Elektromagnetisches Spektrum

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Das elektromagnetische Spektrum beschreibt die verschiedenen Arten elektromagnetischer Wellen, wobei in diesem speziellen Zusammenhang auch vom elektromagnetischen Wellenspektrum gesprochen wird.

[Bearbeiten] Das elektromagnetische Wellenspektrum

Geordnet nach der Wellenlänge, befinden sich an dem einen Ende des Spektrums die Radiowellen, deren Wellenlängen von wenigen Zentimetern bis zu vielen Kilometern reichen. Am anderen Ende des Spektrums sind die sehr kurzwelligen und damit energiereichen Gammastrahlen, deren Wellenlänge bis in atomare Größenordnungen reicht.

Die Umrechnung von der Wellenlänge in eine Frequenz erfolgt mit der einfachen Formel Frequenz $\ \ f = c / \lambda$ also Lichtgeschwindigkeit geteilt durch die Wellenlänge.

Laut Quantenmechanik kann Licht auch als ein Strom von Teilchen beschrieben werden, den Photonen, deren Energie gemäß der Formel $E = h \cdot f$ von der jeweiligen Frequenz abhängt. Hierbei ist $\ h$ das plancksche Wirkungsquantum. Diese Energie ist in der SI-Einheit Joule sowie, der oftmals einfacheren Zahlen wegen, in der Einheit Elektronenvolt eV angegeben. Ob man zur physikalischen Erklärung eines Phänomens das Wellenmodell oder das Teilchenmodell heranziehen soll, wird im Beitrag Elektromagnetische Welle anhand von Beispielen gezeigt.

Bezeichnung	Wellenlänge	Frequenz	Photonen-Energie	Erzeugung / Anregung	Technischer Einsatz
Niederfrequenz Längstwellen (VLF, ULF, ELF, SLF)	> 10 km	< 30 kHz	< 2,0 · 10⁻²⁹ J < 120 peV	Bodendipol, Antennenanlagen	U-Boot-Kommunikation (DHO38, ZEVS, Sanguine, SAQ), Funknavigation
Radiowellen	< 10 km	> 30 kHz		elektr. Schwingkreis + Antenne
Langwelle (LW)	< 10 km	> 30 kHz	> 2,0 · 10⁻²⁹ J > 120 peV		Langwellenrundfunk
Mittelwelle (MW)	< 650 m	> 650 kHz	> 4,3 · 10⁻²⁸ J > 2,7 neV		Mittelwellenrundfunk
Kurzwelle (KW)	< 180 m	> 1,7 MHz	> 1,1 · 10⁻²⁷ J > 6,9 neV		Kurzwellenrundfunk, HAARP
Ultrakurzwelle (UKW)	< 10 m	> 30 MHz	> 2,0 · 10⁻²⁶ J > 120 neV	Anregung von Kernspinresonanz	Hörfunk, Fernsehen, Radar, Magnetresonanztomografie
Mikrowellen	1 mm – 1 m	300 MHz – 300 GHz	>2,0 · 10⁻²⁵ J > 1,2 µeV	Magnetron, Klystron, Maser, kosmische Hintergrundstrahlung Anregung von Elektronenspinresonanz, Molekülrotationen	Radar
Dezimeterwellen	10 cm – 1 m	300 MHz – 3 GHz	> 2,0 · 10⁻²⁵ J > 1,2 µeV	Anregung von Kernspinresonanz	Magnetresonanztomografie, Mobilfunk, Fernsehen, Mikrowellenherd, WLAN, Bluetooth, GPS
Zentimeterwellen	1 cm – 10 cm	3 – 30 GHz	> 2,0 · 10⁻²⁴ J > 12 µeV		Radioastronomie, Richtfunk, Satellitenfernsehen, WLAN
Millimeterwellen	1 mm – 1 cm	30 – 300 GHz	> 2,0 · 10⁻²³ J > 120 µeV		Radioastronomie, Richtfunk
Terahertzstrahlung	30 µm – 3 mm	0,1 THz – 10 THz	> 6,6 · 10⁻²³ J > 0,4 meV	Synchrotron, Freie-Elektronen-Laser	Radioastronomie, Spektroskopie, Abbildungsverfahren, Sicherheitstechnik
Infrarotstrahlung (Wärmestrahlung)	780 nm – 1,0 mm	> 300 GHz		Wärmestrahler, Synchrotron Molekülschwingungen	IR-Spektrometer, Infrarotastronomie
Fernes Infrarot	50 µm – 1,0 mm	> 300 GHz	> 2,0 · 10⁻²² J > 1,2 meV
Mittleres Infrarot	2,5 µm – 50 µm	> 6,00 THz	> 4,0 · 10⁻²¹ J > 25 meV	Kohlendioxidlaser, Thermografie
Nahes Infrarot	780 nm – 2,5 µm	> 120 THz	> 8,0 · 10⁻²⁰ J > 500 meV	Nd:YAG-Laser, Laserdiode	Fernbedienung, Datenkommunikation (IRDA), CD
Licht	380 nm – 780 nm	> 384 THz	> 2,6 · 10⁻¹⁹ J > 1,6 eV	Wärmestrahler (Glühbirne), Gasentladung (Neonröhre), Farbstoff- und andere Laser, Synchrotron Anregung von Valenzelektronen	Beleuchtung, Colorimetrie, Fotometrie
Rot	640 nm – 780 nm	384 – 468 THz			DVD, Laserpointer, Lichtzeichenanlage, Lasernivellier
Orange	600 nm – 640 nm	468 – 500 THz
Gelb	570 nm – 600 nm	500 – 526 THz			Lichtzeichenanlage
Grün	490 nm – 570 nm	526 – 612 THz			Lichtzeichenanlage, Lasernivellier
Blau	430 nm – 490 nm	612 – 697 THz
Violett	380 nm – 430 nm	697 – 789 THz			Blu-ray Disc
UV-Strahlen	1 nm – 380 nm	> 789 THz	> 5,2 · 10⁻¹⁹ J > 3,3 eV		Desinfektion, UV-Licht, Spektroskopie
schwache UV-Strahlen	200 nm – 380 nm	> 789 THz	> 5,2 · 10⁻¹⁹ J > 3,3 eV	Gasentladung, Synchrotron, Excimerlaser	Schwarzlicht Fluoreszenz, Phosphoreszenz, Banknotenprüfung, Fotolithografie
Starke UV-Strahlen	50 nm – 200 nm	> 1,5 PHz	> 9,9 · 10⁻¹⁹ J > 6,2 eV	Gasentladung, Synchrotron, Excimerlaser
XUV	1 – 50 nm	6 PHz – 300 PHz	2,0 · 10⁻¹⁶ – 5,0 · 10⁻¹⁸ J 20 – 1000 eV	XUV-Röhre, Synchrotron	EUV-Lithografie, Röntgenmikroskopie, Nanoskopie
Röntgenstrahlen	10 pm – 1 nm	> 300 PHz	> 2,0 · 10⁻¹⁶ J > 1 keV	Röntgenröhre Anregung von inneren Elektronen, Auger-Elektronen	medizinische Diagnostik, Sicherheitstechnik, Röntgen-Strukturanalyse, Röntgenbeugung, Spektroskopie
Gammastrahlen	< 10 pm	> 30 EHz	> 2,0 · 10⁻¹⁴ J > 120 keV	Radioaktivität, Annihilation Anregung von Kernzuständen