電磁スペクトル内のすべての光

目には見えないが遍在する幽霊

電磁スペクトルには、波長または周波数に従って分類されたあらゆる形態の電磁放射が含まれます。通信に使用される 1 メートルを超える電波から、10 メートル未満のガンマ線にまで及びます。^-12m、宇宙で最もエネルギー的な現象によって放出されます。

スペクトルの各帯域には、加熱やレーダー用のマイクロ波、熱画像用の赤外線、光学用の可視光線、医学用の X 線、天体物理学用のガンマ線など、さまざまな分野で活用される独自の特性があります。システムHVDC高電圧エネルギーの輸送にも特定の波を使用します。

電磁スペクトル帯域の表

電波：1メートル～数キロメートル

電波は電磁スペクトルの中で最も長く、波長は数ミリメートルから数キロメートルの範囲にあります。 これらは私たちの日常生活に遍在しており、ラジオ、テレビ、携帯電話、Wi-Fi、GPS など、遠隔地からの情報伝達に使用されています。

これらの波はアンテナによって生成され、適切な受信機によって捕捉されます。エネルギーが低いため非イオン化します。これは、原子や分子の構造を変化させないことを意味します。これにより、医療や軍事などの多くの用途において安全になります。

電波は、長波 (LF)、中波 (MF)、短波 (HF)、超短波 (VHF)、超短波 (UHF)、およびマイクロ波のいくつかの周波数帯域に分類されます。各帯域には、範囲、障害物への侵入、データ伝送能力に応じて、特定の用途があります。

天文学では、電波望遠鏡は星、銀河、さらには宇宙のマイクロ波背景放射から発せられる電波を捉え、肉眼では見えない宇宙を探索することが可能になります。したがって、これらの波は現代技術の柱であると同時に、宇宙の起源に開かれた窓でもあります。

電子レンジ：1ミリメートルから30センチメートルの間

マイクロ波は、電磁スペクトルの特定の部分、つまり波長が約 1 ミリメートルから 30 センチメートル、または周波数が 300 MHz から 300 GHz の範囲を占めます。それらは電波と赤外線の間に位置し、エネルギーと情報を伝達するための独特の特性を与えます。

マイクロ波は従来の電波よりも周波数が高いため、大量のデータをより正確に長距離に伝送することが可能になります。したがって、それらはWi-Fi、Bluetooth、衛星通信、レーダー、そしてもちろん電子レンジでも使用されており、水分子を振動させて食品を素早く加熱します。

マイクロ波は、エネルギーが高いものの非イオン化エネルギーであるため、電波よりも物質とより強く相互作用しますが、制御された出力範囲内で使用しても安全です。ただし、それらの伝播は障害物や大気条件の影響をより受けやすいため、中継器なしではその範囲が制限されます。

天文学では、マイクロ波は研究に不可欠です。CMB、原始宇宙から遡る化石放射線。ビッグバンから約 38 万年後に放出されたこの宇宙マイクロ波背景放射の観測により、物質の最初の不均一性をマッピングし、宇宙の構造と進化をより深く理解することが可能になりました。

赤外線：700ナノメートル～1ミリメートル

赤外線波は、可視光の直後の電磁スペクトルの一部を占め、波長は約 700 ナノメートルから 1 ミリメートルの間で、300 GHz から 430 THz の範囲の周波数に相当します。これらは基本的に、温度が絶対零度を超える高温の物体から放出される熱放射に関連しています。

これらの波は、私たちの日常生活のセンシングや通信に広く使用されています。リモコン、モーション センサー、暗視システム、および一部の通信技術は、空気を介して情報を送信する赤外線の機能を利用しています。また、表面上の熱の分布を可視化するサーモグラフィーも可能で、医療、産業、監視に非常に役立ちます。

赤外線は非イオン化波ですが、そのエネルギーは分子振動を励起して熱を発生させるのに十分です。この特性は、輻射加熱、工業用赤外線オーブン、さらには材料の急速乾燥のための装置でも利用されています。

天文学では、赤外線望遠鏡は、塵雲、形成中の星、遠くの銀河など、可視光では見えない宇宙の領域を観察します。これらの観測は、星の形成プロセスと宇宙構造の進化についてのより良い理解を提供し、可視波や電波によって得られるものを補完するビジョンを提供します。

可視光：400nm～700nmの間

可視光は、人間の目に知覚できる電磁スペクトルの部分で、約 400 nm (紫) ～ 700 nm (赤) の間です。 それはスペクトルのほんの一部を表していますが、それは私たちの世界の認識を形作ってきたものです。 各波長は特定の色に対応し、それらの組み合わせにより白色光が生成されます。

可視光の光子には中間のエネルギーがあり、分子を励起するのに十分です。イオン化する。 このため、このライトは天文学、生物学、光学を問わず、そのままの観察に最適です。望遠鏡、顕微鏡、カメラなどの機器は、この帯域を使用して詳細な画像をキャプチャします。

可視光は、植物が光エネルギーを化学エネルギーに変換するプロセスである光合成においても基本的な役割を果たします。光ファイバー、レーザー、センサー、ディスプレイ技術でも使用されています。

最後に、可視光は絵画、写真、映画、デザインなど、私たちの視覚文化の中心です。可視光は科学的なツールであると同時に感情のベクトルでもあります。

注： :
イオン化する原子または分子から 1 つまたは複数の電子を除去し、中性粒子を次のように変化させることを意味します。イオン。このプロセスは物質の化学的および生物学的特性を変更する可能性があり、紫外線、X 線、またはガンマ線などの十分なエネルギーの放射線を必要とします。

紫外線：10ナノメートルから400ナノメートルの間

紫外線 (UV) 波は、電磁スペクトルでは可視光に次いで 2 番目であり、波長は約 10 ナノメートルから 400 ナノメートルで、750 THz から 30 PHz の範囲の周波数に相当します。そのエネルギーは可視光よりも高いため、原子や分子と強く相互作用することができます。

紫外線は太陽光に広く存在し、日焼けや皮膚でのビタミンDの合成だけでなく、皮膚の老化やがんのリスクなど、地球上のよく知られた現象の原因となります。また、滅菌、UV ランプ、分光法、漏れ検出、表面処理など、数多くの技術的および医療的用途でも使用されています。

電波やマイクロ波とは異なり、紫外線には特定の化学結合を切断するのに十分なエネルギーがあり、部分的に電離放射線を生成します。この特性は、精密な科学的および産業的用途への道を切り開く一方で、使用中に適切な保護を必要とします。

天文学では、紫外線を利用して熱い星、若い銀河、星形成領域を研究することが可能になります。 UV 望遠鏡は、地球の大気による吸収を避けるために宇宙に設置されることが多く、他の波長では見えないエネルギー現象を明らかにし、星や銀河の進化についての理解を深めます。

X線: 0.01～10ナノメートル

X 線は、紫外線とガンマ線の間の電磁スペクトルの一部にあり、波長は約 0.01 ～ 10 ナノメートルの範囲で、30 PHz ～ 30 EHz の周波数に相当します。それらのエネルギーは高いため、可視光を通さない多くの物質を透過することができます。

これらの特性により、X 線は医療において不可欠なツールとなり、X 線やコンピューター断層撮影 (CT スキャン) などの人体の内部画像化が可能になります。これらは、材料科学、セキュリティ (手荷物検査)、固体の原子構造を決定するための結晶学的分析にも使用されます。

X 線は部分的に電離します。そのエネルギーにより原子から電子が剥奪される可能性があるため、人体への曝露を制限するための予防措置が必要です。物質との強力な相互作用のこの能力は、物理学や化学における非常に精密な実験技術でも利用されています。

天文学では、X 線を使用すると、中性子星、ブラック ホール、超新星、活動銀河などの非常にエネルギーの高い現象を観察できます。この放射線は地球の大気によって吸収されるため、衛星や宇宙望遠鏡から観測が行われ、極限的でダイナミックな宇宙のユニークな窓が提供されます。

ガンマ線：0.01ナノメートル未満

ガンマ線は、電磁スペクトルのよりエネルギーの高い端を占め、波長は 0.01 ナノメートル未満、周波数は 30 EHz を超えます。非常に高いエネルギーにより、物質の奥深くまで浸透し、原子および分子レベルで重大なイオン化を引き起こします。

この放射線は、超新星、ガンマ線バースト、ブラック ホール、中性子星などの非常に高エネルギーの天体物理現象によって自然に生成されますが、医療または産業目的、特に癌治療のための放射線療法や精密機器の滅菌などの目的で人工的に生成されることもあります。

ガンマ線は完全に電離するため、暴露のリスクを制限するには、鉛やコンクリートのスクリーンなどの特別な保護が必要です。物質と強く相互作用する能力があるため、核物理学や粒子検出実験にとって貴重なツールとなります。

天文学では、ガンマ線の観察により、宇宙で最も激しくエネルギーに満ちた出来事が明らかになります。特殊な宇宙望遠鏡などフェルミ、これらの源をマッピングし、働いている物理的メカニズムを研究することを可能にし、私たちの宇宙を形作る極端なプロセスについての独自の理解を提供します。