Η πρώτη αρχή

2014-12-16 00:00

Σύμφωνα με τις τελευταίες ανακαλύψεις της επιστήμης, το φως έχει διττή φύση, δηλ. άλλοτε συμπεριφέρεται σαν ένα σύνολο σωματιδίων που ονομάζονται φωτόνια και άλλοτε συμπεριφέρεται σαν κύμα.

Στην κυματοειδή του μορφή, μπορούμε να το φανταστούμε σαν τα κύματα που δημιουργούνται όταν πετάξουμε μια πέτρα σε νερό. Σ' αυτή την περίπτωση εμφανίζονται δυο μεγέθη: το μήκος του κύματος και η συχνότητα.

Το μήκος κύματος μας δείχνει (αν το φανταστούμε πρακτικά) την απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών κύκλων στο νερό). Είναι η απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών "κορυφών" ή δύο διαδοχικών "πεδιάδων" του κύματος. Από τη μία κορυφή μέχρι την επόμενη κορυφή είναι ένας κύκλος.

Η συχνότητα μας δείχνει πόσοι κύκλοι διέρχονται από ορισμένο σημείο στη μονάδα του χρόνου (1 sec).

Το ορατό φως είναι μία μόνο μορφή ενός μεγάλου συνόλου που ονομάζεται ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Αναλογα με το μήκος κύματος οι διάφορες αυτές μορφές είναι:

 

Ακτινοβολία	Μήκος κύματος (m)	Συχνότητα (Hz)
Ηλεκτρικού Ρεύματος	300 Χλμ - 30.000 Χλμ	10-1x103
Ραδιοκύματα μεσαία (ΑΜ)	560 μ. -180 μ	5.4x105-1.7x106
Ραδιοκύματα βραχέα (FM)	3,4 μ. - 2,8 μ	8.8x107-1.1x108
Τηλεόραση	5,6 μ - 0.38 μ	5.4x107-8.0x108
Μικροκύματα, ραντάρ, επικοινωνίες	3.0x10-1-3.0x10-4	1.0x109-1.0x1012
Υπέρυθρη ακτινοβολία	3.0x10-3-7.5x10-7	1.0x1011-4.0x1014
Ορατό φως	7.5x10-7-4.3x10-7	4.0x1014-7.0x1014
Υπεριωδης ακτινοβολία	4.3x10-7-1.2x10-8	7.0x1014-2.4x1016
Ακτίνες Χ	3.0x10-7-3.0x10-17	1.0x1015-1.0x1025
Ακτίνες γ	3.0x10-10-3.0x10-19	1.0x1018-1.0x1027

 

Απ' όλες τις παραπάνω εκφάνσεις της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, το μάτι μας μπορεί να αντιληφθεί μόνο αυτά τα μήκη κύματος που ανήκουν στο ορατό φως. Όλα τα άλλα παραμένουν αόρατα για εμάς. Βεβαίως όλα τα σώματα με κάποια θερμοκρασία εκπέμπουν ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, μόνο που δεν είναι ορατή για εμάς, μέχρι αυτή να φτάσει σε μήκος κύματος που είναι ορατό στο μάτι μας. Από τι εξαρτάται αυτό; Από τη θερμοκρασία του σώματος.

Τα δικά μας σώματα για παράδειγμα εκπέμπουν ακτινοβολία, που όμως δεν την αντιλαμβανόμαστε, γιατί στη μέση θερμοκρασία των 36-37 βαθμών, η ακτινοβολία αυτή δεν είναι εντός του ορατού φάσματος. Με κατάλληλες συσκευές (π.χ. ειδικές κάμερες) θα μπορούσαμε να καταγράψουμε αυτή την ακτινοβολία, γιατί αυτές θα μπορούσαν να "δουν" μήκη κύματος κάτω από το ορατό φάσμα. Αυτή τη δουλειά κάνουν για παράδειγμα οι θερμικές κάμερες, που μπορούν να αντιλαμβάνονται την παρουσία ενός πλάσματος ή αντικειμένου από τη θερμοκρασία του, δηλ. από την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που εκπέμπει στη θερμοκρασία που βρίσκεται.

Αλλά - αντίθετα - και πολύ θερμών σωμάτων την ακτινοβολία δεν μπορούμε να αντιληφθούμε, γιατί τότε βρισκόμαστε στο υπεριώδες, μια περιοχή μήκους κύματος πάλι αόρατου στο μάτι μας.

Αξιοσημείωτο είναι ότι σε αντίθεση με ότι συνηθίζουμε να βλέπουμε και να αντιλαμβανόμαστε στις διάφορες ενδείξεις και πινακίδες, τα σώματα που εκπέμπουν στο μήκος κύματος του ερυθρού είναι  πιο ψυχρά (και γίνονται όλο και ψυχρότερα όσο κινούμαστε προς το υπέρυθρο. Αντίθετα τα σώματα που είναι κυανά (γαλάζια και μπλε) είναι εξαιρετικά θερμά.

Για παράδειγμα ένα μπλε αστέρι έχει θερμοκρασία που μετριέται σε δεκάδες χιλιάδες βαθμούς Κέλβιν, ενώ ένα κόκκινο αστέρι έχει θερμοκρασία λίγων χιλίαδων βαθμών Κέλβιν.

Άρα λοιπόν κάτι που μας δείχνει αμέσως το φάσμα ενός αντικειμένου είναι η θερμοκρασία του. Όσο πιο θερμό είναι, τόσο το χρώμα του τείνει προς το ιώδες (μπλε-βιολεττί) ενώ όσο πιο ψυχρό είναι, τόσο το χρώμα του τείνει προς το ερυθρό.

Όσο κινούμαστε προς το ιώδες το μήκος κύματος μικραίνει, αλλά η συχνότητα μεγαλώνει

Αντίθετα όσο κινούμαστε προς το ερυθρό το μήκος κύματος μεγαλώνει, αλλά η συχνότητα μικραίνει.

 

ΠΗΓΕΣ

https://coolcosmos.ipac.caltech.edu/image_galleries/ir_yellowstone/lessons/background.html

https://www.eett.gr/opencms/opencms/EETT/Electronic_Communications/Antennas_EMR/health/EMRadiation/EMRadiation/

https://panacea.med.uoa.gr/topic.aspx?id=920