Elektromagneettinen spektri

Elektromagneettinen spektri on sähkömagneettisen säteilyn taajuuksien alue (spektri) ja niiden aallonpituudet ja fotonien energiat.
Katsokaa tämä NASAn tekemä hieno video, jossa selitetään koko asia!
Elektromagneettinen spektri kattaa sähkömagneettiset aallot, joiden taajuudet vaihtelevat alle yhdestä hertsistä yli 1025 hertsiin, mikä vastaa aallonpituuksia tuhansista kilometreistä aina atomin ytimen murto-osaan asti. Tämä taajuusalue on jaettu erillisiin taajuuskaistoihin, ja kunkin taajuuskaistan sisällä olevia sähkömagneettisia aaltoja kutsutaan eri nimillä; spektrin matalista taajuuksista (pitkät aallonpituudet) alkaen nämä ovat: radioaallot, mikroaallot, infrapuna, näkyvä valo, ultravioletti, röntgensäteet ja korkeista taajuuksista (lyhyet aallonpituudet) alkaen gammasäteet. Kunkin taajuusalueen sähkömagneettisilla aalloilla on erilaiset ominaisuudet, kuten se, miten ne syntyvät, miten ne ovat vuorovaikutuksessa aineen kanssa, ja niiden käytännön sovellukset. Pitkien aallonpituuksien rajana on maailmankaikkeuden koko, kun taas lyhyiden aallonpituuksien rajan uskotaan olevan Planckin pituuden läheisyydessä. Gammasäteet, röntgensäteet ja korkea ultraviolettisäteily luokitellaan ionisoivaksi säteilyksi, koska niiden fotoneilla on tarpeeksi energiaa ionisoimaan atomeja ja aiheuttamaan kemiallisia reaktioita. Altistuminen näille säteille voi olla terveydelle vaarallista ja aiheuttaa säteilysairautta, DNA-vaurioita ja syöpää. Näkyvän valon aallonpituuksilla ja sitä matalammilla aallonpituuksilla olevaa säteilyä kutsutaan ionisoimattomaksi säteilyksi, koska se ei voi aiheuttaa näitä vaikutuksia.
Useimmilla edellä mainituilla taajuuskaistoilla voidaan käyttää spektroskopiaksi kutsuttua tekniikkaa, jolla voidaan fyysisesti erottaa toisistaan eri taajuisia aaltoja, jolloin saadaan aikaan spektri, josta nähdään yksittäiset taajuudet. Spektroskopiaa käytetään sähkömagneettisten aaltojen ja aineen vuorovaikutusten tutkimiseen. Muita teknisiä käyttötapoja kuvataan kohdassa sähkömagneettinen säteily.
Sähkömagneettisen spektrin löytämisen historia
Pääosin historian ajan näkyvä valo oli ainoa tunnettu sähkömagneettisen spektrin osa. Antiikin kreikkalaiset havaitsivat, että valo kulki suoraviivaisesti, ja tutkivat joitakin sen ominaisuuksia, kuten heijastumista ja taittumista. Valon tutkiminen jatkui, ja 1500- ja 1600-luvuilla ristiriitaiset teoriat pitivät valoa joko aaltona tai hiukkasena.
Ensimmäinen löytö muusta sähkömagneettisesta säteilystä kuin näkyvästä valosta tehtiin vuonna 1800, kun William Herschel löysi infrapunasäteilyn. Hän tutki eri värien lämpötiloja liikuttamalla lämpömittaria prisman jakaman valon läpi. Hän huomasi, että korkein lämpötila oli punaista korkeammalla. Hän arveli, että tämä lämpötilan muutos johtui ”lämpösäteistä”, jotka olivat eräänlaisia valonsäteitä, joita ei voinut nähdä.
Seuraavana vuonna Johann Ritter, joka työskenteli spektrin toisessa päässä, huomasi, mitä hän kutsui ”kemiallisiksi säteiksi” (näkymättömiä valonsäteitä, jotka aiheuttivat tiettyjä kemiallisia reaktioita). Nämä käyttäytyivät samalla tavalla kuin näkyvät violetit valonsäteet, mutta olivat spektrissä niiden yläpuolella. Myöhemmin ne nimettiin uudelleen ultraviolettisäteilyksi.
Elektromagneettinen säteily yhdistettiin ensimmäisen kerran sähkömagnetismiin vuonna 1845, kun Michael Faraday huomasi, että läpinäkyvän materiaalin läpi kulkevan valon polarisaatio reagoi magneettikenttään (ks. Faradayn vaikutus). James Maxwell kehitti 1860-luvulla neljä osittaisdifferentiaaliyhtälöä sähkömagneettiselle kentälle. Kaksi näistä yhtälöistä ennusti aaltojen mahdollisuutta ja käyttäytymistä kentässä. Analysoidessaan näiden teoreettisten aaltojen nopeutta Maxwell tajusi, että niiden on kuljettava nopeudella, joka oli suunnilleen tunnetun valonnopeuden luokkaa. Tämä hätkähdyttävä arvojen yhteneväisyys sai Maxwellin päättelemään, että valo itsessään on eräänlainen sähkömagneettinen aalto.
Maxwellin yhtälöt ennustivat äärettömän määrän sähkömagneettisten aaltojen taajuuksia, jotka kaikki kulkevat valon nopeudella. Tämä oli ensimmäinen osoitus koko sähkömagneettisen spektrin olemassaolosta.
Maxwellin ennustamiin aaltoihin sisältyi infrapunaan verrattuna hyvin matalilla taajuuksilla toimivia aaltoja, jotka teoriassa saattaisivat syntyä värähtelevistä varauksista tietyntyyppisessä tavallisessa sähköpiirissä. Yrittäessään todistaa Maxwellin yhtälöt ja havaita tällaista matalataajuista sähkömagneettista säteilyä fyysikko Heinrich Hertz rakensi vuonna 1886 laitteen, jolla voitiin tuottaa ja havaita nykyisin radioaalloiksi kutsuttuja aaltoja. Hertz löysi aallot ja pystyi päättelemään (mittaamalla niiden aallonpituuden ja kertomalla sen taajuudella), että ne kulkivat valon nopeudella. Hertz osoitti myös, että uusi säteily saattoi sekä heijastua että taittua erilaisissa dielektrisissä väliaineissa samalla tavalla kuin valo. Hertz pystyi esimerkiksi tarkentamaan aallot puun hartsista valmistetun linssin avulla. Myöhemmässä kokeessa Hertz tuotti ja mittasi samalla tavalla mikroaaltojen ominaisuuksia. Nämä uudentyyppiset aallot tasoittivat tietä keksinnöille, kuten langattomalle lennättimelle ja radiolle.
Vuonna 1895 Wilhelm Röntgen havaitsi uudentyyppistä säteilyä, joka lähti liikkeelle kokeessa, jossa evakuoituun putkeen kohdistettiin korkea jännite. Hän nimesi nämä säteet röntgensäteiksi ja havaitsi, että ne pystyivät kulkemaan ihmiskehon osien läpi, mutta heijastuivat tai pysähtyivät tiheämpään aineeseen, kuten luihin. Ennen pitkää niille löydettiin monia käyttötarkoituksia lääketieteen alalla.
Sähkömagneettisen spektrin viimeinen osa täyttyi gammasäteiden löytämisen myötä. Vuonna 1900 Paul Villard tutki radiumin radioaktiivisia päästöjä, kun hän havaitsi uudenlaisen säteilytyypin, jonka hän aluksi arveli koostuvan hiukkasista, jotka muistuttivat tunnettuja alfa- ja beetahiukkasia, mutta joiden teho oli paljon läpäisevämpi kuin kummankin. Vuonna 1910 brittiläinen fyysikko William Henry Bragg kuitenkin osoitti, että gammasäteet ovat sähkömagneettista säteilyä eivätkä hiukkasia, ja vuonna 1914 Ernest Rutherford (joka oli nimennyt ne gammasäteiksi vuonna 1903 tajutessaan, että ne erosivat olennaisesti varatuista alfa- ja beetahiukkasista) ja Edward Andrade mittasivat niiden aallonpituudet ja totesivat, että gammasäteet olivat samankaltaista säteilyä kuin röntgensäteilyä edellyttävä säteilyä, mutta niiden aallonpituus oli lyhyempi eikä niillä ollut suurempia taajuuksia.
Spektrin vaihteluväli
Elektromagneettisia aaltoja kuvataan tyypillisesti jollakin seuraavista kolmesta fysikaalisesta ominaisuudesta: taajuus f, aallonpituus λ tai fotonin energia E. Tähtitieteessä havaitut taajuudet vaihtelevat 2,4×1023 Hz:stä (1 GeV:n suuruiset gammasäteet) aina ionisoituneen tähtienvälisen väliaineen paikalliseen plasmataajuuteen (~1 kHz) asti. Aallonpituus on kääntäen verrannollinen aaltotaajuuteen, joten gammasäteillä on hyvin lyhyitä aallonpituuksia, jotka ovat murto-osia atomien koosta, kun taas spektrin vastakkaisessa päässä olevat aallonpituudet voivat olla yhtä pitkiä kuin maailmankaikkeus. Fotonien energia on suoraan verrannollinen aaltotaajuuteen, joten gammasäteilyfotoneilla on suurin energia (noin miljardi elektronivolttia), kun taas radioaaltofotoneilla on hyvin pieni energia (noin femtoelektronivoltti).
Kun sähkömagneettisia aaltoja esiintyy väliaineessa, jossa on ainetta, niiden aallonpituus pienenee. Sähkömagneettisen säteilyn aallonpituudet, riippumatta siitä, minkä väliaineen läpi ne kulkevat, ilmoitetaan yleensä tyhjiön aallonpituutena, vaikka tätä ei aina nimenomaisesti mainita.
Yleisesti sähkömagneettinen säteily luokitellaan aallonpituuden mukaan radioaaltoihin, mikroaaltoihin, terahertsisäteilyyn (tai submillimetrisäteilyyn), infrapunasäteilyyn, näkyvään alueeseen, joka hahmottuu valona, ultraviolettisäteilyyn, röntgensäteilyyn ja gammasäteilyyn. EM-säteilyn käyttäytyminen riippuu sen aallonpituudesta. Kun EM-säteily on vuorovaikutuksessa yksittäisten atomien ja molekyylien kanssa, sen käyttäytyminen riippuu myös sen kuljettamasta energiamäärästä kvanttia (fotonia) kohti.
Spektroskopialla voidaan havaita paljon laajempi alue EM-spektristä kuin näkyvän spektrin alue 400 nm – 700 nm. Tavallisella laboratoriospektroskoopilla voidaan havaita aallonpituuksia 2 nm:n ja 2500 nm:n välillä. Tällaisella laitteella voidaan saada yksityiskohtaista tietoa esineiden, kaasujen tai jopa tähtien fysikaalisista ominaisuuksista. Spektroskooppeja käytetään laajalti astrofysiikassa. Esimerkiksi monet vetyatomit lähettävät radioaaltofotoneita, joiden aallonpituus on 21,12 cm. Myös 30 Hz:n ja sitä pienempiä taajuuksia voidaan tuottaa ja niillä on merkitystä tiettyjen tähtisumujen tutkimisessa, ja jopa 2,9×1027 Hz:n taajuuksia on havaittu astrofysikaalisista lähteistä.

Säteilyn tyypit
Rajat
Alhaalla käsitellään sähkömagneettisen spektrin alueita (tai taajuuskaistoja tai tyyppejä). Huomaa, että sähkömagneettisen spektrin kaistojen välillä ei ole tarkasti määriteltyjä rajoja, vaan ne sulautuvat toisiinsa kuten sateenkaaren kaistat (joka on näkyvän valon alaspektri). Kunkin taajuuden ja aallonpituuden säteily (tai kunkin kaistan säteily) on sekoitus niiden kahden spektrin alueen ominaisuuksia, jotka sitä rajaavat. Esimerkiksi punainen valo muistuttaa infrapunasäteilyä siinä, että se voi kiihdyttää ja lisätä energiaa joihinkin kemiallisiin sidoksiin, ja sen on todellakin tehtävä niin, jotta fotosynteesistä ja näköjärjestelmän toiminnasta vastaavat kemialliset mekanismit saadaan toimimaan

Spektrin alueet
Sähkömagneettisen säteilyn tyypit luokitellaan karkeasti seuraaviin luokkiin:
– Gammasäteily
– Röntgensäteily
– Ultraviolettisäteily
– Näkyvä säteily
– Infrapunasäteily
– Terahertsisäteily
– Mikroaaltosäteily
– Radioaallot
Spektrin alue, johon tietty havaittu sähkömagneettinen säteily kuuluu, on viitekehysriippuvainen (valon Doppler-siirtymän vuoksi), joten sähkömagneettinen säteily, jonka yksi havainnoitsija sanoisi kuuluvan jollekin spektrin alueelle, voi tuntua havainnoitsijasta, joka liikkuu huomattavalla osalla valonnopeudesta ensimmäiseen nähden, kuuluvan johonkin toiseen spektrin osaan. Tarkastellaan esimerkiksi kosmista mikroaaltotaustaa. Se syntyi, kun aine ja säteily irrottautuivat toisistaan, vetyatomien virittymisestä perustilaan. Nämä fotonit olivat peräisin Lyman-sarjan siirtymistä, joten ne kuuluvat sähkömagneettisen spektrin ultraviolettiseen (UV) osaan. Nyt tämä säteily on kokenut niin paljon kosmologista punasiirtymää, että se siirtyy spektrin mikroaaltoalueelle havaitsijoille, jotka liikkuvat hitaasti (valonnopeuteen verrattuna) suhteessa kosmokseen.
Radiotaajuus
Radioaallot lähetetään ja vastaanotetaan antenneilla, jotka koostuvat johtimista, kuten metallitankoresonaattoreista. Radioaaltojen keinotekoisessa tuottamisessa elektroninen laite, jota kutsutaan lähettimeksi, tuottaa vaihtosähkövirran, joka syötetään antenniin. Antennissa värähtelevät elektronit synnyttävät värähteleviä sähkö- ja magneettikenttiä, jotka säteilevät antennista poispäin radioaaltoina. Radioaaltoja vastaanotettaessa radioaallon värähtelevät sähkö- ja magneettikentät kytkeytyvät antennissa oleviin elektroneihin ja työntävät niitä edestakaisin luoden värähteleviä virtoja, jotka syötetään radiovastaanottimeen. Maan ilmakehä on pääosin läpinäkyvä radioaalloille, lukuun ottamatta ionosfäärissä olevia varattujen hiukkasten kerroksia, jotka voivat heijastaa tiettyjä taajuuksia.
Radioaaltoja käytetään erittäin laajalti tiedon välittämiseen etäisyyksien yli radioviestintäjärjestelmissä, kuten radiolähetyksissä, televisiossa, radiopuhelimissa, matkapuhelimissa, tietoliikennettä palvelevissa satelliiteissa ja langattomissa verkoissa. Radioviestintäjärjestelmässä radiotaajuusvirtaa moduloidaan lähettimessä informaatiota sisältävällä signaalilla muuttamalla joko amplitudia, taajuutta tai vaihetta, ja se syötetään antenniin. Radioaallot kuljettavat tiedon avaruuden halki vastaanottimeen, jossa ne vastaanotetaan antennilla ja tieto puretaan vastaanottimessa demodulaation avulla. Radioaaltoja käytetään myös navigointiin järjestelmissä, kuten maailmanlaajuisessa paikannusjärjestelmässä (GPS) ja navigointimajakoissa, sekä kaukana olevien kohteiden paikantamiseen radiopaikannuksessa ja tutkassa. Niitä käytetään myös kauko-ohjaukseen ja teollisuuslämmitykseen.
Radiospektrin käyttöä säätelevät tiukasti hallitukset, ja sitä koordinoi Kansainvälinen televiestintäliitto (ITU), joka jakaa taajuuksia eri käyttäjille eri käyttötarkoituksiin.
Mikroaallot
Kuvio maapallon ilmakehän läpäisykyvystä (tai läpinäkymättömyydestä) sähkömagneettisen säteilyn eri aallonpituuksille.
Mikroaallot ovat SHF- ja EHF-taajuuskaistoihin kuuluvia lyhytaaltoisia radioaaltoja, joiden aallonpituus on noin 10 senttimetristä yhteen millimetriin. Mikroaaltoenergiaa tuotetaan klystron- ja magnetroniputkilla sekä puolijohdelaitteilla, kuten Gunn- ja IMPATT-diodilla. Vaikka ne emittoituvat ja absorboituvat lyhyillä antenneilla, ne absorboituvat myös polaarisiin molekyyleihin ja kytkeytyvät värähtely- ja rotaatiomoodeihin, mikä johtaa irtotavaran lämpenemiseen. Toisin kuin korkeamman taajuuden aallot, kuten infrapuna ja valo, jotka absorboituvat pääasiassa pinnoille, mikroaallot voivat tunkeutua materiaaleihin ja siirtää energiansa pinnan alle. Tätä vaikutusta hyödynnetään elintarvikkeiden lämmittämiseen mikroaaltouuneissa sekä teollisuuden lämmityksessä ja lääketieteellisessä diatermiassa. Mikroaaltoja käytetään pääasiassa tutkissa, satelliittiviestinnässä ja langattomissa verkkotekniikoissa, kuten wifissä, vaikkakin intensiteettitasoilla, jotka eivät kykene aiheuttamaan lämpölämmitystä. Kuparikaapeleilla (siirtojohdoilla), joita käytetään alempien taajuuksien radioaaltojen kuljettamiseen antenneihin, on liian suuret tehohäviöt mikroaaltotaajuuksilla, ja niiden kuljettamiseen käytetään metalliputkia, joita kutsutaan aaltojohtimiksi. Vaikka kaistan alapäässä ilmakehä on pääosin läpinäkyvä, kaistan yläpäässä ilmakehän kaasujen aiheuttama mikroaaltojen absorptio rajoittaa käytännön etenemisetäisyydet muutamaan kilometriin.
Terahertsisäteily
Terahertsisäteily on kaukoinfrapunan ja mikroaaltojen väliin jäävä spektrin alue. Viime aikoihin asti aluetta tutkittiin harvoin, ja kaistan yläpäässä olevalle mikroaaltoenergialle (submillimetriaallot tai niin sanotut terahertsiaallot) oli olemassa vain vähän lähteitä, mutta nyt on ilmaantumassa sovelluksia esimerkiksi kuvantamiseen ja viestintään. Tutkijat pyrkivät soveltamaan terahertsiteknologiaa myös asevoimissa, joissa korkeataajuisia aaltoja voitaisiin suunnata vihollisjoukkoihin niiden elektronisten laitteiden lamauttamiseksi. Terahertsisäteily absorboituu voimakkaasti ilmakehän kaasuihin, mikä tekee tästä taajuusalueesta käyttökelvottoman pitkien etäisyyksien viestintään.
Infrapunasäteily
Elektromagneettisen spektrin infrapunaosa kattaa alueen noin 300 GHz:n ja 400 THz:n välillä (1 mm – 750 nm). Se voidaan jakaa kolmeen osaan:

• Kaukoinfrapuna, 300 GHz:stä 30 THz:iin (1 mm – 10 μm). Tämän alueen alaosaa voidaan kutsua myös mikroaalloiksi tai terahertsiaalloiksi. Tämä säteily absorboituu tyypillisesti kaasufaasimolekyylien ns. rotaatiomoodeihin, nesteiden molekyylien liikkeisiin ja kiinteiden aineiden fononeihin. Maan ilmakehän vesi absorboi niin voimakkaasti tällä alueella, että se tekee ilmakehästä käytännössä läpinäkymättömän. Läpinäkymättömyysalueella on kuitenkin tiettyjä aallonpituusalueita (”ikkunoita”), jotka sallivat osittaisen läpäisyn ja joita voidaan käyttää tähtitieteessä. Aallonpituusaluetta noin 200 μm:stä muutamaan millimetriin kutsutaan tähtitieteessä usein ”sub-millimetreiksi”, ja kaukoinfrapuna varataan alle 200 μm:n aallonpituuksille.
• Keski-infrapuna, 30-120 THz (10-2,5 μm). Kuumat kohteet (mustan kappaleen säteilijät) voivat säteillä voimakkaasti tällä alueella, ja ihmisen iho normaalissa ruumiinlämmössä säteilee voimakkaasti tämän alueen alapäässä. Tämä säteily absorboituu molekyylien värähtelyihin, joissa molekyylin eri atomit värähtelevät tasapainoasemiensa ympärillä. Tätä aluetta kutsutaan joskus sormenjälki-alueeksi, koska yhdisteen keski-infrapuna-absorptiospektri on hyvin spesifinen kyseiselle yhdisteelle.
• Lähi-infrapuna, 120-400 THz (2 500-750 nm). Tällä alueella merkitykselliset fysikaaliset prosessit ovat samanlaisia kuin näkyvän valon kohdalla. Tämän alueen korkeimmat taajuudet voidaan havaita suoraan joillakin valokuvausfilmityypeillä ja monilla infrapunavalokuvaukseen ja -videokuvaukseen tarkoitetuilla kiinteän tilan kuva-antureilla.

Näkyvä säteily (valo)
Taajuudeltaan infrapunan yläpuolelle tulee näkyvä valo. Auringon säteilyteho on suurimmillaan näkyvällä alueella, vaikka koko säteilytehospektrin integroiminen kaikkien aallonpituuksien läpi osoittaa, että aurinko säteilee hieman enemmän infrapuna- kuin näkyvää valoa. Määritelmän mukaan näkyvä valo on EM-spektrin osa, jolle ihmissilmä on herkin. Näkyvää valoa (ja lähi-infrapunaista valoa) absorboivat ja emittoivat tyypillisesti molekyylien ja atomien elektronit, jotka siirtyvät energiatasolta toiselle. Tämä toiminta mahdollistaa ihmisen näkökyvyn ja kasvien fotosynteesin taustalla olevat kemialliset mekanismit. Valo, joka herättää ihmisen näköjärjestelmän, on hyvin pieni osa sähkömagneettista spektriä. Sateenkaari näyttää sähkömagneettisen spektrin optisen (näkyvän) osan; infrapuna (jos se voitaisiin nähdä) sijaitsisi heti sateenkaaren punaisen puolen takana, ja ultravioletti näkyisi heti violetin puolen takana.
Silmä havaitsee sähkömagneettisen säteilyn, jonka aallonpituus vaihtelee 380 nm:n ja 760 nm:n (400-790 terahertsin) välillä, ja se havaitaan näkyvänä valona. Myös muita aallonpituuksia, erityisesti lähi-infrapuna- (pidempi kuin 760 nm) ja ultraviolettisäteilyä (lyhyempi kuin 380 nm), kutsutaan joskus valoksi, erityisesti silloin, kun näkyvyydellä ihmiselle ei ole merkitystä. Valkoinen valo on yhdistelmä näkyvän spektrin eri aallonpituuksiin kuuluvia valoja. Valkoisen valon johtaminen prisman läpi jakaa sen näkyvällä spektrillä 400 nm:n ja 780 nm:n välillä havaittaviin useisiin valon väreihin.
Jos säteily, jonka taajuus on EM-spektrin näkyvällä alueella, heijastuu esineestä, vaikkapa hedelmäkulhosta, ja osuu sen jälkeen silmiin, seurauksena on kohtauksen visuaalinen havaitseminen. Aivojen visuaalinen järjestelmä käsittelee heijastuneiden taajuuksien moninaisuutta erilaisiksi sävyiksi ja värisävyiksi, ja tämän riittämättömästi ymmärretyn psykofyysisen ilmiön kautta useimmat ihmiset havaitsevat hedelmäkulhon.
Vähemmistöllä aallonpituuksista sähkömagneettisen säteilyn kuljettamaa informaatiota ei kuitenkaan havaita suoraan ihmisen aisteilla. Luonnonlähteet tuottavat sähkömagneettista säteilyä koko spektrin alueella, ja myös teknologia voi manipuloida laajaa aallonpituusaluetta. Optinen kuitu välittää valoa, joka ei välttämättä kuulu spektrin näkyvään osaan (se on yleensä infrapunaista), mutta voi kuljettaa tietoa. Modulaatio on samanlainen kuin radioaalloilla.
Ultraviolettisäteily
Seuraavana taajuudessa tulee ultravioletti (UV). UV-säteilyn aallonpituus on lyhyempi kuin näkyvän spektrin violetti pää, mutta pidempi kuin röntgensäteily.
UV on pisimmän aallonpituuden säteilyä, jonka fotonit ovat riittävän energisiä ionisoimaan atomeja, irrottamaan niistä elektroneja ja siten aiheuttamaan kemiallisia reaktioita. Lyhytaaltoista UV-säteilyä ja sen yläpuolella olevaa lyhyemmän aallonpituuden säteilyä (röntgen- ja gammasäteilyä) kutsutaan ionisoivaksi säteilyksi, ja niille altistuminen voi vaurioittaa elävää kudosta, mikä tekee niistä terveysriskin. UV-säteily voi myös saada monet aineet hehkumaan näkyvässä valossa; tätä kutsutaan fluoresenssiksi.
Keskimmäisellä UV-alueella UV-säteily ei voi ionisoida, mutta se voi rikkoa kemiallisia sidoksia ja tehdä molekyyleistä epätavallisen reaktiivisia. Esimerkiksi auringonpolttama johtuu keskialueen UV-säteilyn ihosoluja rikkovista vaikutuksista, mikä on tärkein ihosyövän aiheuttaja. Keskialueen UV-säteily voi vahingoittaa korjaamattomasti solujen monimutkaisia DNA-molekyylejä, jotka tuottavat tymiinidimeerejä, mikä tekee siitä erittäin voimakkaan mutageenin.
Aurinko lähettää merkittävää UV-säteilyä (noin 10 % kokonaistehostaan), mukaan lukien erittäin lyhytaaltoista UV-säteilyä, joka voisi mahdollisesti tuhota suurimman osan elämästä maalla (valtameren vesi tarjoaisi jonkin verran suojaa elämälle siellä). Ilmakehä kuitenkin absorboi suurimman osan Auringon haitallisista UV-aallonpituuksista ennen kuin ne saavuttavat maanpinnan. Korkeamman energian (lyhimmän aallonpituuden) UV-alueet (joita kutsutaan ”tyhjiö-UV:ksi”) absorboituvat typpeen ja pidemmillä aallonpituuksilla ilmassa olevaan yksinkertaiseen kaksiatomiseen happeen. Suurimman osan keskipitkän energia-alueen UV-säteistä estää otsonikerros, joka absorboi voimakkaasti tärkeällä 200-315 nm:n alueella, jonka matalamman energian osa on liian pitkä ilman tavalliselle diohapelle absorboitavaksi. Näin ollen alle 3 prosenttia auringonvalosta merenpinnan korkeudella on UV-säteilyä, ja koko loppuosa on alempien energialuokkien säteilyä. Loppuosa on UV-A:ta ja jonkin verran UV-B:tä. Ilmakehä ei estä hyvin UV-säteilyn alimpaa energia-aluetta 315 nm:n ja näkyvän valon välillä (UV-A), mutta se ei aiheuta auringonpolttamia ja aiheuttaa vähemmän biologista vahinkoa. Se ei kuitenkaan ole vaaratonta ja aiheuttaa happiradikaaleja, mutaatioita ja ihovaurioita. Katso lisätietoja kohdasta ultravioletti.
Röntgensäteet
Ulviolettisäteilyn jälkeen tulevat röntgensäteet, jotka UV:n ylempien alueiden tavoin ovat myös ionisoivia. Suurempien energioidensa vuoksi röntgensäteet voivat kuitenkin myös vuorovaikuttaa aineen kanssa Comptonin vaikutuksen avulla. Kovilla röntgensäteillä on lyhyempi aallonpituus kuin pehmeillä röntgensäteillä, ja koska ne läpäisevät monia aineita vähäisellä absorptiolla, niiden avulla voidaan ”nähdä” sellaisten kohteiden läpi, joiden ”paksuus” on pienempi kuin muutaman metrin vettä vastaava paksuus. Yksi merkittävä käyttökohde on diagnostinen röntgenkuvaus lääketieteessä (prosessi tunnetaan nimellä radiografia). Röntgensäteet ovat käyttökelpoisia luotaimina suurienergisessä fysiikassa. Tähtitieteessä neutronitähtien ja mustien aukkojen ympärillä olevat akkrektiokiekot säteilevät röntgensäteilyä, mikä mahdollistaa näiden ilmiöiden tutkimisen. Röntgensäteilyä lähtee myös tähtien koronoista, ja sitä lähtee voimakkaasti joistakin tähtisumuista. Röntgenteleskoopit on kuitenkin sijoitettava Maan ilmakehän ulkopuolelle, jotta tähtitieteellistä röntgensäteilyä voidaan havaita, sillä Maan ilmakehän suuri syvyys on läpinäkymätön röntgensäteilylle (tiheys 1000 grammaa neliösenttimetriä kohti), mikä vastaa 10 metrin paksuista vettä. Tämä määrä riittää estämään lähes kaikki tähtitieteelliset röntgensäteet (ja myös tähtitieteelliset gammasäteet – ks. jäljempänä).
Gammasäteet
Kovien röntgensäteiden jälkeen tulevat gammasäteet, jotka Paul Ulrich Villard löysi vuonna 1900. Ne ovat energisimpiä fotoneja, joiden aallonpituudelle ei ole määritelty alarajaa. Tähtitieteessä ne ovat arvokkaita suurienergisten kohteiden tai alueiden tutkimisessa, mutta kuten röntgensäteiden kohdalla, tämä voidaan tehdä vain Maan ilmakehän ulkopuolella olevilla teleskoopeilla. Fyysikot käyttävät gammasäteitä kokeellisesti niiden läpäisykyvyn vuoksi, ja niitä tuottavat useat radioisotoopit. Niitä käytetään elintarvikkeiden ja siementen säteilyttämiseen sterilointia varten, ja lääketieteessä niitä käytetään toisinaan syövän sädehoidossa. Yleisemmin gammasäteitä käytetään diagnostiseen kuvantamiseen ydinlääketieteessä, esimerkkinä PET-kuvaukset. Gammasäteiden aallonpituus voidaan mitata suurella tarkkuudella Comptonin sironnan vaikutuksesta.
====
Wikipediasta, vapaasta tietosanakirjasta
Youtubesta
Nasa:sta

Wikimedia Commonsissa on sähkömagneettiseen spektriin liittyvää mediaa.

• UnwantedEmissions.com (Yhdysvaltain radiotaajuuksien allokaatioiden resurssi)
• Australian radiotaajuuksien taajuuksien allokaatioita kuvaava taulukko (Australian Viestintä- ja Medialiikenneviranomaiselta)
• Kanadan taulukko taajuuksien allokoinneista (Kanadan teollisuudelta)
• U.S. Frequency Allocation Chart – Covering the range 3 kHz to 300 GHz (from Department of Commerce)
• UK frequency allocation table (from Ofcom, which inherited the Radiocommunications Agency’s duties, pdf-muodossa)
• Flash EM Spectrum Presentation / Tool – Erittäin kattava ja muokattavissa.
• Värispektrin renderöinti / koodi – Vain suunnilleen oikein.
• Posteri ”Sähkömagneettisen säteilyn spektri” (992 kB)
• Sähkömagneettisen spektrin esittely
• Sähkömagneettisen spektrin strategia: A Call to Action U.S. Department of Defense