazena pouze pro komunikaci.

obrazek

Obr. 6: Mapa televizních vysílačů v České republice​ (klikněte na obrázek pro zvětšení)

Zdroje

  • BEKÁREK, Vojtěch a Iveta FRYŠOVÁ. Optické metody v chemické analýze. 3. přepracované vydání. Olomouc: Univerzita Palackého v Olomouci, 2007. ISBN 978-80-244-1754-7
  • KARLÍČEK, Rolf. a kol.: Analytické chemie pro farmaceuty. 1. vydání. Praha: Karolinum, 2001. ISBN 80-246-0348-9
  • OPEKAR, František a kol. Základní analytická chemie, Karolinum, Praha, 2005, ISBN 978-80-246-0553-1
  • SALAŠ, Jiří a Miloš HARTMANN. Chemická analýza liečiv. 1. vydání. Vydavatelstvo Osveta, n.p., Martin, 1976

Obrázky

Víte, že ...

...bychom viděli v monochromatickém světle jinak?

Běžná wolframová žárovka je zdrojem polychromatického viditelného záření o podobném složení, jako je bílé denní světlo. Pokud bychom si v místnosti svítili místo polychromatickým zářením pouze monochromatickým, ztratili bychom schopnost vidět barvy – všechno by se nám jevilo zbarvené v různých odstínech této jediné barvy. Monochromatické červené záření se využívalo dříve ve fotografických temných komorách při vyvolávání fotografií.

Obrázek

Content obr.7   barvy   monochr

Obr. 7: Podzimní krajina pozorovaná v běžném polychromatickém záření a část v monochromatickém záření

Otestuj se

Které záření z dvojice je nebezpečnější?

  • Záření o vlnové délce 350nm nebo o vlnové délce 10nm?
  • Rentgenové záření nebo infračervené záření?
  • Viditelné záření nebo ultrafialové?
  • Mikrovlnné záření nebo γ záření?

Doplňující učivo

Námět na seminární práci: Ozonová díra

Ozonová díra je pojem velmi často zmiňovaný ekology, ekologickými aktivisty, meteorology  i lékaři. Co to však je? Jak ozonová díra vznikla? Má stabilní velikost a lokalizaci? Jaká je funkce ozonové vrstvy kolem naší země? Jaký vliv má existence ozonové díry na živé organismy na naší zemi?

Obr. 8: Modrofialová oblast označuje ozonovou díru nad Antarktidou k 24. září 2006. Oblast má rozlohu 27,3 mil. km² (srovnatelná s rozlohou Afriky)

Doplňující učivo

Námět na seminární práci: Wi-Fi, Bluetooth

Pojmy Wi-Fi a Bluetooth již zcela zdomácněly v naší mluvě. Patří k mnoha cizím slovům, které používáme. Rozumíme jim však správně? Jakou komunikační technologii označují a jak fungují přístroje využívající wi-fi nebo bluetooth? Jedná se v dnešní době o standardní nebo nadstandardní technologii? Používáte ji?

 

Víte, že ...

Meteorologické snímky

Meteorologické radary pracují na principu odrazu mikrovln od vzdálených objektů. Pro letecký nebo policejní radar jsou odrážejícím objektem letadla, nebo automobily. Antény meteorologických radiolokátorů zaměřují své paprsky s vlnovou délkou 5,3 cm směrem k mrakům a zachycují jejich odraz od vodních kapek, ledových krupek či sněhových vloček. Takovým způsobem se získávají okamžité a přehledné informace o dešťových nebo sněhových srážkách na velkém území. Intenzita odraženého signálu závisí především na vzdálenosti mraků a na velikosti odrážejících částic. Z výsledků radarového měření je možno určit druh částic, intenzitu srážek, prostorové rozložení oblačnosti i její pohyb.

 

Obrázek

Content obr.8 rentgenov  sn mek

Obr. 9: Jeden z prvních snímků, získaný díky osvitu rentgenovým zářením. V roce 1896 jej získal Wilhelm Conrad Röntgen. Zachycuje ruku jeho ženy s prsteny.

Logolink