Widmo fal elektromagnetycznych

Prędkość fal elektromagnetycznych w próżni jest stała, niezależna od częstotliwości promieniowania, a tym samym od długości fali. Falą elektromagnetyczną jest także światło widzialne. Odległe obiekty astronomiczne poznajemy jednak nie tylko dzięki sygnałom docierającym do nas w postaci światła widzialnego, ale także w postaci fal z bardzo szerokiego zakresu częstotliwości. Metody generacji (emisji), rejestracji i analizy promieniowania elektromagnetycznego zależą od  częstotliwości. promieniowania. Natura zjawisk falowych pozostaje jednak taka sama .

 Na rysunku poniżej pokazane jest widmo fal elektromagnetycznych w funkcji częstotliwości i długości fali. Zakres fal widzialnych stanowi jedynie mały jego fragment.

Własności emitowanych fal zależą od sposobu ich generacji. Fale radiowe, generowane w układach wytwarzających drgania elektromagnetyczne (obwody LC), charakteryzują się określoną fazą generowanej fali. Dotyczy to także generacji fal w zakresie mikrofalowym. Fale w obszarze podczerwieni, które emitowane są wskutek chaotycznych wzbudzeń termicznych nie zachowują stałej fazy. Fale spójne w  tym obszarze widmowym mogą być jednak generowane przez lasery. Podobna sytuacja jest także w obszarze światła widzialnego. Emisja promieniowania z tego zakresu fal następuje wskutek przejść elektronowych pomiędzy pasmami energetycznymi w ciałach stałych lub przejść elektronów walencyjnych gazach np. wskutek wzbudzeń termicznych lub pod wpływem pola elektrycznego. Kiedy przejścia te dotyczą wewnętrznych powłok elektronowych w atomach, co możliwe jest gdy elektrony wybijane są przez przyspieszone silnym polem elektrycznym cząstki naładowane, emitowane jest promieniowanie z zakresu rentgenowskiego. Promieniowanie gamma emitowane jest w przemianach  i reakcjach jądrowych.

W tej lekcji przedstawimy kilka typowych zjawisk falowych, opiszemy prawidłowości nimi rządzące i wyprowadźmy wzory określające te prawidłowości w sposób ilościowy.