Det elektromagnetiska spektrumet

All elektromagnetisk strålning är samma typ av fysikaliskt fenomen men med olika frekvens och våglängd. Spektrumet kopplar samman vågbeskrivning, fotonenergi, tekniska tillämpningar och strålningsrisker.

Nivå 1b

Förstå → Se exempel → Träna

Förstå

Frekvens och våglängd

I vakuum gäller c = fλ. Eftersom c är konstant innebär högre frekvens kortare våglängd. I material kan våghastigheten vara lägre, vilket påverkar våglängden men inte källans frekvens.

Spektrumets områden

Radiovågor, mikrovågor, infrarött, synligt ljus, ultraviolett, röntgen och gamma bildar ett sammanhängande spektrum. Gränserna mellan områdena är praktiska indelningar, inte skarpa naturgränser.

Fotonenergi

I kvantbeskrivningen har en foton energin E = hf. Därför har en UV-foton mer energi än en foton av synligt rött ljus, även om en intensiv röd ljuskälla totalt kan överföra mycket energi.

Tillämpning och risk

Olika frekvensområden används till bland annat kommunikation, värmekameror, medicinsk diagnostik och materialanalys. Biologisk effekt beror på strålningens frekvens, intensitet, exponeringstid och hur den absorberas.

Joniserande och icke-joniserande

Om en enskild foton kan jonisera beror på dess energi hf. Röntgen- och gammastrålning har fotonenergier som kan jonisera direkt, medan radio- och mikrovågor inte gör det på samma sätt. Det betyder inte att all icke-joniserande strålning är ofarlig; stark absorption kan till exempel ge uppvärmning.

Exempel

Exempel: grönt ljus

Grönt ljus kan ha våglängden cirka 550 nm i vakuum.
Frekvensen blir f = c/λ ≈ 3,0·10⁸/(550·10⁻⁹) ≈ 5,5·10¹⁴ Hz.
Blått ljus har kortare våglängd och högre frekvens än grönt, och därmed högre energi per foton.
Det betyder inte automatiskt att en blå ljuskälla överför mer total energi än en grön; det beror också på intensiteten.

Så gör du

1Identifiera strålningens frekvensområde och om den färdas i vakuum eller material.
2Använd c = fλ för vågstorheter i vakuum.
3Använd E = hf när fotonenergi är relevant.
4Skilj på energi per foton och total energi eller intensitet.
5Vid riskresonemang: ange frekvens, intensitet, exponering och eventuell joniserande förmåga.