EM-spektret (radio til gamma)

Fysik/kemi · 7.-9. klasse · Modellering

Elektromagnetisk spektrum

Alle elektromagnetiske bølger — fra radiobølger til gammastråler — er samme slags fænomen, bare med forskellig frekvens/bølgelængde.

Alle EM-bølger har samme hastighed

c = 3,00 · 10⁸ m/s (i vakuum)

Men de har vidt forskellige bølgelængder og frekvenser.

EM-spektret (ordnet efter voksende frekvens)

| Type | Bølgelængde | Frekvens | Anvendelser |

|------|-------------|----------|-------------|

| Radio | 1 m - 100 km | 3 kHz - 300 MHz | AM/FM, TV, maritim |

| Mikro | 1 mm - 1 m | 300 MHz - 300 GHz | Mobil, WiFi, radar, mikrobølgeovn |

| IR | 750 nm - 1 mm | 300 GHz - 400 THz | Varme, fjernbetjening, termografi |

| Synligt | 380-750 nm | 400-790 THz | Syn! |

| UV | 10-380 nm | 790 THz - 30 PHz | Solbrand, desinfektion |

| Røntgen | 0,01-10 nm | 30 PHz - 30 EHz | Medicin, krystallografi |

| Gamma | <0,01 nm | >30 EHz | Radioaktivitet, kræft |

Energi per foton

E = h · f (Planck-konstant h = 6,626·10⁻³⁴ J·s)

Højere frekvens = mere energi per foton!

Derfor:

• Røntgen og gamma: kan bryde kemiske bindinger (ioniserende!)
• UV: kan skade DNA → solbrand, hudkræft
• Synligt lys: nok energi til fotosyntese
• IR: kan opvarme ting
• Radio: meget lav energi — helt ufarligt

Anvendelser pr. område

Radio (km-m):

• AM/FM radio
• TV-signaler
• Amatørradio
• Astronomi (Arecibo, SKA)

Mikrobølger (mm-m):

• Mobiltelefoni
• WiFi, Bluetooth
• GPS
• Radar (vejr, luftfart, biler)
• Mikrobølgeovn (vibrerer vand-molekyler)

Infrarødt (μm):

• Varmestråling (alt varmt udsender IR!)
• Fjernbetjeninger
• Termografi (bygge-inspektion, militær)
• IR-astronomi (James Webb-teleskopet)

Synligt lys (380-750 nm):

• Syn (for os!)
• Fotosyntese
• Optik (briller, kameraer, teleskoper)
• Fiberoptik (internet!)

UV (10-380 nm):

• UV-A: solbrun farve, aldring
• UV-B: solbrand, D-vitamin
• UV-C: desinfektion (dræber bakterier, vira)
• Absorberes af ozonlaget

Røntgen:

• Medicinsk diagnostik (knogler, tænder)
• CT-skanning
• Bagage-scanning i lufthavne
• Materialeforskning

Gamma:

• Radioaktivt henfald
• Kræftbehandling (strålebehandling)
• Sterilisation af medicinsk udstyr
• Sterilisation af krydderier

Ozonlagets rolle

Ozonlaget (O₃ i stratosfæren) absorberer UV-B og UV-C — beskytter liv på Jorden.

Hul i ozonlaget (opdaget 1985 over Antarktis) skyldes CFC-gasser fra køleskabe og spraydåser. Montreal-protokollen (1987) forbød CFC — og ozonlaget heler nu langsomt! Et af menneskehedens store miljø-success-historier.

Drivhuseffekten — IR-stråling

Jordens overflade udsender IR-stråling. Drivhusgasser (CO₂, CH₄, H₂O) absorberer IR → holder varmen i atmosfæren. Uden drivhuseffekt: -18°C gennemsnit. MED: +15°C. For meget drivhusgas → klimaforandringer.

Læringsmål

• Genkende EM-spektrets hovedområder (radio → gamma)
• Bruge sammenhængen: højere frekvens = kortere bølgelængde = mere energi
• Kende anvendelser af hver type stråling
• Forklare hvorfor UV/røntgen/gamma er farlige (ioniserende)
• Forstå ozonlagets rolle og Montreal-protokollen
• Relatere EM-stråling til drivhuseffekten og klima

Projekt: EM-spektret i dit hjem

Lav en plakat over alle EM-kilder i dit hjem: WiFi (2,4-5 GHz), mobil, mikrobølgeovn, fjernbetjening (IR), LED-pære (synligt), solarium (UV), røntgen-apparat (hvis du har været på hospital). Placér dem på EM-spektret.

Udvidet: brug din mobilkamera til at se IR-lys fra fjernbetjeningen! (de fleste kameraer kan se IR). Det er ellers usynligt for os.

Brobygning: EM-spektret er nøglen til astronomi (vi ser universet via forskellige bølgelængder), medicin, kommunikation, materialer. På STX fysik B udvides til Plancks lov, sorte legemer og spektroskopi. Karriereveje: tele-ingeniør, astronom, medicinsk fysiker, radio-tekniker.