Свойства жидкости EM Spectrum? - физиков.нет
Винтажный Клуб для гитаристов
11 голосов
/

Проще говоря. Мы группируем наши электромагнитные волны в группы, такие как рентгеновские лучи, микроволны, видимый свет и т. Д. Мне было интересно, если свойства, скажем, рентгеновские лучи, медленно изменяются в свойства, скажем, гамма-лучи, или как только длина волныбольше 10 пикометров, его свойства становятся свойствами рентгеновского. Если это первое, как мы рассчитываем стандарты для определения волны.

Ответы [ 3 ]

28 голосов
/

EM-волны образуют непрерывный спектр, поэтому ваше первое описание постепенного изменения поведения волн правильное. Однако из-за этого;также нет точного способа точно определить, на какой частоте начинается или заканчивается категория электромагнитной волны.

Фактически, иногда классификация волн может быть настолько волнистой, что типичное описание электромагнитной волны: $$c=f\lambda$$ рассматривается как вторичный определитель, к какой категории относится электромагнитная волна! Один из таких примеров - рентгеновские лучи и $\gamma$ лучи. Их частоты перекрывают друг друга приблизительно на $10^{18}\:\mathrm{Hz}$, поэтому трудно количественно дифференцировать высокочастотные рентгеновские лучи и низкочастотные $\gamma$. Вместо этого мы разрешаем происхождение волн решить, что $\gamma$ лучи испускаются из ядра атома, в то время как рентгеновские лучи испускаются снаружи ядра;возбужденными электронами.

Таким образом, спектр EM никоим образом не может быть легко разделен на отдельные категории, и поэтому всегда существует некоторое перекрытие между соседними категориями волны.

13 голосов
/

Границы между различными спектральными областями электромагнитного спектра являются «мягкими», и действительно, между соседними полосами часто происходит перекрытие, что обеспечивает лучшее представление спектра:

Источник изображения: Аргонская национальная лаборатория

Спектральные области, такие как "инфракрасный" или "мягкий х"«Лучи» различаются по различным аспектам взаимодействия света с веществом на этих частотах, определяя, что мы можем с ними сделать, и оборудование, необходимое для взаимодействия с этим излучением.

Таким образом, например, инфракрасное излучение (грубо говоря) - это излучение, длина волны которого длиннее, чем то, что может видеть глаз, но которым все еще можно манипулировать, используя неопределенно «оптические» средства, тогда как микроволны являются видом волн. что вы взаимодействуете с использованием антенн и металлических волноводов. Итак, что вы делаете, если есть длины волн, где (по крайней мере, для некоторых целей и в некоторых ситуациях) существуют «оптические» методы, но также и антенны? Метка того, хотите ли вы рассматривать его как ИК или как микроволновую печь, зависит от того, что вы хотите с ним делать.

С другой стороны, некоторые переходы являются резкими, потому что они нужны быть резким, чтобы принести пользу системам управления наших технологических устройств. Таким образом, например, граница между радиодиапазонами VHF и UHF является резкой на частоте 300 МГц не из-за какого-либо конкретного изменения в поведении радио на этой частоте, а потому, что оно юридически выгодно иметь четкие границы между различными полосами.

Однако ни один из этих переходов не является действительно резким в отношении физических процессов, и всегда есть плавный переход от поведения в одномгруппа к поведению в соседях.

3 голосов
/

В конкретном случае гамма / рентгеновского излучения один из способов взглянуть на них - это относительные сечения способов их взаимодействия с веществом. Здесь (из Википедии) - это график для фотонов высоких энергий, взаимодействующих с алюминием:

absorption cross sections for gamma ray interactions

Синяя линиякоэффициент полного поглощения, и обе оси в логарифмическом масштабе. Вы можете видеть, что при низкой энергии фотоэлектрический эффект доминирует: фотон попадает на электрон, и он поглощает практически всю энергию, выбрасывая ее из атома. Следующим является комптоновское рассеяние, которое является довольно плоским в огромном диапазоне энергий. Это происходит, когда фотон рассеивает электрон, теряя часть, но не всю свою энергию, на электрон.

Единственный жесткий предел - это минимальная энергия фотона, необходимая для образования пары. Это происходит, когда фотон в сильном электрическом поле рядом с ядром превращается в электрон и позитрон (другие пары частица-античастица возможны при более высоких энергиях, но это самая низкая энергия). Для этого фотон должен иметь энергию, эквивалентную удвоенной массе электрона, $2 \times 511 \space\mathrm{keV}$ благодаря нашему старому другу $E = mc^2$. Что мне интересно, так это то, что, хотя различие между рентгеновским и гамма-излучением варьируется в зависимости от поля, кажется, что никто не использует этот объективный жесткий предел, чтобы различать их. Википедия утверждает, что астрономы пересекают рентгеновскую астрономию с гамма-излучением на $100 \space\mathrm{keV}$, что на порядок ниже.

Дело в том, что именно это заставляет социологов утверждать, что наукасоциальный конструкт: если бы в альфа-центавриане существовало общество, занимающееся наукой, делали бы они различие между фотонами выше и ниже $100 \space\mathrm{keV}$? почти наверняка нет. Есть некоторая физическая основа для того, где мы проводим различия, но в значительной степени это связано с конкретными причудами истории.

Добро пожаловать на сайт физиков.нет, где вы можете задавать вопросы и получать ответы от других членов сообщества.
...