FALE ELEKTROMAGNETYCZNE
Rozchodzące się w przestrzeni zaburzenia pola elektromagnetycznego. Zaburzenie to ma charakter fali poprzecznej, w której składowa elektryczna i magnetyczna są prostopadłe do siebie. Źródłem zmiennego pola elektromagnetycznego jest przyspieszający ładunek elektryczny. Najczęściej źródłem tego promieniowania jest ładunek wykonujący drgania. Istnienie fal elektromagnetycznych przewidują równania Maxwella.
Promieniowanie elektromagnetyczne rozchodząc się objawia swe własności falowe zachowując się jak każda fala, ulega interferencji, dyfrakcji, odbiciu i załamaniu.
INTERFERENCJA- zjawisko nakładania się fal, prowadzące do zwiększenia lub zmniejszenia amplitudy fali wypadkowej.
DYFRAKCJA- ugięcie- rozchodzenie się fali na krawędziach przeszkód oraz w ich obliczu.
ODBICIE- zmiana rozchodzenia się fali na granicy dwóch ośrodków, powodująca, że znajduje się ona w środku, w którym się rozchodzi.
ZAŁAMANIE- zmiana kierunku rozchodzenia się fal (refrakcja fali) związana ze zmianą jej prędkości, gdyż przechodzi do innego ośrodka.
Powstawanie i pochłanianie promieniowania elektromagnetycznego wiąże się ze zmianą ruchu ładunku elektrycznego.
Rozchodzenie się fali w ośrodkach silnie zależy od ośrodków oraz częstotliwości fali.
Własności promieniowania elektromagnetycznego silnie zależą od długości fali i dlatego dokonano podziału promieniowania elektromagnetycznego ze względu na jego częstotliwość.
PODZIAŁ FAL ELEKTROMAGNETYCZNYCH ZALEŻNIE OD DŁUGOŚCI FALI:
Fale radiowe ( >10-4)
Mikrofale ( 3x10-1 - 3x 10-3 )
Podczerwień ( 10 -3- 7,8x 10 -7 )
Światło widzialne ( 7,8x 10 -7- 4x 10-7)
Ultrafiolet ( 4x 10-7 - 10-8)
Promieniowanie rentgenowskie ( 10-8 - 10-11)
Promieniowanie gamma ( < 10-11)
PROMIENIOWANIE WIDZIALNE
Jest to część promieniowania elektromagnetycznego, na którą reaguje siatkówka oka w procesie widzenia. Dla człowieka promieniowanie to zawiera się w przybliżeniu w zakresie długości fal 380- 780 nm. W zakresie tym wyróżnia się długości fal odpowiadające poszczególnym barwom od czerwieni przez pomarańczowy, żółty, zielony, niebieski aż do fioletowego. Dlatego czasem ten obszar nazywa się obszarem tęczy.
Światło widzialne jest w małym stopniu absorbowane zarówno przez atmosferę ziemską, jak i przez wodę.
Światło widzialne wspomaga wytwarzanie Wit. D3, wspomaga aktywność, polepsza samopoczucie.
ŚWIATŁO NEBIESKIE i CZERWONE - może powodować termiczne lub fotochemiczne uszkodzenia i schorzenia siatkówki oka. Silne światło niebieskie występuje podczas procesótechnologicznych tj. np. spawanie oraz jest emitowane przez promienniki elektryczne, np. lampy do naświetlania elementów światłoczułych. Światło niebieskie i czerwone mają zastosowanie w laserach- np. do zapisu na DVD stosuje się lasery czerwone, niebieskie jako oświetlenie w akwarium.?.
ULTRAFIOLET
Jest to promieniowanie elektromagnetyczne o dł. fali od 100nm do 380nm.
W zależności od długości fali wyróżnia się trzy typy promieniowania ultrafioletowego:
UVA (320- 400nm)- jest mniej szkodliwe niż inne zakresy, jednak jest go 20 razy więcej niż UVB. Dzieli się na UVA1 i UVA2. Uszkadza włókna kolagenowe w skórze, co przyspiesza proces starzenia się, odpowiada za alergie i w mniejszym stopniu za raka skóry, długoletnia ekspozycja może doprowadzić do zaćmy.
UVB (290- 320nm)- promienie te powodują oparzenia, rumień, sprzyjają opalaniu, ale także powstawaniu raka. Powodują także powstawanie Wit. D w skórze.
UVC (200- 290nm)- jest najbardziej energetyczne i najbardziej niebezpieczne dla ludzkiego organizmu. Może powodować zapalenia rogówki oka, czerniaka- nowotworu złośliwego skóry, uszkodzenie łańcuchów DNA, mutacje.
Wyróżnia się też podział techniczny na daleki i bliski ultrafiolet.
Ultrafiolet występuje w przyrodzie w postaci promieniowania wysyłanego przez Słońce, gwiazdy i inne obiekty astronomiczne. Im większa temperatura ciała, tym silniejsze jest natężenie wysyłanego ultrafioletu. Słońce emituje ultrafiolet z zakresu AiB, ale dużą jego część zatrzymuje atmosfera Ziemi i w efekcie do powierzchni dociera niemal sam ultrafiolet A, o najmniejszej częstotliwości.
Reakcje organizmu na działanie promieniowania ultrafioletowego zależą od licznych czynników, tj.: pogoda, pora dnia, roku, zanieczyszczenia środowiskowe, wilgotność i temperatura powietrza, a także wysokość i szerokość geograficzna.
Ekspozycja na UVB jest znacznie większa latem niż zimą
Ekspozycja na UVA i UVB wzrasta odwrotnie proporcjonalnie do szerokości geograficznej
UVB najsilniej działają między 10.00 a 16.00, zwłaszcza w okolicy południa
Zastosowanie:
- ma właściwości bakteriobójcze, jest używany do sterylizacji urządzeń medycznych
- lampy rtęciowe
- luminofor- pochłania to promieniowanie i emituje światło białe
- lampa kwarcowa emituje prom. ultrafioletowe, które wykorzystuje się w solarium
- UV powoduje fluorescencję wielu substancji chemicznych
- do sprawdzania autentyczności banknotów
- w medycynie- fizykoterapia
- badania mikroskopowe tkanek i komórek
- analiza minerałów
RUMIEŃ FOTOCHEMICZNY- wywołany jest działaniem słonecznym promieni UV, którego okres utajenia trwa do kilku godzin. Wyraża się zaczerwienieniem w wyniku rozszerzenia naczyń krwionośnych. Pojawia się po okresie utajenia. Intensywność tego rumienia zależy od dł. promienia nadfioletowego, intensywności emisji, źródłą promieniowania, odległości od skóry.
PIGMENTACJA- zabarwienie skóry zależne od zwiększonego wytwarzania melaniny. Zwiększone jej wytwarzanie następuje pod wpływem promieni nadfioletowych . Wyróżnia się pigmentację bezpośrednią i pośrednią. Bezpośrednia nigdy nie prowadzi do silnego przebarwienia skóry. Zapewnia ona skórze ochronę przed szkodliwym działaniem promieniowania zaraz po rozpoczęciu ekspozycji. Pośrednia- jest głównym mechanizmem przebarwienia skóry, wywołana przez promieniowanie UVB, rozpoczyna się po zniknięciu rumienia , po 2-3 dobach od napromieniowania, po kilku miesiącach znika.
PODCZERWIEŃ
Podczerwień-promieniowanie podczerwone IR- promieniowanie optyczne o dł. Fali od 780 nm do 1mm. Promieniowanie to dzieli się na następujące pasma:
- bliska podczerwień - IR-A 780-1400 nm
- średnia podczerwień - IR-B 1400- 3000 nm
- daleka podczerwień - IR-C 3000nm - 1 mm
-Promieniowanie to jest wzbudzane przez atomy przy przejściach między bliskimi poziomami elektronowymi.
-Promieniowanie podczerwone jest niewidzialne dla oka, ale odczuwalne w postaci ciepła.
- Naturalnymi źródłami promieniowania podczerwonego są wszystkie ciała ogrzane, także ciało człowieka, Słońce, nagrzana ziemia.
- Promieniowanie podczerwone zachowuje się jak promieniowanie świetlne. Rozchodzi się w próżni, może być rejestrowane za pomocą aparatu fotograficznego, można je skupić za pomocą zwierciadeł.
- Głębokość wnikania promienia podczerwonego w skórę jest odwrotnie proporcjonalna do dł. fali.
ZASTOSOWANIE PODCZERWIENI
- stosowana w noktowizji ( są dwa sposoby noktowizji: bierna i czynna)
- w stacjach lutowniczych
- przekaz danych w światłowodzie
- spektroskopia IR
- pomiar odległości- dalomierze
- wpływa na psychikę człowieka, relaks
- w leczeniu reumatyzmu, przeziębień, nerwobóli, ulżenie bólów mięśni
- łagodzi podrażnienia skóry
- do suszenia włosów
Helioterapia - wykorzystanie do celów leczniczych promieniowania słonecznego. Światło działa korzystnie na organizm w ten sposób, że np. powoduje wzmożenie przemiany materii, pobudzenie mechanizmów krwiotwórczych, zwiększenie odporności organizmu na zakażenia, ma pobudzający wpływ na gruczoły wydzielania wewnętrznego, działa odczulająco i przeciwkrzywicznie.
LASERY
Laser to generator spójnych fal elektromagnetycznych z zakresu ultrafioletu, światła i podczerwieni. Jego nazwę stanowi akronim utworzony z pierwszych liter angielskiego wyrażenia: Ligot amplification by stimulated emission of radiation. - wzmocnienie światła przez wymuszoną emisję promieniowania. Lasery wykorzystuja zjawisko emisjo wymuszonej. Jest to proces emisjo fotonów przez materię w wyniku oddziaływania zinnym fotonem. Prawdopodobieństwo zajścia równoważnego zjawiska można zwiększyć, wytwarzając w ośrodkach aktywnych laserów inwersję obsadzeń. Jest to przewaga liczebna atomów, jonów lub cząsteczek w wyższym stanie, uzyskana kosztem energii dostarczonej do układu w wyniku procesu zwanego POMPOWANIEM.
Układ pompujący- jego zadaniem jest przeniesienie jak największej liczby elektronów substancji czynnej do stanu wzbudzonego.
Promieniowanie emitowane przez lasery charakteryzuje się spójnością w czasie i przestrzeni, monochromatycznością przejawiającą się w niewielkiej szerokości linii emisyjnej, równoległością, jest spolaryzowane i ma postać wiązki o małej rozbieżności.
Fotoablacja- podczas tego procesu następuje rozbicie związków chemicznych oraz uwolnienie elektronów i jąder atomowych, co daje efekt mikrowybuchu z wyparowaniem materii.
ZASTOSOWANIE:
- poligrafia
- znakowanie produktów
- laserowe cięcie metali
-dalomierze laserowe
- używa się laserów do „twardej” obróbki tkanek: cięcia, koagulacji, odparowania, obróbki mechanicznej (rozrywania, fragmentacji czy kawitacji)
- skrócenie czasu trwania zabiegu przez ograniczenie krwawienia
- w okulistyce- obniżenie ciśnienia śródgałkowego
- wygładzanie skóry
- korekcja wad wzroku
- telekomunikacja- odczyt i zapis informacji na płytach kompaktowych, nadajniki laserowe przy transmisji światłowodowej
-efekty wizualne ( w spektaklach teatralnych, reklamach, koncertach itd.)