Perkataan minggu: Spektrum elektromagnet

Spektrum warna melalui Shutterstock.

Apabila anda berfikir cahaya, anda mungkin memikirkan apa yang dapat dilihat oleh mata anda. Tetapi cahaya yang mata kita peka adalah hanya permulaan; ia adalah sekerap jumlah cahaya yang mengelilingi kita. Spektrum elektromagnetik adalah istilah yang digunakan oleh ahli sains untuk menggambarkan keseluruhan cahaya yang wujud. Dari gelombang radio ke sinar gamma, kebanyakan cahaya di alam semesta, sebenarnya, tidak dapat dilihat oleh kami!

Cahaya adalah gelombang medan elektrik dan magnet. Penyebaran cahaya tidak jauh berbeza daripada gelombang melintasi lautan. Seperti mana-mana gelombang lain, cahaya mempunyai beberapa sifat asas yang menggambarkannya. Satu adalah kekerapannya, diukur dalam hertz (Hz), yang mengira bilangan gelombang yang berlalu satu titik dalam satu saat. Satu lagi sifat yang berkait rapat ialah panjang gelombang : jarak dari puncak satu gelombang ke puncak seterusnya. Kedua-dua atribut ini terbalik. Semakin besar frekuensi, semakin kecil panjang gelombang - dan sebaliknya.

Anda boleh mengingati urutan warna dalam spektrum yang kelihatan dengan mnemonik ROY G BV. Imej melalui Universiti Tennessee.

Gelombang elektromagnetik mata anda mengesan - cahaya kelihatan - berayun antara 400 dan 790 terahertz (THz). Itu beberapa ratus trilion kali sesaat. Panjang gelombang adalah kira-kira saiz virus besar: 390 - 750 nanometer (1 nanometer = 1 bilion meter; satu meter adalah kira-kira 39 inci panjang). Otak kita menafsirkan pelbagai panjang gelombang cahaya sebagai warna yang berbeza. Merah mempunyai panjang gelombang terpanjang, dan ungu paling pendek. Apabila kita lulus sinar matahari melalui prisma, kita melihat bahawa ia sebenarnya terdiri daripada banyak cahaya panjang cahaya. Prisma mencipta pelangi dengan mengalihkan setiap panjang gelombang keluar pada sudut yang sedikit berbeza.

Keseluruhan spektrum elektromagnetik adalah lebih daripada sekadar cahaya yang dapat dilihat. Ia merangkumi pelbagai panjang gelombang tenaga yang mata manusia kita tidak dapat melihat. Imej melalui NASA / Wikipedia.

Tetapi cahaya tidak berhenti di merah atau ungu. Sama seperti bunyi yang tidak dapat kita dengar (tetapi haiwan lain boleh), terdapat juga banyak cahaya yang mata kita tidak dapat dikesan. Secara umum, panjang gelombang yang lebih panjang datang dari kawasan ruang paling sejuk dan paling gelap. Sementara itu, panjang gelombang yang lebih pendek mengukur fenomena yang sangat bertenaga.

Ahli astronomi menggunakan seluruh spektrum elektromagnetik untuk melihat pelbagai perkara. Gelombang radio dan gelombang mikro - panjang gelombang terpanjang dan tenaga paling rendah cahaya - digunakan untuk melihat di dalam awan antara bintang yang padat dan mengesan gerakan gas yang sejuk, gelap. Teleskop radio telah digunakan untuk memetakan struktur galaksi kita sementara teleskop gelombang mikro sensitif terhadap cahaya yang tersisa dari Big Bang.

Imej ini dari Array Baseline Sangat Besar (VLBA) menunjukkan apa yang kelihatan seperti galaksi M33 jika anda dapat melihat dalam gelombang radio. Imej ini memaparkan gas hidrogen atom di galaksi. Halaju peta warna yang berbeza dalam gas: menunjukkan gas merah bergerak dari kita, biru bergerak ke arah kita. Imej melalui NRAO / AUI.

Teleskop inframerah berjaya dalam mencari bintang-bintang yang keren, remang-remang, mengiris melalui jalur debu antara bintang, dan juga mengukur suhu planet dalam sistem solar lain. Panjang gelombang cahaya inframerah cukup lama untuk menavigasi melalui awan yang sebaliknya akan menghalang pandangan kita. Dengan menggunakan teleskop inframerah besar, para astronom telah dapat melihat melalui lorong-lorong debu Bima Sakti ke teras galaksi kita.

Imej ini dari teleskop ruang Hubble dan Spitzer menunjukkan 300 tahun cahaya pusat galaksi Milky Way kami, kerana kami akan melihatnya jika mata kita dapat melihat tenaga inframerah. Imej itu mendedahkan kluster bintang besar-besaran dan awan gas berputar. Image melalui NASA / ESA / JPL / QD Wang dan S. Stolovy.

Majoriti bintang memancarkan kebanyakan tenaga elektromagnet mereka sebagai cahaya yang dapat dilihat, bahagian spektrum kecil yang mata kita peka. Oleh kerana panjang gelombang berkorelasi dengan tenaga, warna bintang memberitahu kami betapa panasnya: bintang merah paling sejuk, biru adalah yang paling hangat. Bintang-bintang paling sejuk memancarkan cahaya yang tidak dapat dilihat sama sekali; mereka hanya boleh dilihat dengan teleskop inframerah.

Pada panjang gelombang yang lebih pendek daripada ungu, kita dapati cahaya ultraviolet, atau UV. Anda mungkin biasa dengan UV dari keupayaannya untuk memberi anda selaran matahari. Ahli astronomi menggunakannya untuk memburu bintang yang paling energik dan mengenal pasti kawasan kelahiran bintang. Apabila melihat galaksi jauh dengan teleskop UV, sebahagian besar bintang dan gas hilang, dan semua tasbih cemerlang bersinar.

Pandangan galaksi spiral M81 dalam ultraviolet, dimungkinkan oleh ruang pemerhatian Galex. Kawasan-kawasan terang menunjukkan taska di lengan spiral. Imej melalui NASA.

Di luar UV datang tenaga yang paling tinggi dalam spektrum elektromagnet: X-ray dan sinar gamma. Suasana kita menghalang cahaya ini, sehingga ahli astronomi harus bergantung pada teleskop di angkasa untuk melihat alam semesta sinar-X dan sinar gamma. X-ray berasal dari bintang-bintang neutron eksotik, pusaran bahan terlampau panas yang mengelilingi lubang hitam, atau awan gas yang tersebar di dalam kelompok galaksi yang dipanaskan hingga berjuta-juta derajat. Sementara itu, sinar gamma - panjang gelombang terpendek cahaya dan mematikan kepada manusia - memperkenalkan letupan supernova ganas, kerosakan radioaktif kosmik, dan juga pemusnahan antimatter. Sinaran gamma ray - cahaya kilat gamma yang ringkas dari galaksi jauh apabila bintang meletup dan mencipta lubang hitam - adalah antara peristiwa tunggal yang paling bertenaga di alam semesta.

Sekiranya anda dapat lihat dalam X-ray, sepanjang jarak jauh, anda akan melihat pandangan nebula ini di sekitar pulsar PSR B1509-58. Imej ini dari teleskop Chandra. Terletak 17, 000 tahun cahaya jauhnya, pulsar adalah sisa berputar pesat teras bintang yang tertinggal selepas supernova. Imej melalui NASA.

Bottom line: Spektrum elektromagnet menerangkan semua panjang gelombang cahaya - kedua-duanya dilihat dan tidak kelihatan.