Данная статья представляет список частотных интервалов физических колебаний, отсортированных от высоких частот (наверху) к низким (внизу). Шкала частот, хотя и является непрерывной, традиционно разбита на ряд диапазонов. Соседние диапазоны могут немного перекрываться.
Содержание |
Частоты выражены в герцах, а также в кратных единицах: кГц = 1000 Гц, МГц = 1000 кГц = 1000000 Гц, ГГц = 1000 МГц = 109 Гц, ТГц = 1000 ГГц = 1012 Гц. Для частот ниже 1 Гц будут приводиться численные значения обратной величины — периода, выраженного в секундах, минутах, часах, сутках и годах, что упростит соотнесение с бытовыми величинами времени. В верхней же части шкалы, помимо частот, приводятся приблизительные эквивалентные значения энергии (в электронвольтах), ибо энергия осциллятора в квантовой механике пропорциональна частоте: , где h — постоянная Планка, Е — энергия, — частота.
О частотах электромагнитных волн см. статью электромагнитный спектр.
Диапазон выше 3·1019 Гц (выше 124 000 эВ)
Электромагнитные волны — γ-излучение (гамма-лучи). Источники: космос, ядерные реакции, радиоактивный распад, синхротронное излучение. Прозрачность вещества для гамма-лучей, в отличие от видимого света, зависит не от химической формы и агрегатного состояния вещества, а в основном от заряда ядер, входящих в состав вещества, и от энергии гамма-квантов. Поэтому поглощающую способность слоя вещества для гамма-квантов в первом приближении можно охарактеризовать его поверхностной плотностью (в г/см²). Зеркал и линз для γ-лучей не существует.
Частоты нижней части гамма-диапазона характерны для периодических движений нуклонов в атомном ядре. Резкой нижней границы для гамма-излучения не существует, однако обычно считается, что гамма-кванты излучаются ядром, а рентгеновские кванты — электронной оболочкой атома (это лишь терминологическое различие, не затрагивающее физических свойств излучения).
Диапазон 3·1016 Гц (124 эВ) —— 3·1019 Гц (124 000 эВ)
Электромагнитные волны — рентгеновское излучение:
Рентгеновские кванты излучаются в основном при переходах электронов в электронной оболочке тяжёлых атомов на низколежащие орбиты. Вакансии на низколежащих орбитах создаются обычно электронным ударом. Рентгеновское излучение, созданное таким образом, имеет линейчатый спектр с частотами, характерными для данного атома (см. характеристическое излучение); это позволяет, в частности, исследовать состав веществ (рентгено-флюоресцентный анализ). Тепловое, тормозное и синхротронное рентгеновское излучение имеет непрерывный спектр.
В рентгеновских лучах наблюдается дифракция на кристаллических решётках, поскольку длины электромагнитных волн на этих частотах близки к периодам кристаллических решёток. На этом основан метод рентгено-дифракционного анализа.
Диапазон 790 ТГц (3,27 эВ) —— 30 000 ТГц (124 эВ)
Наименование | Аббревиатура | Длина волны в нанометрах | Количество энергии на фотон |
---|---|---|---|
Ближний | NUV | 400 нм — 300 нм | 3.10 — 4.13 эВ |
Средний | MUV | 300 нм — 200 нм | 4.13 — 6.20 эВ |
Дальний | FUV | 200 нм — 122 нм | 6.20 — 10.2 эВ |
Экстремальный | EUV, XUV | 121 нм — 10 нм | 10.2 — 124 эВ |
Вакуумный | VUV | 200 нм — 10 нм | 6.20 — 124 эВ |
Ультрафиолет А, длинноволновой диапазон, Чёрный свет | UVA | 400 нм — 315 нм | 3.10 — 3.94 эВ |
Ультрафиолет B (средний диапазон) | UVB | 315 нм — 280 нм | 3.94 — 4.43 эВ |
Ультрафиолет С, коротковолновой, гермицидный диапазон | UVC | 280 нм — 100 нм | 4.43 — 12.4 эВ |
Потенциалы ионизации атомов, пересчитанные на частоту, лежат в ультрафиолетовом диапазоне. Также там имеется много спектральных линий атомов.
Диапазон 207 ТГц (0,857 эВ) —— 790 ТГц (3,27 эВ)
Электромагнитные волны — видимый свет и ближнее инфракрасное излучение. Источники: тепловое излучение (в том числе Солнца), флюоресценция, химические реакции, светодиоды. Излучение оптического диапазона свободно проходит сквозь атмосферу, может быть легко отражено и преломлено в оптических системах.
Спектр видимого света делится по цветам:
Занимает диапазон 207 ТГц (0,857 эВ) —— 400 ТГц (1,66 эВ). Верхняя граница весьма произвольна. Нижняя граница определяется способностью человеческого глаза к восприятию красного света, различной у разных людей. Как правило, прозрачность в ближнем инфракрасном излучении соответствует прозрачности в видимом свете.
В оптическом диапазоне лежит значительная часть атомных спектров.
Диапазон 1,5 ТГц —— 400 ТГц
Электромагнитные волны — инфракрасное излучение.
В инфракрасном диапазоне лежат частоты вращений и колебательных возбуждений молекул.
Диапазон 300 ГГц —— 3 ТГц
Терагерцовое излучение расположено между инфракрасным излучением и микроволнами.
В терагерцовом диапазоне находятся некоторые виды колебаний молекулярного уровня.
Диапазон 1 ГГц —— 300 ГГц
Электромагнитные волны — микроволны. Иногда причисляются к радиоволнам (см. ниже). Излучаются сверхвысокочастотной электроникой, а также мазерами.
Диапазон 20 кГц —— 1 ГГц (или 300 ГГц)
Электромагнитные волны — радиоволны. Источники: Антенны.
Механические колебания в радиочастотном диапазоне называются ультразвуком и, на частотах выше 1 ГГц, гиперзвуком.
Диапазон 20 Гц —— 20 кГц
Электромагнитная энергия этого диапазона на практике распространяется, как правило, по проводам. Механические колебания этого диапазона называются звуком.
Диапазон: ниже 20 Гц
Электромагнитные волны в этом диапазоне уже не являются «волнами» в масштабах Земли и рассматриваются как переменные электрические и/или магнитные поля. Следует отметить, что для электромагнитных волн столь низкой частоты межпланетная и межзвёздная среда является непрозрачной. Механические колебания и вращения этого диапазона частот наблюдаются в быту. Звуковые колебания с частотами ниже 20 Гц называются инфразвуком. Предполагается существование гравитационных волн космического происхождения, принадлежащих этому, а также и более высокочастотным диапазонам.
Диапазон: периоды от минут и длиннее
Электромагнитные волны в этом диапазоне не изучены. Механические колебательные и вращательные процессы представлены в основном движениями небесных тел по орбитам и их вращением, а также производными процессами, такими как приливы. Считается, что движения небесных тел являются источниками гравитационных волн.
Частотные интервалы.