Espectre electromagnètic: diferència entre les revisions
Retocs #QQ23 |
→Història: Ampliat |
||
| Línia 104: | Línia 104: | ||
== Història == |
== Història == |
||
[[Fitxer:Prism-rainbow.svg|miniatura|Isaac Newton va descompondre la llum blanca usant un prisma de vidre]] |
[[Fitxer:Prism-rainbow.svg|miniatura|Isaac Newton va descompondre la llum blanca usant un prisma de vidre]] |
||
Fins al {{segle|XIX}}, l'única part de l'espectre electromagnètic que es coneixia era l'[[espectre visible]] o ''espectre òptic''. Si els primers humans coneixien el fenomen de l'[[arc de Sant Martí]], no va ser fins l'any [[1666]] que [[Isaac Newton]] va aconseguir la descomposició de la llum en les seves diferents longituds d'ona (o [[color]]s). El terme "espectre", que significa "aspecte immaterial", "il·lusió" s'aplicava, al {{segle|XVII}}, a tots els fenòmens òptics que no podien ser explicats. Sinònim de ''color accidental'', s'utilitzava per a impressions retinàries de [[Llei del contrast simultani de colors|contrast simultani]] o successives, així com per a iridescències vistes a la vora d'un objecte vist a través d'un [[prisma òptic]]. Newton el va utilitzar només una vegada per presentar les seves [[experiència|experiències]] en [[òptica]] al seu article de 1671.<ref>{{article|publicació=Philosophical Transactions|any=1671|títol=A letter from M. Isaac Newton|pàgines=3075-3087|url=http://rstl.royalsocietypublishing.org/content/6/69-80/3075.full.pdf+html|id=IN1}}</ref> A partir d'aleshores, Newton sempre va utilitzar l'expressió "colors prismàtics, deixant l'"espectre" per a fenòmens dubtosos o inexplicables. Però l'ús d'anomenar aquests colors "espectrals" persisteix, alimentat i promogut per opositors a la teoria física de la llum com ara [[Johann Wolfgang von Goethe|Goethe]]<ref>''[[Teoria dels colors]]'', 1810.</ref> seguit per [[Arthur Schopenhauer|Schopenhauer]].<ref>''Über das Sehn und die Farben'', 1816.</ref> |
|||
| ⚫ | |||
L'any 1800 [[William Herschel]] va descobrir de manera més aviat accidental l'existència d'una radiació de llum no visible, la [[radiació infraroja|infraroja]]. L'any següent, el físic alemany [[Johann Wilhelm Ritter]] va estendre l'espectre electromagnètic conegut al costat de la longitud d'ona curta destacant l'existència de la [[radiació ultraviolada|ultraviolada]]. |
|||
| ⚫ | |||
La interpretació de la llum com a propagació d'una ona electromagnètica es deu a [[James Clerk Maxwell]] a la dècada de 1860, que també va predir l'existència d'ones electromagnètiques de totes les freqüències possibles, totes viatjant al buit a la [[velocitat de la llum]] ''c''. El [[1862]], [[Anders Ångström|Ångström]] va aconseguir l'anàlisi química de l'espectre i va establir la unitat de longitud d'ona que porta el seu nom (l'[[Ångström]]). El treball del físic [[Heinrich Hertz]] va portar al descobriment l'any 1886 de les ones hertzianes, també anomenades [[ones de ràdio|ones de ràdio]], que estenen encara més l'espectre electromagnètic per sota de l'infraroig en les frequències d'ona baixes o altes. Els experiments amb tubs electrònics van permetre a [[Wilhelm Röntgen]] demostrar l'existència d'un nou tipus de radiació, de longitud d'ona més curta que la ultraviolada, els [[Radiació X|raigs X]]. |
|||
L'última porció de l'espectre electromagnètic, els [[raigs gamma]], es va començar a explorar a principis del {{segle|XX}} amb el treball de [[Paul Ulrich Villard|Paul Villard]] i [[William Henry Bragg]]. |
|||
El [[1911]] i [[1913]], els descobriments de [[Ernest Rutherford|Rutherford]] i [[Bohr]] van permetre explicar el fet de l'existència de diferents bandes de color en l'espectre solar: els àtoms tenen nivells d'energia i produeixen un tipus de longitud d'ona específica. El nombre i el tipus d'[[àtoms]] d'un element corresponen a un ''color'', és a dir, a una determinada banda de l'espectre. De fet, l'espectre solar, a més dels tipus d'àtoms que constitueixen la matèria solar, també indica el tipus de [[Ió (àtom)|ions]], de radicals i d'àtoms que formen l'espai que es troba entre el [[Sol]] i la [[Terra]]. |
El [[1911]] i [[1913]], els descobriments de [[Ernest Rutherford|Rutherford]] i [[Bohr]] van permetre explicar el fet de l'existència de diferents bandes de color en l'espectre solar: els àtoms tenen nivells d'energia i produeixen un tipus de longitud d'ona específica. El nombre i el tipus d'[[àtoms]] d'un element corresponen a un ''color'', és a dir, a una determinada banda de l'espectre. De fet, l'espectre solar, a més dels tipus d'àtoms que constitueixen la matèria solar, també indica el tipus de [[Ió (àtom)|ions]], de radicals i d'àtoms que formen l'espai que es troba entre el [[Sol]] i la [[Terra]]. |
||
Revisió del 21:44, 31 gen 2024
L'espectre electromagnètic és el conjunt de totes les possibles ones electromagnètiques,[1] des de les de major freqüència, com els raigs gamma i raigs X, fins a les de menor freqüència, com les ones de ràdio.
Un espectre és la descomposició d'una radiació electromagnètica en els seus components en termes de freqüència, energia dels fotons o de la longitud d'ona associada.[2] Les tres magnituds citades (freqüència), (energia) i (longitud d'ona) són relacionades entre si per la constant de Planck i per la velocitat de la llum :
i, per tant:
En el cas de la llum visible, l'espectre és un compost de diferents longituds d'ona que es difracten en angles distints i provoquen una impressió visual diferent. També s'utilitza la longitud d'ona en el cas de les ones de ràdio per tal de representar-ne l'espectre. En canvi, a partir dels raigs X, en tractar-se de partícules molt energètiques, és més útil utilitzar l'energia que porten els fotons X o γ; l'energia s'expressa en electró-volts (eV).
A la taula següent, mostrem esquemàticament l'espectre electromagnètic, dividit en els intervals (anomenats bandes espectrals) més habituals. Les fronteres entre denominacions són convencionals i l'única diferència entre aquestes és la freqüència (o equivalentment, la longitud d'ona):
| banda espectral | longitud d'ona (m) | freqüència (Hz) | energia = h·ν (J) |
|---|---|---|---|
| raigs gamma | < 10 pm | > 30,0 EHz | > 19,9·10-15 J |
| raigs X | < 10 nm | > 30,0 PHz | > 19,9·10-18 J |
| ultraviolat llunyà | < 200 nm | > 1,5 PHz | > 993·10-21 J |
| ultraviolat proper | < 380 nm | > 789 THz | > 523·10-21 J |
| llum visible | < 780 nm | > 384 THz | > 255·10-21 J |
| infraroig proper (NIR) | < 2,5 μm | > 120 THz | > 79,5·10-21 J |
| infraroig mitjà (MIR) | < 50 μm | > 6,00 THz | > 3,98·10-21 J |
| infraroig llunyà o submil·limètric (FIR) | < 1 mm | > 300 GHz | > 199·10-24 J |
| microones | < 30 cm | > 1,0 GHz | > 1,99·10-24 J |
| ràdio de freqüència ultraalta (UHF) | < 1 m | > 300 MHz | > 1,99·10-25 J |
| ràdio de freqüència molt alta (VHF) | < 10 m | > 30 MHz | > 2,05·10-26 J |
| ràdio d'ona curta | < 180 m | > 1,7 MHz | > 1,13·10-27 J |
| ràdio d'ona mitjana | < 650 m | > 650 kHz | > 4,31·10-28 J |
| ràdio d'ona llarga | < 10 km | > 30 kHz | > 1,98·10-29 J |
| ràdio de freqüència molt baixa (VLF) | > 10 km | < 30 kHz | < 1.99·10-29 J |
Llum visible
Cal tenir present que la llum visible és una petita part de l'espectre electromagnètic, concretament entre les freqüències 400 i 800 THz, amb la particularitat que l'ull humà és capaç de detectar i analitzar amb força precisió la radiació electromagnètica que cau dins d'aquest interval. Les seves diferents freqüències corresponen als diferents colors, tal com s'esquematitza a continuació (vegeu-ne més informació a l'article «llum»):
| Color | Interval de longitud d'ona | Interval de freqüència |
|---|---|---|
| violat | ~ 380 a 430 nm | ~ 790 a 700 THz |
| blau | ~ 430 a 500 nm | ~ 700 a 600 THz |
| cian | ~ 500 a 520 nm | ~ 600 a 580 THz |
| verd | ~ 520 a 565 nm | ~ 580 a 530 THz |
| groc | ~ 565 a 590 nm | ~ 530 a 510 THz |
| vermell | ~ 625 a 740 nm | ~ 480 a 405 THz |
Història
Fins al segle xix, l'única part de l'espectre electromagnètic que es coneixia era l'espectre visible o espectre òptic. Si els primers humans coneixien el fenomen de l'arc de Sant Martí, no va ser fins l'any 1666 que Isaac Newton va aconseguir la descomposició de la llum en les seves diferents longituds d'ona (o colors). El terme "espectre", que significa "aspecte immaterial", "il·lusió" s'aplicava, al segle xvii, a tots els fenòmens òptics que no podien ser explicats. Sinònim de color accidental, s'utilitzava per a impressions retinàries de contrast simultani o successives, així com per a iridescències vistes a la vora d'un objecte vist a través d'un prisma òptic. Newton el va utilitzar només una vegada per presentar les seves experiències en òptica al seu article de 1671.[3] A partir d'aleshores, Newton sempre va utilitzar l'expressió "colors prismàtics, deixant l'"espectre" per a fenòmens dubtosos o inexplicables. Però l'ús d'anomenar aquests colors "espectrals" persisteix, alimentat i promogut per opositors a la teoria física de la llum com ara Goethe[4] seguit per Schopenhauer.[5]
L'any 1800 William Herschel va descobrir de manera més aviat accidental l'existència d'una radiació de llum no visible, la infraroja. L'any següent, el físic alemany Johann Wilhelm Ritter va estendre l'espectre electromagnètic conegut al costat de la longitud d'ona curta destacant l'existència de la ultraviolada.
El 1814, Joseph von Fraunhofer va analitzar l'espectre solar i va descobrir-hi una sèrie de ratlles fosques o línies de Fraunhofer i va ser el primer a mesurar la longitud d'ona específica de cada banda.
La interpretació de la llum com a propagació d'una ona electromagnètica es deu a James Clerk Maxwell a la dècada de 1860, que també va predir l'existència d'ones electromagnètiques de totes les freqüències possibles, totes viatjant al buit a la velocitat de la llum c. El 1862, Ångström va aconseguir l'anàlisi química de l'espectre i va establir la unitat de longitud d'ona que porta el seu nom (l'Ångström). El treball del físic Heinrich Hertz va portar al descobriment l'any 1886 de les ones hertzianes, també anomenades ones de ràdio, que estenen encara més l'espectre electromagnètic per sota de l'infraroig en les frequències d'ona baixes o altes. Els experiments amb tubs electrònics van permetre a Wilhelm Röntgen demostrar l'existència d'un nou tipus de radiació, de longitud d'ona més curta que la ultraviolada, els raigs X.
L'última porció de l'espectre electromagnètic, els raigs gamma, es va començar a explorar a principis del segle xx amb el treball de Paul Villard i William Henry Bragg.
El 1911 i 1913, els descobriments de Rutherford i Bohr van permetre explicar el fet de l'existència de diferents bandes de color en l'espectre solar: els àtoms tenen nivells d'energia i produeixen un tipus de longitud d'ona específica. El nombre i el tipus d'àtoms d'un element corresponen a un color, és a dir, a una determinada banda de l'espectre. De fet, l'espectre solar, a més dels tipus d'àtoms que constitueixen la matèria solar, també indica el tipus de ions, de radicals i d'àtoms que formen l'espai que es troba entre el Sol i la Terra.
Referències
- ↑ «Espectre electromagnètic». Gran Enciclopèdia Catalana. Barcelona: Grup Enciclopèdia Catalana.
- ↑ Dirac, P.A.M. «The quantum theory of the emission and absorption of radiation». The Royal Society, 114, 764, 1927, pàg. 243. DOI: 10.1098/rspa.1927.0039 [Consulta: 19 agost 2023].
- ↑ «A letter from M. Isaac Newton». Philosophical Transactions, 1671, pàg. 3075-3087. IN1.
- ↑ Teoria dels colors, 1810.
- ↑ Über das Sehn und die Farben, 1816.
Vegeu també
 |
A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Espectre electromagnètic |
| Visible | |
|---|---|
