| |
V osmnáctém století se začali fyzikové zabývat elektrickými a magnetickými jevy a současně se pokoušeli objasnit vznik a podstatu světla. K významným objevům v tomto směru došlo hned na začátku 19. století. Známý anglický fyzik a astronom Sir F. W. Herschel, objevitel planety Uran, roku 1800 zjistil, že kromě viditelného světla existuje i neviditelné záření s větší vlnovou délkou - záření infračervené. Hned v následujícím roce německý fyzik J. W. Ritter objevil záření s kratší vlnovou délkou než světlo - ultrafialové záření. Anglický fyzik M. Faraday  zjistil, že elektrické a magnetické jevy spolu souvisejí a formuloval zákon elektromagnetické indukce. Tyto a další výsledky vědeckého bádání umožnily skotskému fyzikovi J. C. Maxwellovi vytvořit v roce 1865 ucelenou teorii elektromagnetického pole. Jedním z důležitých závěrů této teorie je, že světlo je elektromagnetické vlnění, šířící se ve vákuu rychlostí c = 300 000 km/s. Začátkem 20. století rozšířili představy o vlastnostech záření němečtí fyzikové M. Planck a A. Einstein a vytvořili kvantovou teorii elektromagnetického záření.
Podle Planckovy a Einsteinovy teorie se každé elektromagnetické záření šíří od zdroje jako "proud" částic energie - fotonů:
Elektromagnetické záření je vyzařováno a pohlcováno nespojitě, v jistých "kvantech energie" - fotonech. Energie fotonu E je nepřímo úměrná vlnové délce záření:
kde
h = 6,6.10-34 J.s ... Planckova konstanta
c = 300 000 km/s ... rychlost světla
 ... vlnová délka záření
energie fotonů E se obvykle udává v elektronvoltech (eV) ... 1 eV = 1,6.10=19 J
vlnová délka světla se udává v nanometrech (nm) ... 1 nm = 10-9 m
 Vypočítejte si energii fotonů elektromagnetického záření:
|
Rozdělení elektromagnetického záření - spektrum
|
Energie Slunce se do okolního vesmíru přenáší prostřednictvím elektromagnetického záření různých vlnových délek. V následujícím přehledu stručně charakterizujeme jednotlivé druhy elektromagnetického záření. I když se tato záření liší vlnovou délkou, energií fotonů, vznikem a dalšími vlastnostmi, jedno mají společné. Každé elektromagnetické záření se ve vákuu šíří rychlostí světla, tj. rychlostí 300 000 km/s.
1. Rádiové vlny
Slouží k přenosu rozhlasového a televizního signálu. Zdrojem těchto vln je anténa vysílače. První rádiové vysílání se uskutečnilo koncem 19. století, televize se rozšířila po 2. světové válce. |
|
Vlnová délka: 2 000 m - 0,1 m
Energie fotonů: 6,2.10- 10 - 1,24.10- 5 eV
|
2. Mikrovlny
Mikrovlnné signály využívají radary, mobilní telefony, přístroje GPS. Tepelnými účinky mikrovln se zahřívají potraviny v mikrovlnné troubě. |
|
Vlnová délka: 0,1 m - 0,1 mm
Energie fotonů: 1,24.10- 5 - 1,24.10- 2 eV
|
3. Infračervené záření
Je vyzařováno rozžhavenými tělesy. Záření je pro nás neviditelné a vnímáme ho jako tepelné záření (sálání) tepelných zdrojů. Infračervené záření je součástí slunečního záření. |
|
Vlnová délka: 0,1 mm - 790 nm
Energie fotonů: 0,0124 - 1,57 eV
|
4. Viditelné světlo
Jediný druh elektromagnetického záření, který přímo vnímáme zrakem. Bílé světlo je možno skleněným hranolem nebo optickou mřížkou rozložit podle vlnových délek na jednotlivé spektrální barvy. Viditelné světlo je významnou složkou slunečního záření, dopadajícího na zemský povrch. |
|
Vlnová délka: 790 nm - 390 nm
Energie fotonů: 1,57 - 3,18 eV
|
5. Ultrafialové záření
Slunce je přírodním zdrojem ultrafialového záření, většina je ho však zadržena zemskou atmosférou. Zdrojem jsou i výbojové trubice, ve kterých vzniká záření průchodem elektrického proudu rtuťovými parami. |
|
Vlnová délka: 390 nm - 10 nm
Energie fotonů: 3,18 - 124 eV
|
6. Rentgenové záření
Fotony rentgenového záření mají velkou energii a proto má toto záření značnou pronikavost. Zemská atmosféra sluneční rentgenové záření nepropouští. |
|
Vlnová délka: 10 nm - 1 pm
Energie fotonů: 1,24.102 - 1,24.106 eV
|
7. Záření gama
Radioaktivní záření, které vzniká při jaderných reakcích v jádrech izotopů některých prvků. Vyznačuje se velkou pronikavostí a ionizačními účinky. |
|
Vlnová délka: menší než 1 pm
Energie fotonů: větší než 1,24.106 eV
|
|
|
