3.7. Elektromagnētiskā starojuma ierīču lietošanas iespējas tehnoloģiskajos procesos

Tehnoloģiju attīstības vēsturē ļoti nozīmīgi ir bijuši dabaszinātņu atklājumi par elektrības un magnētisma fizikālo dabu. Henriks Hercs, atklājot veidu, kā iegūt elektromagnētiskos viļņus, sākumā pat nenojauta, kā tos praktiski izmantot.Taču 20.gs. sākumā izdarītie atklājumi par elektromagnētisko viļņu izmantošanu skaņas pārraidīšanai lielā attālumā (1895.g), vēlāk arī attēla pārraidīšanu (1936.g) pasaulē izraisīja revolucionāras pārmaiņas. Elektromagnētiskos viļņus kā informācijas nesējus mūsdienās plaši izmanto radio un televīzijas pārraižu translēšanai, satiksmes vadīšanai, radiolokācijai, pavadoņsakaru nodrošināšanai. Noteikta garuma elektromagnētiskos viļņus izstaro arī citas ikdienā plaši lietojamās ierīces: dienasgaismas spuldzes un kvēlspuldzes, ultravioletā starojuma spuldzes solārijos un medicīnas iestādēs, rentgenlampas, lāzeri, infrasarkanā starojuma pultis, mikroviļņu krāsnis. To izstarotie elektromagnētiskie viļņi atšķiras pēc garuma un enerģijas.Cilvēks ar sajūtām spēj uztvert tikai redzamo gaismu un siltumstarojumu.

Elektromagnētisko viļņu spektrs aptver plašu elektromagnētisko viļņu diapazonu: gamma starojums, rentgenstarojums, ultravioletais starojums, infrasarkanais starojums, mikroviļņi un radioviļņi. Tie viens no otra atšķiras ar viļņa garumu un enerģiju, ko tie pārnes. Līdz ar to vielu īpašības un izmantošanas nolūks ir atšķirīgs. Kopīgā visu elektromagnētisko viļņu īpašība ir tā, ka vakuumā (tukšumā) tie izplatās ar ātrumu c= 300 000 km/s . Citās vidēs – gaisā, ūdenī, stiklā – EM viļņu ātrums ir mazāks nekā vakuumā.

Elektomagnētisko viļņu spektrs


http://www.andor.com/library/light/

Radioviļņi
Radioviļņi ir visgarākie elektromagnētiskie viļņi. Tos plaši izmanto informācijas pārraidīšanai un saziņai lielos attālumos. Sakaru līnijas sākumā var būt kāda signālus raidoša ierīce – dators, faksa aparāts, sensors vai cilvēks, kurš runā vai dzied. Cilvēka radīto skaņu uztver un elektriskajos signālos pārveido mikrofons. Pēc tam šos signālus „uzklāj” uz augstas frekvences nesējviļņa, kuru rada ģenerators, pastiprina un raida uz raidītājantenu. Tā izstaro radioviļņus, kurus uztver uztvērējantena. Radiouztveršanas ierīcē notiek pretējs process: uztvertais signāls tiek pastiprināts, no tā tiek atdalīts nesējfrekvences vilnis un iegūtais signāls – zemas frekvence maiņstrāva, plūstot caur skaļruni, rada tajā skaņu.

Nakts laikā radioviļņi labāk atstarojas no jonosfēras nekā dienas laikā.
http://apollo.lsc.vsc.edu/classes/met130/notes/chapter1/ion2.html 		LCD televizors
www.veikalsjums.lv 		Mobilais telefons
www.5000.lv

Mikroviļņi
Mikroviļņi ir elektromagnētiskie viļņi, kuru garums ir robežās no 1mm līdz apmēram 30 cm. Otrā pasaules kara laikā mikroviļņus izmantoja radiolokācijas sistēmās. Drīz vien tika atklāts, ka tie iespiežas pārtikā un to sasilda. Ir noskaidrots, ka ģan ūdens, gan cukura molekulas absorbē mikroviļņu enerģiju un sāk intensīvi rotēt. Tā rezultātā rodas berze un ir iespējama ēdiena pagatavošana. Mikroviļņi, kuru frekvence ir aptuveni 2450 MHz, atstarojas no metāliem, tāpēc tos var viegli „ieslodzīt” metāla kastē. Mikroviļņi iziet cauri daudzam plastmasām, stiklam, tāpēc šo materiālu traukus izmanto ēdiena gatavošanai mikroviļņu krāsnī.. Mikroviļņus plaši izmanto arī televīzijas pārraižu translēšanai, radiolokācijā, kosmiskajos sakaru nodrošināšanai

Mikroviļņu krāsns
http://imagers.gsfc.nasa.gov/ems/radio.html 		Mikroviļņu radarus izmanto informācijas pārraidīšanai
http://imagers.gsfc.nasa.gov/ems/radio.html

Infrasarkanais starojums
Infrasarkano starojumu, ko sajūtam un ikdienā saucam par siltumu, izstaro visi ķermeņi, kuru temperatūra ir augstāka par apkārtējās vides temperatūru. To izstaro – dzīvnieki, dažādas sildierīces, planētas Saule, zvaigznes un galaktikas.

http://imagers.gsfc.nasa.gov/ems/infrared.html
Infrasarkano staru pults, lai televizorā ieslēgtu vajadzīgo kanālu. 		http://imagers.gsfc.nasa.gov/ems/infrared.html

Gaišie apgabali kaķa fotogrāfijā ir siltāki un izstaro intensīvāk infrasarkanos jeb siltuma starus nekā tumšie apgabali. Šādas fotogrāfijas iegūšnai ir nepieciešama speciāla fotofilma un fotokamera. Ar šādu fotokameru iegūtām , piemēram, mājas fotogrāfijām var noteikt vietas, pa kurām intensīvi aizplūst siltusms.

Redzamā gaisma
Redzamā gaisma ir elektromagnētiskie viļņi, kuru garums ir no 400 nm līdz 760 nm. Gaismas spektru iegūst, ja šauru baltās gaismas staru kūli izlaiž caur stikla prizmu. Cilvēka acs ir visjūtīgāka pret zaļo gaismu, tāpēc spektrā tā parasti šķiet ļoti spilgta. Vislielākā enerģija piemīt violetas krāsas gaismai, bet vismazākā – sarkanās krāsas gaismai.

Lāzers ir ierīce monohromatisku (viena noteikta viļņa garuma) koncentrētu gaismas kūļu ieguvei. Ar lāzeriem iegūstamās gaismas viļņa garums un jauda atrodas ļoti plašā diapazonā. Lāzerstarojumam ir niecīga stara izkliede un liels starojuma plūsmas blīvums (pārsniedz Saules starojuma plūsmas blīvumu vairāk nekā miljons reižu).Lāzeru lietojuma jomas mūsdienās ir ļoti plašas: to izmanto materiālu apstrādei, zinātniskajā pētniecībā, informācijas pārvades tehnoloģijās, medicīna utt. Lāzerstarojuma iedarbība uz bioloģiskiem audiem var būt arī kaitīga, tāpēc stingri jāievēro lāzera ekspluatācijas normas.  
|
http://www.neosci.com

 http://cndyorks.gn.apc.org

Ultravioletais starojums
Ultravioletais starojums (UV) ir elektromagnētiskie viļņi, kuru garums ir 3 · 10-9 līdz 380 · 10-9 m.Tos izstaro gan Saule, gan cilvēka radītas ierīces – solāriju lampas, gāzizlādes elektriskās spuldzes. Ultravioleto staru iedarbība nelielās devās ir veselīga- tā veicina D vitamīna veidošanos un ada iedegumu. Iedegums rodas, ādai izstrādājot brūnu pigmentu – melanīnu. Tāču lielās devās UV stari var radīt apdegumus un nonāvēt šūnas. Īpaši bīstami UV stari ir acs tīklenes gaismasjūtīgajām šūnām, tāpēc saulainajās dienās ieteicams valkāt saules brilles. UV starus izmanto medicīnā instrumentu un operācijas telpu sterilizācijai.


Zemes ozona slānis gluži kā saulesbrilles acis pasargā dzīvos organismus no Saules ultravioletā starojuma http://www-personal.umich.edu/~burchman/ozon1.gif

Rentgenstarojums
 Rentgenstarus, kas nosaukti to atklājēja – vācu fiziķa Vilhelma Konrāda Rentgena vārdā, laboratorijās iegūst rentgenlampās. Tos plaši izmanto medicīnā cilvēka iekšējo orgānu caurskatei un ārstēšanai. Protams, biežā apstarošanās ar rentgenstariem cilvēka veselībai ir kaitīga.

Zoba rentgenuzņēmuma iegūšana palīdz savlaicīgi konstatēt zoba bojājumus.
http://imagers.gsfc.nasa.gov/ems/gamma.html 		Zoba rentgenuzņēmums un zoba bojajums.
http://imagers.gsfc.nasa.gov/ems/gamma.html

Gamma starojums
Gamma starojums ir elektromagnētiskais starojums, kura viļņa garums ir 10-11– 10-13 m. Šis starojums rodas atomu kodolu sabrukšanas rezultātā un tam ir vislielākā enerģija un caurspiešanās spēja. Gamma starojums lielās dozās organismam ir postošs, jo tas izraisa neatgriezeniskas sekas šūnās un tās aiziet bojā. Tai pat laikā nelielās dozās to izmanto medicīnā, piemēram, ļaundabīgo audzēju apstarošanai. Ar gamma stariem sterilizē medicīnas instrumentus, apstrādā plastmasas un pārtikas produktus, tādējādi nodrošinot to ilgāku saglabāšanos.