Elektromagnetische Wellen sind Wellen, die elektrische und magnetische Energieladungen aufweisen, ohne dass Ausbreitungsmedien erforderlich sind. Wir können im täglichen Leben viele Anwendungen elektromagnetischer Wellen finden, zum Beispiel die Technologie von Röntgenstrahlen, Mikrowellen und das von Smartphones empfangene Signal. Elektromagnetische Wellen können aufgrund ihrer Länge oder Frequenz in das elektromagnetische Wellenspektrum eingeteilt werden.
Das elektromagnetische Wellenspektrum ist ein kontinuierliches Spektrum, in dem jede der verschiedenen Arten elektromagnetischer Wellen in einem bestimmten Wellenlängenbereich definiert ist. Das elektromagnetische Wellenspektrum besteht aus Radiowellen, Mikrowellen, Infrarotstrahlen, sichtbarem Licht, ultravioletten Strahlen, Röntgenstrahlen und Gammastrahlen.
Radiowelle
Radiowellen sind die längsten elektromagnetischen Wellen mit dem niedrigsten Frequenzbereich im elektromagnetischen Spektrum. Die Funkwellenlänge reicht von 0,3 bis 600 Metern mit einem Frequenzbereich von etwa 5 × 10 5 Hertz bis 109 Hertz. Diese Wellen werden durch beschleunigte sich bewegende Ladungen und durch Ladungsschwingungen in einem Stromkreis (wie einem LC-Kreis) abgestrahlt.
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Radiowellen werden basierend auf der Frequenz in mehrere Bänder unterteilt. Das Kurzwellenband liegt in der Frequenz von 500 kHz bis 54 MHz. Darin befindet sich ein AM-Funkband mit einer Frequenz von 530 kHz bis 1710 kHz. Darüber hinaus gibt es auch TV-Wellen im Bereich von 54 MHz bis 1000 MHz. Darin befinden sich FM-Radiowellen mit einer Frequenz von 88 MHz bis 108 MHz.
Mikrowellen
Mikrowellen haben eine kürzere Wellenlänge mit einer höheren Frequenz als Radiowellen. Mikrowellen werden von Hochleistungsvakuumröhren, Halbleiterbauelementen (wie Feldeffekttransistoren), Tunneldioden, Gunn-Dioden und anderen erzeugt. Der Wellenlängenbereich von Mikrowellen liegt im Bereich von 10-3 Metern bis 0,3 Metern. Die Frequenz reicht von 109 Hertz bis 3 × 1011 Hertz.
Eine der Verwendungsmöglichkeiten von Mikrowellen ist auf dem Radar zu sehen (Radio Detection and Ranging). Radar ist eine Technik, mit der Entfernung, Geschwindigkeit und andere Eigenschaften von sich bewegenden Objekten erfasst werden. Darüber hinaus werden Mikrowellen auch in Mikrowellenherden verwendet.
Infrarotstrahl
Die nächsten elektromagnetischen Wellen sind Infrarotstrahlen. Infrarotwellen haben eine kürzere Wellenlänge, aber eine höhere Frequenz als Mikrowellen. Infrarotstrahlen werden auch als Hitzewellen bezeichnet. Die Länge reicht von 8 × 10-7 Metern bis 10-3 Metern mit einer Frequenz von 3 × 1011 Hertz bis 4 × 1014 Hertz.
Die Hauptquelle für Infrarotstrahlung ist die Wärmestrahlung, die von allen heißen Objekten abgegeben wird. Wenn ein Objekt erhitzt wird, erhalten die Atome und Moleküle, aus denen es besteht, Wärmeenergie und schwingen mit einer größeren Amplitude. Energie wird durch schwingende Atome und Moleküle in Form von Infrarotstrahlung freigesetzt. Je höher die Temperatur des Objekts ist, desto stärker schwingen die Atome und Moleküle und desto mehr Infrarotstrahlung erzeugt es.
Sichtbares Licht
Sichtbares Licht ist ein Bereich des elektromagnetischen Spektrums, der direkt vom Auge erfasst werden kann. Sichtbares Licht, auch als weißes Licht bekannt, besteht aus sieben verschiedenen Farben. Wir können die sieben Farben in einem Regenbogen sehen, wenn das Sonnenlicht durch Wassertropfen gebrochen wird. Im sichtbaren Lichtspektrum hat rotes Licht die größte Wellenlänge, während lila die kürzeste Wellenlänge hat.
Ultraviolette Strahlung
Ultraviolettes Licht ist eine elektromagnetische Welle mit einer Wellenlänge von etwa 380 nm bis 10 nm. Der Frequenzbereich reicht von 8 × 1014 Hertz bis 3 × 1016 Hertz. Diese Strahlung wird als ultraviolett bezeichnet, da sie mit einer Frequenz verbunden ist, die größer ist als die Frequenz des violetten Lichts im sichtbaren Lichtspektrum.
Ultraviolettes Licht wird im Alltag häufig eingesetzt, um beispielsweise Keime bei der Wasserreinigung, bei der Verwendung von UV-Lampen und bei der LASIK-Augenchirurgie abzutöten.
Röntgen
Röntgenstrahlen sind ein Spektrum elektromagnetischer Wellen mit einer Wellenlänge von 10-13 Metern bis 10-8 Metern. Die Frequenz reicht von 3 × 1016 Hertz bis 3 × 1019 Hertz. Röntgenstrahlen sind eine Art energiereicher Strahlung, die leicht in viele Arten von Material eindringen kann.
Röntgenstrahlen sind auch als Röntgenstrahlen bekannt, deren Name von ihrem Entdecker stammt, nämlich Wilhelm K. Roentgen aus dem Jahr 1895. Zu dieser Zeit konnte Röntgen die Art der Strahlung nicht bestimmen, weshalb er das Symbol X verwendete. Heute Röntgenstrahlen werden häufig für Röntgen- und Strahlentherapie oder Strahlentherapie eingesetzt.
Gamma Strahlen
Die letzte Art elektromagnetischer Strahlung sind Gammastrahlen. Gammastrahlen sind die kürzesten Wellen mit der größten Frequenz im Vergleich zu anderen elektromagnetischen Wellen. Die Länge liegt zwischen 0,6 × 10-14 m und 10-10 m. Inzwischen liegt die Frequenz bei 3 × 108 Hertz bis 5 × 1022 Hertz. Die Quelle der Gammastrahlen wird aus Kernreaktionen und nuklearer Radioaktivität gewonnen.
Gammastrahlen werden häufig für die Strahlentherapie bei der Behandlung von Krebs und Tumoren eingesetzt. Darüber hinaus können Gammastrahlen auch zur Herstellung von Radioisotopen und zum Verständnis von Metallstrukturen verwendet werden.
