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Das elektromagnetische Spektrum auch EM Spektrum oder elektromagnetisches Wellenspektrum ist die Gesamtheit aller elektr
Wellenlängenbereich
Das elektromagnetische Spektrum, auch EM-Spektrum oder elektromagnetisches Wellenspektrum ist die Gesamtheit aller elektromagnetischen Wellen verschiedener Wellenlängen. Das Lichtspektrum, auch Farbspektrum, ist der für den Menschen sichtbare Anteil des elektromagnetischen Spektrums.
Das Spektrum wird in verschiedene Bereiche unterteilt. Diese Einteilung ist willkürlich. Sie orientiert sich im niederenergetischen Bereich aus historischen Gründen an der Wellenlänge. Dabei werden jeweils Wellenlängenbereiche über mehrere Größenordnungen mit ähnlichen Eigenschaften in Kategorien wie etwa Licht, Radiowellen usw. zusammengefasst. Eine Unterteilung kann auch nach der Frequenz oder nach der Energie des einzelnen Photons (siehe unten) erfolgen. Bei sehr kurzen Wellenlängen, entsprechend hoher Quantenenergie, ist eine Einteilung nach Energie üblich.
Geordnet nach abnehmender Frequenz und somit zunehmender Wellenlänge befinden sich am Anfang des Spektrums die kurzwelligen und damit energiereichen Gammastrahlen, deren Wellenlänge bis in atomare Größenordnungen reicht. Am Ende stehen die Längstwellen, deren Wellenlängen viele Kilometer betragen.
Die Umrechnung der Wellenlänge in eine Frequenz erfolgt mit der Formel . Dabei ist die Lichtgeschwindigkeit.
Übersicht des elektromagnetischen Spektrums
- Übersicht mit sichtbarem Spektrum im Detail
Die Bereiche des elektromagnetischen Spektrums
| Bezeichnung des Frequenzbereichs | Wellenlänge | Frequenz | Photonen- Energie | Erzeugung / Anregung | Technischer Einsatz | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Haupt | Unterteilung | |||||
| Nieder- frequenz | Extremely Low Frequency (ELF) | 104 … 105 km | 3 … 30 Hz | > 2,0 · 10−33 J > 1,2 · 10−14 eV | Bodendipol, Antennenanlagen, Magnetantenne | – |
| Super Low Frequency (SLF) | 103 … 104 km | 30 … 300 Hz | > 2,0 · 10−32 J > 1,2 · 10−13 eV | (ehemals) U-Boot-Kommunikation | ||
| Ultra Low Frequency (ULF) | 100 … 1000 km | 300 … 3000 Hz | > 2,0 · 10−31 J > 1,2 · 10−12 eV | |||
| Very Low Frequency (VLF) Myriameterwellen Längstwellen (SLW) | 10 … 100 km | 3 … 30 kHz | > 2,0 · 10−30 J > 1,2 · 10−11 eV | U-Boot-Kommunikation (DHO38, ZEVS, Sanguine, SAQ), Funknavigation, Pulsuhren | ||
| Radio- wellen | Langwelle (LW) | 1 … 10 km | 30 … 300 kHz | > 2,0 · 10−29 J > 1,2 · 10−10 eV | Oszillatorschaltung + Antenne | Langwellenrundfunk, DCF77, Induktionskochfeld |
| Mittelwelle (MW) | 100 … 1000 m | 300 … 3000 kHz | > 2,0 · 10−28 J > 1,2 · 10−9 eV | Mittelwellenrundfunk, HF-Chirurgie, (1,7 … 3 MHz Grenzwelle, Kurzwellenrundfunk) | ||
| Kurzwelle (KW) | 10 … 100 m | 3 … 30 MHz | > 1,1 · 10−27 J > 1,2 · 10−8 eV | Grenzwelle, Kurzwellenrundfunk, HAARP, Diathermie, CB-Funk, RC-Modellbau, NFC | ||
| Ultrakurzwelle (UKW) | 1 … 10 m | 30 … 300 MHz | > 2,0 · 10−26 J > 1,2 · 10−7 eV | Hörfunk, Fernsehen, Radar, Magnetresonanztomografie | ||
| Mikro- wellen | Dezimeterwellen | 1 dm … 1 m | 300 … 3000 MHz | > 2,0 · 10−25 J > 1,2 µeV | Magnetron, Klystron, Maser, kosmische Hintergrundstrahlung Anregung von Kernspinresonanz und Elektronenspinresonanz, Molekülrotationen | Radar, Magnetresonanztomografie, Mobilfunk, Fernsehen, Mikrowellenherd, WLAN, Bluetooth, GPS, 2G, 3G, 4G, 5G |
| Zentimeterwellen | 1 cm … 1 dm | 3 … 30 GHz | > 2,0 · 10−24 J > 12 µeV | Radar, Radioastronomie, Richtfunk, Satellitenrundfunk, WLAN, 4G, 5G | ||
| Millimeterwellen | 1 mm … 1 cm | 30 … 300 GHz (0,3 THz) | > 2,0 · 10−23 J > 120 µeV | Radar, Radioastronomie, Richtfunk | ||
| Terahertzstrahlung | 30 µm … 3 mm | 0,1 … 10 THz | > 6,6 · 10−23 J > 0,4 meV | Synchrotron, Freie-Elektronen-Laser, elektronische Quellen | Radioastronomie, Spektroskopie, Abbildungsverfahren (z. B. Körperscanner) | |
| Infrarot- strahlung (Wärme- strahlung) | Fernes Infrarot | 50 µm … 1 mm | 0,300 … 6 THz | > 2,0 · 10−22 J > 1,2 meV | Wärmestrahler, Globar, Synchrotron Molekülschwingungen | Infrarotspektroskopie, Raman-Spektroskopie, Infrarotastronomie |
| Mittleres Infrarot | 3 … 50 µm | 6 … 100 THz | > 4,0 · 10−21 J > 25 meV | Kohlendioxidlaser, Quantenkaskadenlaser, Globar | Thermografie, Infrarotspektroskopie | |
| Nahes Infrarot | 780 nm … 3 µm | 100 … 384 THz | > 8,0 · 10−20 J > 500 meV | Nd:YAG-Laser, Laserdiode, Leuchtdiode | Fernbedienung, Datenkommunikation (IRDA), CD, Infrarotspektroskopie, Datenübertragung (Lichtwellenleiter) | |
| Licht | Rot | 640 … 780 nm | 384 … 468 THz | 1,59 … 1,93 eV | Wärmestrahler (Glühlampe), Gasentladung (Neonröhre), Farbstoff- und andere Laser, Synchrotron, Leuchtdiode Anregung von Valenzelektronen | DVD, Laserpointer, Datenübertragung (Lichtwellenleiter), Lasernivellier (rot, grün), Beleuchtung, Colorimetrie, Fotometrie, Lichtzeichenanlage (rot, gelb, grün), Blu-ray Disc (violett) |
| Orange | 600 … 640 nm | 468 … 500 THz | 1,93 … 2,06 eV | |||
| Gelb | 570 … 600 nm | 500 … 526 THz | 2,06 … 2,17 eV | |||
| Grün | 490 … 570 nm | 526 … 612 THz | 2,17 … 2,53 eV | |||
| Blau | 430 … 490 nm | 612 … 697 THz | 2,53 … 2,88 eV | |||
| Violett | 380 … 430 nm | 697 … 789 THz | 2,88 … 3,26 eV | |||
| UV- Strahlen | Nahes UV („Schwarzlicht“) | 315 … 380 nm | 789 … 952 THz | 3,26 … 3,94 eV | Gasentladung, Synchrotron, Excimerlaser, Leuchtdiode | Schwarzlicht Fluoreszenz, Phosphoreszenz, Banknotenprüfung, Fotolithografie, Desinfektion, UV-Licht, Spektroskopie |
| Mittleres UV („Dorno-Strahlung“) | 280 … 315 nm | 952 … 1071 THz (1,07 PHz) | 3,94 … 4,43 eV | |||
| Fernes UV | 200 … 280 nm | 1,07 … 1,5 PHz | 4,43 … 6,2 eV | |||
| Vakuum-UV | 100 … 200 nm | 1,5 … 3 PHz | > 9,9 · 10−19 J 6,2 … 12 eV | , Synchrotron, | EUV-Lithografie, Röntgenmikroskopie, | |
| EUV | 10 … 121 nm | 2,48 … 30 PHz | > 5,0 · 10−18 J 10,2 … 120 eV | |||
| Röntgenstrahlen | 10 pm … 10 nm | 30 PHz … 30 EHz | > 2,0 · 10−16 J > 120 eV | Röntgenröhre, Synchrotron Anregung von inneren Elektronen, Auger-Elektronen | medizinische Diagnostik, Sicherheitstechnik, Röntgenstrukturanalyse, Röntgenbeugung, Photoelektronenspektroskopie, Röntgenabsorptionsspektroskopie, Röntgenastronomie | |
| Gammastrahlen | ≤ 10 pm | ≥ 30 EHz | > 2,0 · 10−14 J > 120 keV | Radioaktivität, Annihilation Anregung von Kernzuständen | medizinische Strahlentherapie, Mößbauerspektroskopie | |
| ultrahochenergetische Gammastrahlen | ≤ 1,2 · 10−17 m | ≥ 2,4 · 1025 Hz | > 1,7 · 10−8 J > 1011 eV | Supernova etc., höchste bisher beobachtete Energie: 16 TeV (2,6 µJ) | Weltraumbeobachtung mit Luft-Tscherenkow-Teleskopen (MAGIC, HEGRA, H.E.S.S.) | |
- Hinweis
Die Klassifizierung nach Röntgenstrahlen und Gammastrahlen ist inhaltlich falsch. Sie bezeichnet die Entstehungsweise.
- Röntgenstrahlen entstehen durch Bremsstrahlung oder durch höherenergetische Übergänge in der Elektronenhülle (man spricht ab 100 eV von Röntgenstrahlung).
- Gammastrahlen entstehen durch Kernprozesse oder durch Paarvernichtung.
- Röntgenstrahlen erzeugt man gesteuert durch „Umlegen eines elektrischen Schalters“ (Röntgenröhre), nicht als stoffliche Eigenschaft
- Gammastrahlen entsteht als Strahlung aus Stoffen heraus, z. B. aus Technetium-99m
- Energiebereich Röntgenstrahlen: für medizinische Diagnostik unter 100 keV, aber auch bis 25 MeV möglich
- Energiebereich Gammastrahlen: meist über 125 keV, aber es gibt viele Gammastrahlen mit 20 … 125 keV, niedrige bekannte Linie: 8,35 eV(!)
Literatur
- DIN 5031 Teil 7: Strahlungsphysik im optischen Bereich und Lichttechnik; Benennung der Wellenlängenbereiche. Januar 1984 (IR, VIS und UV).
Weblinks
- Poster „Electromagnetic Radiation Spectrum“ (PDF, englisch; 992 kB)
- Das Elektromagnetische Spektrum auf Welt der Physik
Einzelnachweise
- gehören nach der Definition der VO Funk, Ausgabe 2012, Artikel 1.5 auch noch zu den Radiowellen.
- Deutsches Institut für Normung (Hrsg.): Strahlungsphysik im optischen Bereich und Lichttechnik; Benennung der Wellenlängenbereiche. DIN 5031 Teil 7, Januar 1984.
Autor: www.NiNa.Az
Veröffentlichungsdatum:
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Das elektromagnetische Spektrum auch EM Spektrum oder elektromagnetisches Wellenspektrum ist die Gesamtheit aller elektromagnetischen Wellen verschiedener Wellenlangen Das Lichtspektrum auch Farbspektrum ist der fur den Menschen sichtbare Anteil des elektromagnetischen Spektrums Das Spektrum wird in verschiedene Bereiche unterteilt Diese Einteilung ist willkurlich Sie orientiert sich im niederenergetischen Bereich aus historischen Grunden an der Wellenlange Dabei werden jeweils Wellenlangenbereiche uber mehrere Grossenordnungen mit ahnlichen Eigenschaften in Kategorien wie etwa Licht Radiowellen usw zusammengefasst Eine Unterteilung kann auch nach der Frequenz oder nach der Energie des einzelnen Photons siehe unten erfolgen Bei sehr kurzen Wellenlangen entsprechend hoher Quantenenergie ist eine Einteilung nach Energie ublich Geordnet nach abnehmender Frequenz und somit zunehmender Wellenlange befinden sich am Anfang des Spektrums die kurzwelligen und damit energiereichen Gammastrahlen deren Wellenlange bis in atomare Grossenordnungen reicht Am Ende stehen die Langstwellen deren Wellenlangen viele Kilometer betragen Die Umrechnung der Wellenlange l displaystyle lambda in eine Frequenz f displaystyle f erfolgt mit der Formel f cl displaystyle f frac c lambda Dabei ist c displaystyle c die Lichtgeschwindigkeit Ubersicht des elektromagnetischen SpektrumsUbersicht mit sichtbarem Spektrum im DetailDie Bereiche des elektromagnetischen SpektrumsUbersicht elektromagnetisches Spektrum Bezeichnung des Frequenzbereichs Wellenlange Frequenz Photonen Energie Erzeugung Anregung Technischer EinsatzHaupt UnterteilungNieder frequenz Extremely Low Frequency ELF 104 105 km 3 30 Hz gt 2 0 10 33 J gt 1 2 10 14 eV Bodendipol Antennenanlagen Magnetantenne Super Low Frequency SLF 103 104 km 30 300 Hz gt 2 0 10 32 J gt 1 2 10 13 eV ehemals U Boot KommunikationUltra Low Frequency ULF 100 1000 km 300 3000 Hz gt 2 0 10 31 J gt 1 2 10 12 eVVery Low Frequency VLF Myriameterwellen Langstwellen SLW 10 100 km 3 30 kHz gt 2 0 10 30 J gt 1 2 10 11 eV U Boot Kommunikation DHO38 ZEVS Sanguine SAQ Funknavigation PulsuhrenRadio wellen Langwelle LW 1 10 km 30 300 kHz gt 2 0 10 29 J gt 1 2 10 10 eV Oszillatorschaltung Antenne Langwellenrundfunk DCF77 InduktionskochfeldMittelwelle MW 100 1000 m 300 3000 kHz gt 2 0 10 28 J gt 1 2 10 9 eV Mittelwellenrundfunk HF Chirurgie 1 7 3 MHz Grenzwelle Kurzwellenrundfunk Kurzwelle KW 10 100 m 3 30 MHz gt 1 1 10 27 J gt 1 2 10 8 eV Grenzwelle Kurzwellenrundfunk HAARP Diathermie CB Funk RC Modellbau NFCUltrakurzwelle UKW 1 10 m 30 300 MHz gt 2 0 10 26 J gt 1 2 10 7 eV Horfunk Fernsehen Radar MagnetresonanztomografieMikro wellen Dezimeterwellen 1 dm 1 m 300 3000 MHz gt 2 0 10 25 J gt 1 2 µeV Magnetron Klystron Maser kosmische HintergrundstrahlungAnregung von Kernspinresonanz und Elektronenspinresonanz Molekulrotationen Radar Magnetresonanztomografie Mobilfunk Fernsehen Mikrowellenherd WLAN Bluetooth GPS 2G 3G 4G 5GZentimeterwellen 1 cm 1 dm 3 30 GHz gt 2 0 10 24 J gt 12 µeV Radar Radioastronomie Richtfunk Satellitenrundfunk WLAN 4G 5GMillimeterwellen 1 mm 1 cm 30 300 GHz 0 3 THz gt 2 0 10 23 J gt 120 µeV Radar Radioastronomie RichtfunkTerahertzstrahlung 30 µm 3 mm 0 1 10 THz gt 6 6 10 23 J gt 0 4 meV Synchrotron Freie Elektronen Laser elektronische Quellen Radioastronomie Spektroskopie Abbildungsverfahren z B Korperscanner Infrarot strahlung Warme strahlung Fernes Infrarot 50 µm 1 mm 0 300 6 THz gt 2 0 10 22 J gt 1 2 meV Warmestrahler Globar SynchrotronMolekulschwingungen Infrarotspektroskopie Raman Spektroskopie InfrarotastronomieMittleres Infrarot 3 50 µm 6 100 THz gt 4 0 10 21 J gt 25 meV Kohlendioxidlaser Quantenkaskadenlaser Globar Thermografie InfrarotspektroskopieNahes Infrarot 780 nm 3 µm 100 384 THz gt 8 0 10 20 J gt 500 meV Nd YAG Laser Laserdiode Leuchtdiode Fernbedienung Datenkommunikation IRDA CD Infrarotspektroskopie Datenubertragung Lichtwellenleiter Licht Rot 640 780 nm 384 468 THz 1 59 1 93 eV Warmestrahler Gluhlampe Gasentladung Neonrohre Farbstoff und andere Laser Synchrotron Leuchtdiode Anregung von Valenzelektronen DVD Laserpointer Datenubertragung Lichtwellenleiter Lasernivellier rot grun Beleuchtung Colorimetrie Fotometrie Lichtzeichenanlage rot gelb grun Blu ray Disc violett Orange 600 640 nm 468 500 THz 1 93 2 06 eVGelb 570 600 nm 500 526 THz 2 06 2 17 eVGrun 490 570 nm 526 612 THz 2 17 2 53 eVBlau 430 490 nm 612 697 THz 2 53 2 88 eVViolett 380 430 nm 697 789 THz 2 88 3 26 eVUV Strahlen Nahes UV Schwarzlicht 315 380 nm 789 952 THz 3 26 3 94 eV Gasentladung Synchrotron Excimerlaser Leuchtdiode Schwarzlicht Fluoreszenz Phosphoreszenz Banknotenprufung Fotolithografie Desinfektion UV Licht SpektroskopieMittleres UV Dorno Strahlung 280 315 nm 952 1071 THz 1 07 PHz 3 94 4 43 eVFernes UV 200 280 nm 1 07 1 5 PHz 4 43 6 2 eVVakuum UV 100 200 nm 1 5 3 PHz gt 9 9 10 19 J gt 6 2 12 eV Synchrotron EUV Lithografie Rontgenmikroskopie EUV 10 121 nm 2 48 30 PHz gt 5 0 10 18 J gt 10 2 120 eVRontgenstrahlen 10 pm 10 nm 30 PHz 30 EHz gt 2 0 10 16 J gt 120 eV Rontgenrohre SynchrotronAnregung von inneren Elektronen Auger Elektronen medizinische Diagnostik Sicherheitstechnik Rontgen struktur analyse Rontgen beugung Photo elektronen spektroskopie Rontgen absorptions spektroskopie Rontgen astronomieGammastrahlen 10 pm 30 EHz gt 2 0 10 14 J gt 120 keV Radioaktivitat AnnihilationAnregung von Kernzustanden medizinische Strahlentherapie Mossbauerspektroskopieultrahochenergetische Gammastrahlen 1 2 10 17 m 2 4 1025 Hz gt 1 7 10 8 J gt 1011 eV Supernova etc hochste bisher beobachtete Energie 16 TeV 2 6 µJ Weltraumbeobachtung mit Luft Tscherenkow Teleskopen MAGIC HEGRA H E S S Hinweis Die Klassifizierung nach Rontgenstrahlen und Gammastrahlen ist inhaltlich falsch Sie bezeichnet die Entstehungsweise Rontgenstrahlen entstehen durch Bremsstrahlung oder durch hoherenergetische Ubergange in der Elektronenhulle man spricht ab 100 eV von Rontgenstrahlung Gammastrahlen entstehen durch Kernprozesse oder durch Paarvernichtung Rontgenstrahlen erzeugt man gesteuert durch Umlegen eines elektrischen Schalters Rontgenrohre nicht als stoffliche Eigenschaft Gammastrahlen entsteht als Strahlung aus Stoffen heraus z B aus Technetium 99m Energiebereich Rontgenstrahlen fur medizinische Diagnostik unter 100 keV aber auch bis 25 MeV moglich Energiebereich Gammastrahlen meist uber 125 keV aber es gibt viele Gammastrahlen mit 20 125 keV niedrige bekannte Linie 8 35 eV LiteraturDIN 5031 Teil 7 Strahlungsphysik im optischen Bereich und Lichttechnik Benennung der Wellenlangenbereiche Januar 1984 IR VIS und UV WeblinksCommons Elektromagnetisches Spektrum Sammlung von Bildern Videos und Audiodateien Poster Electromagnetic Radiation Spectrum PDF englisch 992 kB Das Elektromagnetische Spektrum auf Welt der PhysikEinzelnachweisegehoren nach der Definition der VO Funk Ausgabe 2012 Artikel 1 5 auch noch zu den Radiowellen Deutsches Institut fur Normung Hrsg Strahlungsphysik im optischen Bereich und Lichttechnik Benennung der Wellenlangenbereiche DIN 5031 Teil 7 Januar 1984 Elektromagnetisches Spektrum Gammastrahlung Rontgenstrahlung Ultraviolettstrahlung Sichtbares Licht Infrarotstrahlung Terahertzstrahlung Mikrowellen Radiowellen