Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

5.1: Електромагнітний спектр

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    19427

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Океанська хвиля
    Малюнок\(\PageIndex{1}\) (Кредит: Джон Салліван/pdphoto.org; Джерело: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Beach_3_bg_121402-1-.jpg(opens в новому вікні); Ліцензія: Громадське надбання)

    Що таке хвилі?

    Хвилі можуть бути різних розмірів. Тут ми бачимо велику хвилю, що розбивається на пляжі. Інші хвилі можуть бути дуже маленькими і регулярними. Зазвичай ми думаємо про хвилі як про те, що складаються з води, але є форми енергії, які приймають характеристики хвиль. Ідея хвилі зіграла важливу роль у нашому розумінні того, як атом складається разом і чому він поводиться так, як він робить.

    властивості світла

    Ядерна атомна модель, запропонована Резерфордом, була великим вдосконаленням порівняно з попередніми моделями, але все ще не була повною. Він не повністю пояснив розташування і поведінку електронів у величезному просторі поза ядром. Насправді було добре відомо, що протилежно заряджені частинки притягують один одного. Модель Резерфорда не пояснила, чому електрони не просто рухаються до ядра, а врешті-решт стикаються з ним. Експерименти на початку ХХ століття стали зосереджуватися на поглинанні і випромінюванні світла матерією. Ці дослідження показали, як певні явища, пов'язані зі світлом, виявляють розуміння природи речовини, енергії та атомної структури.

    Хвиля природи світла

    Для того щоб почати розуміти природу електрона, спочатку потрібно подивитися на властивості світла. До 1900 року вчені вважали, що світло поводився виключно як хвиля. Як ми побачимо пізніше, це почало змінюватися, оскільки нові експерименти продемонстрували, що світло також має деякі характеристики частинки. Спочатку розглянемо хвилеподібні властивості світла.

    Видиме світло - це один з видів електромагнітного випромінювання, який є формою енергії, яка проявляє хвилеподібну поведінку під час руху через простір. Інші типи електромагнітного випромінювання включають гамма-промені, рентгенівські промені, ультрафіолетове світло, інфрачервоне світло, мікрохвильові печі та радіохвилі. На малюнку нижче показаний електромагнітний спектр, який представляє собою всі форми електромагнітного випромінювання. Зверніть увагу, що видиме світло становить лише дуже і дуже малу частину всього електромагнітного спектра. Все електромагнітне випромінювання рухається через вакуум з постійною швидкістю\(2.998 \times 10^8 \: \text{m/s}\). У той час як присутність молекул повітря уповільнює швидкість світла на дуже невелику кількість, ми будемо використовувати значення\(3.00 \times 10^8 \: \text{m/s}\) як швидкість світла в повітрі.

    Малюнок\(\PageIndex{2}\): Електромагнітний спектр охоплює дуже широкий діапазон довжин хвиль і частот. Видиме світло - це лише дуже мала частина спектра з довжинами хвиль від\(400\) -\(700 \: \text{nm}\). (Кредит: Захарі Вілсон;
    Джерело: CK-12 Foundation; Ліцензія: CC BY-NC 3.0 (відкривається в новому вікні))

    На малюнку вище показано, як електромагнітний спектр відображає широкі зміни довжини хвилі та частоти. Радіохвилі мають довжини хвиль до сотень метрів, тоді як довжина хвилі гамма-променів знаходиться на порядку\(10^{-12} \: \text{m}\). Відповідні частоти варіюються від\(10^6\) до\(10^{21} \: \text{Hz}\). Видиме світло можна розділити на кольори з використанням призми (див. Нижче), що дає видимий спектр світла. Червоне світло має найдовшу довжину хвилі та найнижчу частоту, тоді як фіолетове світло має найкоротшу довжину хвилі та найвищу частоту. Довжина хвилі видимого світла коливається від приблизно\(400\) до\(700 \: \text{nm}\) з частотами в діапазоні\(10^{14} \: \text{Hz}\).

    Малюнок\(\PageIndex{3}\): Невеликий промінь білого світла заломлюється (згинається) при проходженні через скляну призму. Чим коротша довжина хвилі світла, тим більше заломлення, тому світло розділяється на всі його кольори. (Кредит: Крістофер Auyeung; Джерело: CK-12 Foundation; Ліцензія: CC BY-NC 3.0 (відкривається в новому вікні))
    Симуляція

    Якби ми могли бачити інші довжини хвиль енергії, чи виглядали б вони як кольори? Використовуйте це моделювання для вивчення електромагнітного спектра.

    Резюме

    • Електромагнітне випромінювання - це форма енергії.
    • Видиме світло має довжини хвиль від\(400\) -\(700 \: \text{nm}\).
    • Швидкість світла в повітрі є\(3.00 \times 10^8 \: \text{m/s}\).

    Рецензія

    1. Що не пояснила атомна модель Резерфорда?
    2. До 1900 року в що вірили вчені про природу світла?
    3. Що таке видиме світло?
    4. Який діапазон довжин хвиль для видимого світла?