Klasifikace elektromagnetického záření

Vznik elektromagnetického záření

Elektromagnetické záření obecně vzniká při přechodu částice z vyššího energetického stavu (tzv. excitovaný stav) do nižšího energetického stavu, přičemž rozdíl mezi těmito energetickými stavy odpovídá energii, kterou nese vyzářený foton.

Obr. 1: Znázornění energetických změn částice v důsledku dodání energie a následného vyzáření fotonu

K excitaci dochází vždy v důsledku příjmu energie – energie může být dodána různými způsoby: působením tepla, elektrické energie nebo elektromagnetického záření vhodné vlnové délky, proběhnutím chemické reakce.

Příklad: elektromagnetické záření vzniká při zapnutí žárovky - vlákno v žárovce přijímá elektrickou energii, tím se částice vlákna dostávají do vyššího energetického stavu, a protože tento stav je nestabilní (dočasný), zbavují se částice nadbytečné energie vyzářením viditelného světla – deexcitují se. Tyto procesy – excitace a následná deexcitace – probíhají tak dlouho, dokud do žárovky přichází elektrický proud.

Obr. 2: Emise energie je podstatou bioluminiscence

Typy elektromagnetického záření

Elektromagnetické záření klasifikujeme podle vlnových délek do několika typů. Každý typ elektromagnetického záření nese určité množství energie, které je určující pro způsoby jeho využití. (Vymezení jednotlivých oblastí vlnových délek jednotlivých druhů záření je pouze oientační.)

Záření gama  - vlnové délky menší než 0,001nm

Využití záření: radioterapie v onkologii; gamma nůž (přístroj umožňující cíleně ničit buňky nádoru); hubení mikroorganismů.

Zapamatujte si: vliv radioaktivního záření na živé organismy je stále předmětem pozornosti. Na základě značné radiační citlivosti rychle se množících buněk je založeno léčení některých druhů rakoviny. Při dostatečně vysokých dávkách do oblasti nádoru rakovinné buňky odumírají. Nekontrolované dávky tohoto záření však způsobují závažná onemocnění a následně smrt.

Rentgenové záření (zkratka RTG) - vlnové délky v rozsahu 0,001nm - 10nm

Využití záření: zobrazovací techniky ve zdravotnictví, rentgenostrukturní analýza krystalických látek.

Zapamatujte si: záření nese velké množství energie, živé organismy mohou přijmout jen omezenou dávku tohoto záření za určité období, aniž by došlo k jejich závažnému poškození. Z toho důvodu je nutné hlídat celkovou dávku rentgenového záření, které je člověk vystaven v průběhu roku. Všichni radiologičtí pracovníci jsou vybaveni dozimetry – přístroji, které sledují celkovou dávku rentgenového záření.

Obr. 3: Ukázka využití rentgenového záření v praxi: rentgenový snímek plic

Obr. 4: Ukázka využití rentgenového záření v laboratorní praxi: rtg mikrodifrakční záznam barevné vrstvy olejomalby z 19. století

Ultrafialové záření (zkratka UV) - vlnové délky v rozsahu 10nm - 400nm

Využití: velice široké, od svítidel pro kontrolu cenných papírů, přes hubení mikroorganismů po laboratorní spektrometrické techniky.

Zapamatujte si: používání UV lampy bez ochranných brýlí může vyvolat zánět spojivek.

Viditelné záření (zkratka VIS) - vlnové délky v rozsahu 400nm – 780nm

Využití: umožňuje pozorování světa kolem nás; optické analytické metody - např. spektrometrie ve viditelné oblasti, refraktometrie, polarimetrie, nefelometrie, turbidimetrie.

Zapamatujte si: přirozený zdrojem viditelného záření je především Slunce; umělými zdroji jsou rozžhavená vlákna (žárovek), zářivky, výbojky a polovodičové zdroje (LED diody). Každé vlnové délce z oblasti VIS odpovídá určitá barva záření. Jednotlivé barvy můžeme pozorovat například v duze.

Infračervené záření (zkratka IČ nebo IR) - vlnové délky v rozsahu 780nm - 1mm

Využití: infračervená spektroskopie, infralampy jako tepelné zdroje, přenos informací na krátkou vzdálenost (např. dálkový ovladač televize).

Zapamatujte si: každé teplé těleso (včetně lidí) je zdrojem infračerveného záření.

Mikrovlnné záření -  vlnové délky v rozsahu 1mm – 0,1m

Využití: ohřev v mikrovlnných troubách; policejní a vojenské radary.

Zapamatujte si: mikrovlnné trouby využívají silný zdroj mikrovlnného záření, dosahují výkon řádově 1000W – výkon je definován jako práce (= forma přenosu energie) vykonaná za časovou jednotku. Předávaná energie je velmi vysoká, a proto může mikrovlnná trouba živým organismům ublížit.

Obr. 5: Detail monitoru policejního Passatu R 36

Televizní a rozhlasové vlny - vlnové délky vyšší než 0,1m

Využití: přenos informací na velké vzdálenosti: rádio, televize, satelity, mobilní telefony.

Zapamatujte si: oblast elektromagnetického spektra s těmito vlnovými délkami je vyhrazena pouze pro komunikaci.

Obr. 6: Mapa televizních vysílačů v České republice​ (klikněte na obrázek pro zvětšení)