EELEKTROMAGNETICKÉ
SPEKTRUM
Elektromagnetické spektrum je schématické znázornění elektromagnetického záření (vlnění) od nejkratších vlnových délek po nejdelší. Elektromagnetické záření nás obklopuje na každém kroku, využíváme jej, ale rovněž nám může i škodit. Vlny se liší svojí energií, vlnovou délkou a frekvencí. V následujícím článku jsou druhy záření sežřzeny podle stoupající vlnové délky. Zdrojem téměř celého spektra elmag. Záření je Slunce, a to díky termonukleárním reakcím probíhajícím na jeho povrchu.
Gama záření
Je krátkovlnné elektromagnetické záření o vysoké frekvenci a energii. Vzniká při radioaktivním rozpadu nestabilních nuklidů. Energie fotonu gama záření má více než 10keV, jeho frekvence je asi 2,42 EHz (1018 Hz) a vlnová délka méně než 124 pm. Záření gama je ionizující, to znamená, že má energii dostatečnou pro odtržení elektronu z atomového obalu.
Gama záření vzniká např. při jaderné přeměně 60Co na 60Ni:
60Co -> 60Ni* + e- … vzniká excitovaný nuklid kobaltu
60Ni* -> 60Ni + gama … přebytečná energie se přeměnila v kvantum gama záření
Nebezpečí
Vzhledem k tomu, že je gama záření vysokoenergetické a ionizující, dokáže vyvolat mutace v buněčné DNA. Tyto mutace mohou být karcinogenní (vyvolávají rakovinu). Prvotní projevy ozáření jsou popáleniny zasažené oblasti, zvracení, dále podle dávky – vznik rakoviny, akutní anémie nebo smrt.
Využití
Navzdory své potenciální nebezpečnosti lze gama záření využít v lékařství při léčbě rakoviny – rakovinné buňky mají mnohem větší citlovost k záření oproti buňkám zdravým. K léčbě nádorů slouží kobaltové bomby nebo gama nůž (nádory mozku a krku). Gama záření se také uplatňuje při diagnostice a dezinfekci.
Rentgenové záření (RTG)
Má o něco kratší vlny než záření gama – 10 nm – 100 pm (frekvence 30 PH – 60 EH). Nevzniká při rozpadu jader, ale při srážce rychle letících elektronů např. s kovovou deskou. Je ionizující a má stejné účinky jako gama záření, ale opět závisí na absorbované dávce. Rentgenové záření objevil Wilhelm Rentgen a prvotně jej označil jako „paprsky X“ (v souč. době se tak rtg záření označuje v angličtině, tedy X-rays). Podle toho, jakou rychlostí dopadly elektrony na desku, rozlišujeme tvrdé a měkké rtg záření.
Využití
Využití RTG záření je hlavně v krystalografii (určování struktury minerálů) a v lékařství. Zde se používá v různých zobrazovacích metodách – skiagrafie a skiaskopie (- klasický rentgen), CT (výpočetní tomografie), subtrakční skiagrafie a angiografie.
Ultrafialové záření (UV)
Ultrafialové záření se nachází na přechodu elmag. spektra mezi neviditelným a viditelným zářením. Přirozeným zdrojem UV paprsků je Slunce. Zemi však obklopuje (stále se ztenčující) ozónová vrstva, která většinu UV záření odstíní a tím chrání život na Zemi před zhoubnými účinky paprsků. Ultrafialové záření není, narozdíl od gama záření nebo rtg, ionizující. Podle vlnové délky lze rozeznat několik typů:
a) blízké – 400 nm – 200 nm
b) UVA – 400 nm – 320 nm
c) UVB – 320 nm – 280 nm
d) UVC – < 280 nm
e) DUV (hluboké) - < 300 nm
f) FUV / VUV (daleké) – 200 nm – 10 nm
g) EUV / XUV (extrémní/hluboké) – 31 nm – 1 nm
UV záření a opalování
Dávkám UV záření jsem vystaveni prakticky celý život. Tyto paprsky jsou jak užitečné, tak škodlivé. Jeho užitečnost spočívá v tom, že při opalování se UV záření zachycuje v pigmentových buňkách (melanocytech), kde je důležité pro vznik vitamínu D (kalciferolu), jenž je nezbytný pro metabolizmus vápníku a fosforu. Pozitivní účinky UV světla se také prokázaly u léčby lupénky (psoriázy). Škodlivý vliv UV záření lze pozorovat po spálení kůže – zarudnutí, naskákání pupínků, sloupání. Následuje sice efektní a estetické zhnědnutí (ochranná reakce na UV ozáření), nicméně kožní buňky jsou nadměrným ozářením poškozeny a kůže rychleji stárne. Může navíc dojít k poškození genetické výbavy melanocytů a tak vzniká „rakovina kůže“ (maligní melanom). Ten je pro svůj rychlý, ale nenápadný růst velmi nevyzpytatelný a nebezpečný, proto se také může šířit do jiných tkání a mít fatální důsledky a může se vyskytovat na všech místech kůže, dokonce i v oku. Důležité je proto před vstupem na slunce se důkladně namazat krémem s dostatečným UV filtrem a nevystavovat se slunci po dlouhou dobu.
Využití
UV záření je velmi využívaným druhem vlnění pro svou (ne)pronikavost. Najdeme je v lampách na kontrolu pravosti cenin, biochemických analyzátorech, sterilizátorech, obloukových lampách atd…
Viditelné světlo
Jak napovídá název, jde o tu část spektra, kterou je schopno naše oko vnímat. Na základě odraženého světla rozlišujeme barvy. Bílá barva odráží všechny barvy světla, černá je všechny pohlcuje. Barvu předmětu charakterizuje odražená barva světelného spektra, tudíž červené předměty odrážejí červenou složku světla, modré modrou atd. Vlnová délka světelného záření se pohybuje od 400 nm do 750 nm. Je důležité pro život na naší planetě – neobejde se bez něj fotosyntéza, složitý biochemický proces, při němž vzniká životně důležitý kyslík. Studiem a popisem vlastností světla se zabývá obor fyziky optika.
Infračervené záření (IR)
Infračervené záření má delší vlny než viditelné světlo, ale kratší než mikrovlny nebo rádiové vlny. Infračerveným zářením se šíří teplo vakuem např. ve vesmíru od Slunce na Zem. Na základě vyzařovaného infračerveného záření lze pomocí infrakamery stanovit teplotu předmětů.
Mikrovlny
Mikrovlny jsou elektromagnetické
vlny o délce větší než
Rádiové vlny
Nejdelší částí elektromagnetického
spektra jsou rádiové vlny s vlnovou délkou v řádu jednoho metru až
několika kilometrů. Využívá se v komunikačních technologiích, jako je
rádio, internet, bezdrátové telefony a televizní vysílání. Rádiovými vlnami lze
zkoumat i vesmírné objekty (radioastronomie). Rádiové vlny se uplatňují i v diagnostické
zobrazovací metodě magnetické rezonanci – zde zbůsobůjí odchylky v rotaci protonů vodíku.