Úvod
Elektromagnetické (EM) spektrum zahrnuje elektromagnetické záření všech možných vlnových délek. Elektromagnetické záření lze popsat jako proud fotonů, které přenášejí energii a každý z nich se rychlostí světla pohybuje jako samostatná vlna. Jediný rozdíl mezi rádiovými vlnami, viditelným světlem, rentgenovými paprsky a dalšími druhy elektromagnetického záření spočívá v energii fotonů. Rádiové vlny jsou přenášeny fotony s nejnižší energií, mikrovlny mají o něco více energie než rádiové vlny, infračervené záření má ještě více energie, a za nimi následují viditelné paprsky, ultrafialové, rentgenové paprsky a gama paprsky.
Elektromagnetické spektrum ve zkratce
V závislosti na energii přenášené fotonem se foton chová jako vlna (při nízké energii), nebo jako částice (při vysoké energii). Toto je projevem tzv. částicově-vlnového dualismu (termín je převzat z kvantové mechaniky) – fotony jsou i částice i vlny. Fotony vykazují buď jednu, nebo druhou svou stránku v závislosti na určitých fyzikálních podmínkách. Dualita částice a vlnění se nejvýrazněji projevuje na elementárních částicích. Tento princip platí i pro větší objekty, ale čím větší je objekt, tím menší jsou jeho vlnové vlastnosti. Nemůžeme mluvit o fyzikálním rozdílu v typech elektromagnetického záření – neexistuje žádné, ale pouze odlišné chování způsobené výhradně energií fotonů.
Každá z těchto tří veličin souvisí s ostatními takto:
kde c je rychlost světla vo vákuu, c = 299 792,458 m/s nebo přibližně 300 000 km/s, h je Planckova konštanta, h = 6,626 × 10 − 34 J · s = 4.136 × 10 − 15 eV · s.
Rychlost světla i Planckova konstanta jsou konstanty, které za žádných okolností nemění svou hodnotu. Obr. 1 ukazuje vztah mezi vlnovou délkou a frekvencí v závislosti na spektrálním rozsahu a převod mezi třemi veličinami uvedenými výše je vyobrazen na Obr. 2
Pokud vlny elektromagnetického spektra procházejí hmotným prostředím (tj. nejsou ve vakuu), dochází ke zkracování vlnové délky. Ale i v takových případech vědci zohledňují vlnové délky ve vakuu a mluví o vlnových délkách elektromagnetického záření.
Obr. 1
Obr. 2