Частотные интервалы

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

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.

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 энергииэлектронвольтах), ибо энергия осциллятора в квантовой механике пропорциональна частоте:  E = h \nu , где h — постоянная Планка, Е — энергия, \nu — частота.

О частотах электромагнитных волн см. статью электромагнитный спектр.

γ-диапазон[править | править вики-текст]

Диапазон выше 3·1019 Гц (выше 124 000 эВ)

γ-излучение[править | править вики-текст]

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). Длительное время считалось, что создание зеркал и линз для γ-лучей невозможно, однако согласно последним исследованиям в данной области, преломление γ-лучей возможно. Это открытие, возможно, означает создание нового раздела оптики - γ-оптики[1][2][3][4].

Прочее[править | править вики-текст]

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).

Рентгеновский диапазон[править | править вики-текст]

Диапазон 3·1016 Гц (124 эВ) —— 3·1019 Гц (124 000 эВ)

Рентгеновское излучение[править | править вики-текст]

Электромагнитные волны — рентгеновское излучение:

  • 3·1018 Гц (12 400 эВ) —— 3·1019 Гц (124 000 эВ) — жёсткое рентгеновское излучение. Источники: некоторые ядерные реакции, электронно-лучевые трубки.
  • 3·1016 Гц (124 эВ) —— 3·1018 Гц (12 400 эВ) — мягкое рентгеновское излучение. Источники: электронно-лучевые трубки, тепловое излучение плазмы, некоторые радиоактивные изотопы, бетатроны, линейные ускорители.

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.

Прочее[править | править вики-текст]

Ультрафиолетовый диапазон[править | править вики-текст]

Диапазон 790 ТГц (3,27 эВ) —— 30 000 ТГц (124 эВ)

Ультрафиолетовое излучение[править | править вики-текст]

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

Прочее[править | править вики-текст]

Потенциалы ионизации атомов, пересчитанные на частоту, лежат в ультрафиолетовом диапазоне. Также там имеется много спектральных линий атомов.

Оптический диапазон[править | править вики-текст]

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.

Видимый свет[править | править вики-текст]

Подробное рассмотрение темы: Спектральные цвета и Цвет

Спектр видимого света делится по цветам:

Ближнее инфракрасное излучение[править | править вики-текст]

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.

Прочее[править | править вики-текст]

В оптическом диапазоне лежит значительная часть атомных спектров.

Инфракрасный диапазон[править | править вики-текст]

Диапазон 1,5 ТГц —— 400 ТГц

Инфракрасное излучение[править | править вики-текст]

Электромагнитные волны — инфракрасное излучение.

Прочее[править | править вики-текст]

В инфракрасном диапазоне лежат частоты вращений и колебательных возбуждений молекул.

Терагерцовый диапазон[править | править вики-текст]

Диапазон 300 ГГц —— 3 ТГц

Терагерцовое излучение[править | править вики-текст]

Терагерцовое излучение расположено между инфракрасным излучением и микроволнами.

Прочее[править | править вики-текст]

В терагерцовом диапазоне находятся некоторые виды колебаний молекулярного уровня.

Диапазон микроволн[править | править вики-текст]

Диапазон 1 ГГц —— 300 ГГц

Электромагнитные микроволны[править | править вики-текст]

Электромагнитные волны — микроволны. Иногда причисляются к радиоволнам (см. ниже). Излучаются сверхвысокочастотной электроникой, а также мазерами.

Диапазон радиоволн (радиочастотный диапазон)[править | править вики-текст]

Диапазон 20 кГц —— 1 ГГц (или 300 ГГц)

Радиоволны[править | править вики-текст]

Электромагнитные волны — радиоволны. Источники: Антенны.

Прочее[править | править вики-текст]

Механические колебания в радиочастотном диапазоне называются ультразвуком и, на частотах выше 1 ГГц, гиперзвуком.

Звуковой диапазон[править | править вики-текст]

Диапазон 20 Гц —— 20 кГц

Электромагнитная энергия этого диапазона на практике распространяется, как правило, по проводам. Механические колебания этого диапазона называются звуком.

  • около 20 000 Гц — верхний порог слуха ребёнка (зависит от человека)
  • около 14 500—19 500 Гц — верхний порог слуха взрослого человека(зависит от человека)
  • 7040 Гц — «ля» 5-й октавы
  • 3520 Гц — «ля» 4-й октавы
  • 1760 Гц — «ля» 3-й октавы
  • 880 Гц — «ля» 2-й октавы
  • 440 Гц — «ля» 1-й октавы
  • 220 Гц — «ля» Малой октавы
  • 110 Гц — «ля» Большой октавы
  • 100 Гц — частота гудения сетевого трансформатора и мерцания люминесцентной лампы в Европе
  • 60 Гц — частота сетевого переменного тока в Америке и Японии
  • 50 Гц — частота сетевого переменного тока в Европе
  • 15—20 Гц — нижний порог слуха взрослого человека (зависит от человека)

Сверхнизкие частоты[править | править вики-текст]

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.

Астрономические частоты[править | править вики-текст]

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.

  • 23 часа 56 минут — период осевого вращения Земли.
  • 29 суток — период обращения Луны по орбите вокруг Земли.
  • 1 год — период обращения Земли по орбите вокруг Солнца.
  • 12 лет — период обращения планеты Юпитер по орбите вокруг Солнца.
  • 165 лет — период обращения планеты Нептун по орбите вокруг Солнца.
  • 11 487 лет — период обращения планетоида Седна по орбите вокруг Солнца.
  • 25 800 лет — платонов год, период прецессии земной оси.
  • В 226 000 000 лет оценивается период обращения Солнечной системы вокруг ядра Галактики. Вероятно, это самая низкая надёжно вычисленная частота периодического процесса.

Примечания[править | править вики-текст]