Elektromagnit spektr nima

Elektromagnit spektr — manba chiqaradigan elektromagnit nurlanish energiyasining chastota, to‘lqin uzunligi yoki boshqa shunga o‘xshash parametr bo‘yicha taqsimlanishidir. Odatda u barcha chastota diapazonlarini qamrab oladi, biroq vazifaga qarab, masalan, faqat ko‘rinadigan yorug‘lik sohasi bilan cheklanishi ham mumkin. Spektr o‘rganilayotgan signalda ultrabinafsha nurlanish, ko‘k, yashil va boshqa ranglar hamda infraqizil tarkibiy qism qay darajada mavjudligini ko‘rsatadi.

U fizik spektrlarning bir turidir va spektral zichlik bilan tavsiflanadi. Mumkin bo‘lgan o‘lchov birliklari: (J/m³)/Hz, (J/m³)/m va boshqalar. Ko‘pincha spektr nisbiy, o‘lchamsiz birliklarda beriladi. Tajribada uni signaldan (masalan, monoxromator yordamida) ajratilgan, bir-biridan teng masofada joylashgan tor spektral oraliqlardagi nurlanish intensivligini aniqlash orqali qayd etiladi.

To‘lqin uzunligi — chastota — foton energiyasi

Elektromagnit spektrning xususiyatlaridan biri — nurlanish energiyasining spektral zichligi — maʼlum o‘zgaruvchining kichik oralig‘iga to‘g‘ri keladigan energiyaning shu oraliq kengligiga nisbatidir. Spektrdagi nuqtalarning o‘rnini belgilaydigan o‘zgaruvchi sifatida quyidagilar olinishi mumkin:

to‘lqin uzunligi;
tebranish chastotasi (shuningdek, Chastotalar shkalasi);
energiya — foton energiyasi (kvant — elektromagnit maydon kvanti);
[kamroq hollarda] to‘lqin soni va boshqalar.

Foton energiyasi kvant mexanikasiga ko‘ra chastotaga to‘g‘ri proporsional: $E = h ν$ , bunda h — Plank doimiysi, E — energiya, $ν$ — chastota; bu yerda energiya qiymatlari odatda elektronvoltlarda ifodalanadi. Elektromagnit to‘lqin uzunligi aynan vakuumda chastotaga teskari proporsional: $λ = c / ν$ , bunda $c$ — yorug‘lik tezligi. Muhitdagi elektromagnit to‘lqinlarning uzunligi haqida gapirilganda, odatda ularning vakuumdagi ekvivalent to‘lqin uzunligi nazarda tutiladi. Bu uzunlik sinish ko‘rsatkichi bilan farq qiladi, chunki to‘lqin bir muhitdan boshqasiga o‘tganda uning chastotasi saqlanadi, to‘lqin uzunligi esa o‘zgaradi.

Spektrning o‘lchov birligi tanlangan o‘zgaruvchiga bog‘liq: masalan, chastota tanlansa, u (J/m³)/Hz, to‘lqin uzunligi tanlansa, (J/m³)/m bo‘ladi. Baʼzan energiyaning hajmiy zichligi o‘rniga elektromagnit nurlanish quvvatining yuza birligiga to‘g‘ri keladigan zichligi qaraladi. Bunda o‘lchov birliklari tegishlicha (W/m²)/Hz yoki (W/m²)/m bo‘ladi.

Chastotalar (to‘lqin uzunliklari, foton energiyalari) shkalasi uzluksiz bo‘lsa-da, anʼanaviy ravishda bir qancha diapazonlarga bo‘linadi (quyiga qarang). Qo‘shni diapazonlar biroz ustma-ust tushishi mumkin.

Asosiy elektromagnit diapazonlar

γ-nurlanish

Gamma nurlarining energiyasi 124 000 eV dan yuqori, to‘lqin uzunligi esa quyidagi qiymatdan kichik: 0,01 nm = 0,1 Å.

Manbalari: koinot, yadro reaksiyalari, radioaktiv parchalanish, sinxrotron nurlanish.

Moddaning gamma nurlarini o‘tkazuvchanligi, ko‘rinadigan yorug‘likdan farqli ravishda, uning kimyoviy shakli yoki agregat holatiga emas, asosan modda tarkibidagi atom yadrolarining zaryadiga va gamma-kvantlar energiyasiga bog‘liq. Shu sababli modda qatlamining gamma-kvantlarni yutish qobiliyatini birinchi yaqinlashishda uning sirt zichligi (g/sm²) orqali tavsiflash mumkin. Uzoq vaqt davomida γ-nurlar uchun ko‘zgu va linzalar yaratish imkonsiz deb hisoblangan. Biroq bu sohadagi so‘nggi tadqiqotlar γ-nurlarning sinishi mumkinligini ko‘rsatmoqda. Ushbu kashfiyot optikaning yangi bo‘limi — γ-optika paydo bo‘lishiga olib kelishi mumkin.

Gamma nurlanishining aniq quyi chegarasi mavjud emas. Ammo odatda gamma-kvantlar atom yadrosidan, rentgen kvantlari esa atomning elektron qobig‘idan chiqariladi, deb hisoblanadi (bu faqat atamalarga oid farq bo‘lib, nurlanishning fizik xossalariga taʼsir qilmaydi).

Rentgen nurlanishi

0,1 nm = 1 Å (12 400 eV) dan 0,01 nm = 0,1 Å (124 000 eV) gacha — qattiq rentgen nurlanishi. Manbalari: ayrim yadro reaksiyalari, elektron-nur naychalari.
10 nm (124 eV) dan 0,1 nm = 1 Å (12 400 eV) gacha — yumshoq rentgen nurlanishi. Manbalari: elektron-nur naychalari, plazmaning issiqlik nurlanishi.

Rentgen kvantlari asosan og‘ir atomlarning elektron qobig‘idagi elektronlar quyi orbitalarga o‘tganda chiqariladi. Quyi orbitalardagi bo‘sh o‘rinlar odatda elektron zarbasi natijasida hosil bo‘ladi. Shu yo‘l bilan yuzaga kelgan rentgen nurlanishi muayyan atomga xos chastotalarga ega chiziqli spektrni hosil qiladi (qarang: xarakteristik nurlanish); bu, xususan, moddalarning tarkibini o‘rganish imkonini beradi (rentgen-fluoressent tahlil). Issiqlik, tormozlanish va sinxrotron rentgen nurlanishi uzluksiz spektrga ega.

Rentgen nurlari kristall panjaralarda difraksiyalanadi, chunki bu chastotalardagi elektromagnit to‘lqinlarning uzunligi kristall panjaralarning davriga yaqin. Shu hodisaga asoslangan usul — rentgen-difraksion tahlil.

Ultrabinafsha nurlanish

Diapazoni: 400 nm (3,10 eV) dan 10 nm (124 eV) gacha

Nomi	Qisqartmasi	To‘lqin uzunligi nanometrlarda	Har bir fotonga to‘g‘ri keladigan energiya (foton hisobida)
Yaqin	NUV	400 — 300	3,10 — 4,13 eV
O‘rta	MUV	300 — 200	4,13 — 6,20 eV
Uzoq	FUV	200 — 122	6,20 — 10,2 eV
Ekstremal	EUV, XUV	121 — 10	10,2 — 124 eV
Vakuum	VUV	200 — 10	6,20 — 124 eV
Ultrabinafsha A, uzun to‘lqinli diapazon, qora yorug‘lik	UVA	400 — 315	3,10 — 3,94 eV
Ultrabinafsha B (o‘rta diapazon)	UVB	315 — 280	3,94 — 4,43 eV
Ultrabinafsha C, qisqa to‘lqinli, mikroblarni yo‘q qiluvchi diapazon	UVC	280 — 100	4,43 — 12,4 eV

Optik nurlanish

Optik diapazondagi nurlanish atmosferadan erkin o‘tadi, optik tizimlarda oson qaytishi va sinishi mumkin. Manbalari: issiqlik nurlanishi (shu jumladan Quyosh), fluoressensiya, kimyoviy reaksiyalar, yorug‘lik diodlari.

Ranglar — ko‘rinadigan yorug‘likdagi monoxromatik nurlanishga mos keluvchi ko‘rinishlar — spektral ranglar deb ataladi. Spektr va spektral ranglarni tor yorug‘lik nuri prizmadan yoki boshqa biror nur sindiruvchi muhitdan o‘tganda ko‘rish mumkin. Anʼanaviy ravishda ko‘rinadigan spektr quyidagi rang diapazonlariga bo‘linadi:

Rang	To‘lqin uzunligi diapazoni, nm	Chastota diapazoni, THz	Foton energiyasi diapazoni, eV
Binafsharang	380—440	790—680	2,82—3,26
Ko‘k	440—485	680—620	2,56—2,82
Havorang	485—500	620—600	2,48—2,56
Yashil	500—565	600—530	2,19—2,48
Sariq	565—590	530—510	2,10—2,19
To‘q sariq	590—625	510—480	1,98—2,10
Qizil	625—740	480—405	1,68—1,98

Yaqin infraqizil nurlanish 207 THz (0,857 eV) dan 405 THz (1,68 eV) gacha bo‘lgan diapazonni egallaydi. Yuqori chegara inson ko‘zining qizil rangni qabul qilish qobiliyati bilan belgilanadi va bu qobiliyat turli odamlarda farqlanadi. Odatda yaqin infraqizil nurlanish uchun shaffoflik ko‘rinadigan yorug‘lik uchun shaffoflik bilan mos keladi.

Infraqizil nurlanish

Infraqizil nurlanish ko‘rinadigan yorug‘lik bilan teragersli nurlanish orasida joylashgan. Diapazoni: 2000 mkm (150 GHz) dan 740 nm (405 THz) gacha.

Elektromagnit teragersli nurlanish

Teragersli (submillimetrli) nurlanish infraqizil nurlanish bilan mikroto‘lqinlar orasida, 1 mm (300 GHz) dan 0,1 mm (3 THz) gacha bo‘lgan diapazonda joylashgan.

THz nurlanish ionlashtiruvchi emas, u ko‘pchilik dielektriklardan oson o‘tadi, biroq o‘tkazuvchi materiallar va ayrim dielektriklar tomonidan kuchli yutiladi. Masalan, yog‘och, plastmassa va keramika bu nurlanishni o‘tkazadi, metall va suv esa o‘tkazmaydi.

Elektromagnit mikroto‘lqinlar va radioto‘lqinlar

Chastotasi 300 GHz dan past bo‘lgan elektromagnit to‘lqinlar uchun yetarli darajada monoxromatik manbalar mavjud bo‘lib, ularning nurlanishi amplitudaviy va chastotaviy modulyatsiya uchun yaroqlidir. Shu sababli bu sohadagi chastotalarning taqsimlanishi doimo signallarni uzatish vazifalarini hisobga oladi.

30 GHz dan 300 GHz gacha — mikroto‘lqinlar.
3 GHz dan 30 GHz gacha — santimetrli to‘lqinlar (O‘YCh).
300 MHz dan 3 GHz gacha — detsimetrli to‘lqinlar.
30 MHz dan 300 MHz gacha — metrli to‘lqinlar.
3 MHz dan 30 MHz gacha — qisqa to‘lqinlar.
300 kHz dan 3 MHz gacha — o‘rta to‘lqinlar.
30 kHz dan 300 kHz gacha — uzun to‘lqinlar.
3 kHz dan 30 kHz gacha — o‘ta uzun (miriametrli) to‘lqinlar.