16 ELEKTROMAGNETICKÉ ZÁŘENÍ
Vlnová délka:
Elektromagnetické záření vyzařují látky jako záření tepelné nebo je záření vyvoláno vnějším působením (např. působením elektrického pole vznikají výboje v plynech). Zvláštním druhem záření je luminiscence, která je vyvolána vnějšími vlivy (působení světla – fotoluminiscence, elektronů – katodoluminiscence, elektrického pole – elektroluminiscence, …). Látky, u nichž se luminiscence projevuje, jsou luminofory.
16.1 PŘEHLED ZÁŘENÍ
105 107 109 1012 1014 1015 1017 1020 1023 f (Hz)
104 101 10–1 10–4 10–6 10–7 10–9 10–12 10–15 (m)
nízkofrekvenční vlny (technické frekvence) rozhlasové vlny s amplitudovou modulací TV a rozhlasové vlny s frekvenční modulací mikrovlny infračervené záření viditelné světlo ultrafialové záření měkké rentgenové záření tvrdé rentgenové záření gama záření druh záření
atmosférické výboje kmitavý pohyb elektronů reakce molekul kmity molekul slunce, oheň děje v elektronovém obalu atomu děje v jádře atomu reakce elementárních částic přírodní zdroj
elektrické obvody elektronické oscilátory tepelné zdroje rozžhavená vlákna žárovky výboj v plynu, oblouk, jiskra betatrony, cyklotrony, jaderné reaktory umělý zdroj
Infračervené záření (IR)
, zdrojem jsou všechna tělesa, která mají vyšší teplotu než okolí. Při pohlcování IR záření se těleso zahřívá.
Ultrafialové záření (UV)
, zdrojem jsou tělesa zahřátá na velmi vysokou teplotu (slunce, elektrický oblouk). Ničí mikroorganismy, na pokožce vyvolává tvorbu pigmentu, velké dávky škodí lidskému organismu (rakovina kůže), způsobuje ionizaci plynů.
Rentgenové záření
, vzniká v rentgenkách (vakuová trubice s napětím 10–400 kV, elektrony emitované katodou dopadají velkou rychlostí na anodu). Má silné ionizační účinky a velkou pronikavost. Při průchodu látkou se energie záření mění na vnitřní energii látky. Prvky s větším protonovým číslem silněji pohlcují rentgenové záření. Používá se v lékařství, defektoskopii, …
16.2 SPEKTRA LÁTEK
emisní – spektrum světla, které látka vyzařuje
čárové – vysílají plyny a páry prvků, je pro každý prvek charakteristické
pásové – vysílají zářící molekuly látek (skupiny čar tvořící pásy oddělené temnými úseky)
spojité – rozžhavené pevné nebo kapalné látky
absorpční – spektrum světla, které látka pohlcuje
Spektrální analýza se zabývá studií spekter (pomocí spektra zjistí chemické složení).
16.3 RADIOMETRIE
Zářivý tok:
Intenzita vyzařování:
16.4 FOTOMETRIE
Světelný tok: – lumen – světelná energie, která projde danou plochou za jednotku času. 1 lumen je světelný tok vyzařovaný bodovým všesměrovým zdrojem o svítivosti 1 cd do prostorového úhlu 1 steradián (kužel, který vymezuje na kulové ploše s poloměrem 1 metr kulový vrchlík o plošném obsahu 1 m2 ).
Svítivost zdroje: – kandela – bodový všesměrový zdroj vyzařuje světelný tok do prostorového úhlu .
Osvětlení: – lux – světelný tok dopadá na těleso o ploše S.
, kde je úhel dopadu a r je vzdálenost od světelného zdroje (proto jsou na severní polokouli mírné zimy i léta a na jižní studené zimy a teplá léta).
16.5 ZÁŘENÍ ČERNÉHO TĚLESA
Černé těleso – abstraktní těleso, které dokonale pohlcuje veškerou energii, která na něj dopadá, nedochází k žádnému odrazu.
Spektrální hustota intenzity vyzařování:
Stefan–Boltzmannův zákon: , kde je Stefan–Boltzmannova konstanta 5,6710–8 Wm–2K–4 – s rostoucí teplotou se vyzařovaná energie prudce zvětšuje.
Wienův posunovací zákon: , kde b je Wienova konstanta 2,910–3 mK – max se s rostoucí teplotou posouvá k menším vlnovým délkám.
Planckova hypotéza: Energie elektromagnetického záření může být vyzařována nebo pohlcována jen po celistvých kvantech energie. , kde h je Planckova konstanta 6,62610–34 Js.
