5.2 Sähkömagneettisen säteilyn spektri

FY07 Sähkömagnetismi ja valo

Sähkömagneettisen säteilyn spektri

Spektri on aaltoliikkeen aallonpituus- tai taajuusjakauma
Säteilyn lajit luokitellaan usein aallonpituuden mukaan
- Eri säteilylajien syntytavat eroavat
Mitä lyhyempi aallonpituus, sitä suurempi energia

10^{-15} \ \text m

10^{8} \ \text m

Sähkömagneettinen aalto syntyy varauksen ollessa kiihtyvässä liikkeessä
- Lämpöliikkeen takia protonit ja elektronit jatkuvassa liikkeessä
- Kappaleen lähettämä säteilylaji riippuu kappaleen lämpötilasta
Energiaa voi vapautua myös atomiytimestä tai elektronikuorilta

Valon etenemisnopeus riippuu väliaineesta, jossa valo kulkee
- Valonnopeus tyhjiössä on

c = f \lambda

2,998 \cdot 10^8 \ \text {m/s}

c = \text {valonnopeus}

\lambda= \text {aallonpituus}

f= \text {taajuus}

Näkyvä valo on sähkömagneettista säteilyä, jonka ihmissilmä aistii
- Aurinko säteilee voimakkaimmin näkyvän valon aallonpituuksia
Aallonpituudet ovat 400-700 nm
Ihminen erottaa eri aallonpituudet erilaisina väreinä
- Musta pinta ei lähetä tai heijasta yhtään säteilyä
- Valkoinen valo sisältää kaikkia aallonpituuksia

I = \frac{E}{tA} = \frac{P}{A}

[I] = \frac{[P]}{[A]} = \frac{\text W}{\text m^2}

P = \text {teho}

A = \text {pinta-ala}

Spektrin intensiteettijakauma kuvaa valon sisältämien aallonpituuksien suhteellisia voimakkuuksia
Auringon spektri on jatkuva spektri
- Auringosta lähtee kaikkia mahdollisia aallonpituuksia (lyhytaaltoisinta gammasäteilyä lukuun ottamatta)
- Auringon näkyvän valon spektri sisältää kaikki värit

Infrapuna- eli lämpösäteily

Ultravioletti-säteily

Viivaspektri muodostuu, kun säteilyä emittoituu vain tietyillä aallonpituuksilla
Syntyy, kun atomien elektronikuoriin tai ytimiin väliaikaisesti sitoutunut energia vapautuu
Monokromaattinen säteily koostuu vain yhdestä aallonpituudesta
- Laser, led