Elektromagnetisches Spektrum: Unterschied zwischen den Versionen

Elektromagnetisches Spektrum: Unterschied zwischen den Versionen

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Das '''elektromagnetische Spektrum''', auch  '''elektromagnetisches Wellenspektrum''', ist die Gesamtheit aller [[Elektromagnetische Welle|elektromagnetischen Wellen]] verschiedener Wellenlängen. Das '''Lichtspektrum''', auch '''Farbspektrum''', ist dabei der vom Menschen sichtbare Anteil des elektromagnetischen Spektrums.
__NOTOC__
Das '''elektromagnetische Spektrum''' – kurz '''EM-Spektrum''' und genauer '''elektromagnetisches Wellenspektrum''' genannt – ist die Gesamtheit aller [[Elektromagnetische Welle|elektromagnetischen Wellen]] verschiedener [[Wellenlänge]]n. Das '''Lichtspektrum''', auch '''Farbspektrum''', ist der für den Menschen [[Farbwahrnehmung#Sichtbares Licht|sichtbare Anteil]] des elektromagnetischen Spektrums.


Das Spektrum wird in verschiedene Bereiche unterteilt. Diese Einteilung ist willkürlich und orientiert sich im niederenergetischen Bereich aus historischen Gründen an der Wellenlänge. Dabei werden jeweils Wellenlängenbereiche über mehrere [[Größenordnung]]en mit ähnlichen Eigenschaften in Kategorien wie etwa [[Licht]], [[Radiowelle]]n 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.
Das Spektrum wird in verschiedene Bereiche unterteilt. Diese Einteilung ist willkürlich und orientiert sich im niederenergetischen Bereich aus historischen Gründen an der Wellenlänge. Dabei werden jeweils Wellenlängenbereiche über mehrere [[Größenordnung]]en mit ähnlichen Eigenschaften in Kategorien wie etwa [[Licht]], [[Radiowelle]]n 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 [[atom]]are Größenordnungen reicht. Am Ende stehen die [[Längstwelle]]n, deren Wellenlängen viele Kilometer betragen.  
Geordnet nach abnehmender Frequenz und somit zunehmender Wellenlänge befinden sich am Anfang des Spektrums die kurzwelligen und damit energiereichen [[Gammastrahlen]], deren Wellenlänge bis in [[atom]]are Größenordnungen reicht. Am Ende stehen die [[Längstwelle]]n, deren Wellenlängen viele Kilometer betragen.


[[Datei:Electromagnetic spectrum c.svg|mini|800px|zentriert|Übersicht mit sichtbarem Spektrum im Detail]]
Die Umrechnung der Wellenlänge <math>\lambda</math> in eine Frequenz <math>f</math> erfolgt mit der Formel <math>f = \frac{c}{\lambda}</math>. Dabei ist <math>c</math> die [[Lichtgeschwindigkeit]].
 
<gallery caption="Übersicht des elektromagnetischen Spektrums" mode="packed" heights="300" perrow="1">
Die Umrechnung der Wellenlänge in eine Frequenz ''f'' erfolgt mit der Formel <math>\ \ f = c / \lambda</math>, also [[Lichtgeschwindigkeit]] (im jeweiligen Medium) geteilt durch die Wellenlänge.
Electromagnetic spectrum -de c.svg|Übersicht mit sichtbarem Spektrum im Detail
 
</gallery>
In mancher Hinsicht verhalten sich elektromagnetische Wellen nicht wie Wellen, sondern wie ein Strom von [[Teilchen (Physik)|Teilchen]], die [[Photonen]]. Diese Betrachtungsweise ist nötig, um manche physikalischen Phänomene wie den [[Photoelektrischer Effekt|photoelektrischen Effekt]] zu erklären. Jedes Photon trägt eine der Frequenz proportionale Energie <math>E = h \cdot f </math>. Die Konstante <math>\ h</math> ist dabei das [[Wirkungsquantum|plancksche Wirkungsquantum]]. Die Energie ist in der folgenden Tabelle in [[Joule]] (J) und in [[Elektronenvolt]] (eV) angegeben.
 
Welches Modell in welchen Fällen geeigneter ist, wird im Artikel [[Elektromagnetische Welle]] anhand von Beispielen erläutert.


== Die Bereiche des elektromagnetischen Spektrums ==
{| class="wikitable center"
{| class="wikitable center"
|+Übersicht elektromagnetisches Spektrum
|+Übersicht elektromagnetisches Spektrum
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| 3&nbsp;Hz
| 3&nbsp;Hz
| 30&nbsp;Hz
| 30&nbsp;Hz
| &gt;&nbsp;2,0&nbsp;×&nbsp;10<sup>−33</sup>&nbsp;J<br />&nbsp; &gt;&nbsp;12&nbsp;feV
| &gt;&nbsp;2,0&nbsp;·&nbsp;10<sup>−33</sup>&nbsp;J<br />&nbsp; &gt;&nbsp;12&nbsp;feV
|rowspan="4"|[[Bodendipol]], [[Antenne (Technik)|Antennenanlagen]]
|rowspan="4"|[[Bodendipol]], [[Antennentechnik|Antennenanlagen]]
| [[Bahnstrom]]
|
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| Super Low Frequency (SLF)
| Super Low Frequency (SLF)
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|10&nbsp;Mm
|10&nbsp;Mm
| 30&nbsp;Hz
| 30&nbsp;Hz
|300&nbsp;Hz
| 300&nbsp;Hz
| &gt;&nbsp;2,0&nbsp;×&nbsp;10<sup>−32</sup>&nbsp;J<br />&nbsp; &gt;&nbsp;120&nbsp;feV
| &gt;&nbsp;2,0&nbsp;·&nbsp;10<sup>−32</sup>&nbsp;J<br />&nbsp; &gt;&nbsp;120&nbsp;feV
| [[Netzfrequenz]], (ehemals) [[U-Boot]]-Kommunikation
| (ehemals) [[U-Boot]]-Kommunikation
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|Ultra Low Frequency (ULF)
|Ultra Low Frequency (ULF)
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| 300&nbsp;Hz<br />0,3&nbsp;kHz
| 300&nbsp;Hz<br />0,3&nbsp;kHz
| 3000&nbsp;Hz<br />3&nbsp;kHz
| 3000&nbsp;Hz<br />3&nbsp;kHz
| &gt;&nbsp;2,0&nbsp;×&nbsp;10<sup>−31</sup>&nbsp;J<br />&nbsp; &gt;&nbsp;1,2&nbsp;peV
| &gt;&nbsp;2,0&nbsp;·&nbsp;10<sup>−31</sup>&nbsp;J<br />&nbsp; &gt;&nbsp;1,2&nbsp;peV
|
|
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| 10&nbsp;km||100&nbsp;km
| 10&nbsp;km||100&nbsp;km
| 3&nbsp;kHz
| 3&nbsp;kHz
|30&nbsp;kHz
| 30&nbsp;kHz
| &gt;&nbsp;2,0&nbsp;×&nbsp;10<sup>−30</sup>&nbsp;J<br />&nbsp; &gt;&nbsp;12&nbsp;peV
| &gt;&nbsp;2,0&nbsp;·&nbsp;10<sup>−30</sup>&nbsp;J<br />&nbsp; &gt;&nbsp;12&nbsp;peV
|[[U-Boot]]-Kommunikation ([[DHO38]], [[ZEVS]], [[Sanguine]], [[Längstwellensender Grimeton|SAQ]]), [[Funknavigation]], [[Pulsuhr]]en
|[[U-Boot]]-Kommunikation ([[DHO38]], [[ZEVS]], [[Sanguine]], [[Längstwellensender Grimeton|SAQ]]), [[Funknavigation]], [[Pulsuhr]]en
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| 30&nbsp;kHz
| 30&nbsp;kHz
| 300&nbsp;kHz
| 300&nbsp;kHz
| &gt;&nbsp;2,0&nbsp;×&nbsp;10<sup>−29</sup>&nbsp;J<br />&nbsp; &gt;&nbsp;120&nbsp;peV
| &gt;&nbsp;2,0&nbsp;·&nbsp;10<sup>−29</sup>&nbsp;J<br />&nbsp; &gt;&nbsp;120&nbsp;peV
|rowspan="3"|[[Oszillatorschaltung]] + [[Antenne (Technik)|Antenne]]
|rowspan="3"|[[Oszillatorschaltung]] + [[Antennentechnik|Antenne]]
| [[Langwellenrundfunk]], [[DCF77]]
| [[Langwellenrundfunk]], [[DCF77]], [[Induktionskochfeld]]
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| ''[[Mittelwelle]] (MW)''
| ''[[Mittelwelle]] (MW)''
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| 300&nbsp;kHz
| 300&nbsp;kHz
| 3&nbsp;MHz
| 3&nbsp;MHz
| &gt;&nbsp;2·&nbsp;×&nbsp;10<sup>−28</sup>&nbsp;J<br />&gt;&nbsp;1,2&nbsp;neV
| &gt;&nbsp;2·&nbsp;10<sup>−28</sup>&nbsp;J<br />&gt;&nbsp;1,2&nbsp;neV
| [[Mittelwellenrundfunk]], [[HF-Chirurgie]], (1,7&nbsp;MHz-3&nbsp;MHz [[Grenzwelle]], [[Kurzwellenrundfunk]])
| [[Mittelwellenrundfunk]], [[HF-Chirurgie]], (1,7&nbsp;MHz-3&nbsp;MHz [[Grenzwelle]], [[Kurzwellenrundfunk]])
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| 3&nbsp;MHz
| 3&nbsp;MHz
| 30&nbsp;MHz
| 30&nbsp;MHz
| &gt;&nbsp;1,1&nbsp;×&nbsp;10<sup>−27</sup>&nbsp;J<br />&gt;&nbsp;6,9&nbsp;neV
| &gt;&nbsp;1,1&nbsp;·&nbsp;10<sup>−27</sup>&nbsp;J<br />&gt;&nbsp;12&nbsp;neV
| [[Grenzwelle]], [[Kurzwellenrundfunk]], [[HAARP]], [[Diathermie]], [[RC-Modellbau]]
| [[Grenzwelle]], [[Kurzwellenrundfunk]], [[HAARP]], [[Diathermie]], [[CB-Funk]], [[RC-Modellbau]]
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| ''[[Ultrakurzwelle]] (UKW)''
| ''[[Ultrakurzwelle]] (UKW)''
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| 30&nbsp;MHz
| 30&nbsp;MHz
| 300&nbsp;MHz
| 300&nbsp;MHz
| &gt;&nbsp;2,0&nbsp;×&nbsp;10<sup>−26</sup>&nbsp;J<br />&gt;&nbsp;120&nbsp;neV
| &gt;&nbsp;2,0&nbsp;·&nbsp;10<sup>−26</sup>&nbsp;J<br />&gt;&nbsp;120&nbsp;neV
| Anregung von [[Kernspinresonanz]]
| Oszillatorschaltung + Antenne
| [[Hörfunk]], [[Fernsehen]], [[Radar]], [[Magnetresonanztomografie]]
| [[Hörfunk]], [[Fernsehen]], [[Radar]], [[Magnetresonanztomografie]]
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| style="vertical-align:middle;" align=left rowspan=3|'''[[Mikrowellen]]'''<ref>gehören nach der Definition der [http://search.itu.int/history/HistoryDigitalCollectionDocLibrary/1.41.48.en.101.pdf VO Funk, Ausgabe 2012, Artikel 1.5] auch noch zu den Radiowellen.</ref>
| style="vertical-align:middle;" align=left rowspan=3|'''[[Mikrowellen]]'''<ref>gehören nach der Definition der [http://search.itu.int/history/HistoryDigitalCollectionDocLibrary/1.41.48.en.101.pdf VO Funk, Ausgabe 2012, Artikel 1.5] auch noch zu den Radiowellen.</ref>
| ''[[Dezimeterwelle]]n''
| ''[[Dezimeterwelle]]n''
| 10&nbsp;cm||&nbsp;1&nbsp;m
| 10&nbsp;cm||&nbsp;1&nbsp;m
| 300&nbsp;MHz
| 300&nbsp;MHz
|3&nbsp;GHz
| 3&nbsp;GHz
| &gt;&nbsp;2,0&nbsp;×&nbsp;10<sup>−25</sup>&nbsp;J<br />&gt;&nbsp;1,2&nbsp;µeV
| &gt;&nbsp;2,0&nbsp;·&nbsp;10<sup>−25</sup>&nbsp;J<br />&gt;&nbsp;1,2&nbsp;µeV
|rowspan="3"| [[Magnetron]], [[Klystron]], [[Maser]], [[kosmische Hintergrundstrahlung]]
|rowspan="3"| [[Magnetron]], [[Klystron]], [[Maser]], [[kosmische Hintergrundstrahlung]]
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Anregung von [[Kernspinresonanz]] und [[Elektronenspinresonanz]], [[Molekülrotation]]en
Anregung von [[Kernspinresonanz]] und [[Elektronenspinresonanz]], [[Molekülrotation]]en
| [[Radar]], [[Magnetresonanztomografie]], [[Mobilfunk]], [[Fernsehen]], [[Mikrowellenherd]], [[WLAN]], [[Bluetooth]], [[Global Positioning System|GPS]]
| [[Radar]], [[Magnetresonanztomografie]], [[Mobilfunk]], [[Fernsehen]], [[Mikrowellenherd]], [[WLAN]], [[Bluetooth]], [[Global Positioning System|GPS]], [[Global System for Mobile Communications|2G]], [[Universal Mobile Telecommunications System|3G]], [[LTE-Advanced|4G]], [[5G]]
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| ''[[Zentimeterwelle]]n''
| ''[[Zentimeterwelle]]n''
Zeile 109: Zeile 108:
|&nbsp;10&nbsp;cm
|&nbsp;10&nbsp;cm
| 3&nbsp;GHz
| 3&nbsp;GHz
|30&nbsp;GHz
| 30&nbsp;GHz
| &gt;&nbsp;2,0&nbsp;×&nbsp;10<sup>−24</sup>&nbsp;J<br />&nbsp;&gt;&nbsp;12&nbsp;µeV
| &gt;&nbsp;2,0&nbsp;·&nbsp;10<sup>−24</sup>&nbsp;J<br />&nbsp;&gt;&nbsp;12&nbsp;µeV
| [[Radar]], [[Radioastronomie]], [[Richtfunk]], [[Satellitenrundfunk]], [[WLAN]]
| [[Radar]], [[Radioastronomie]], [[Richtfunk]], [[Satellitenrundfunk]], [[WLAN]], [[LTE-Advanced|4G]], [[5G]],
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| ''[[Millimeterwelle]]n''
| ''[[Millimeterwelle]]n''
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| 30&nbsp;GHz
| 30&nbsp;GHz
| 300&nbsp;GHz<br />0,3&nbsp;THz
| 300&nbsp;GHz<br />0,3&nbsp;THz
| &gt;&nbsp;2,0&nbsp;×&nbsp;10<sup>−23</sup>&nbsp;J<br />&gt;&nbsp;120&nbsp;µeV
| &gt;&nbsp;2,0&nbsp;·&nbsp;10<sup>−23</sup>&nbsp;J<br />&gt;&nbsp;120&nbsp;µeV
| [[Radar]], [[Radioastronomie]], [[Richtfunk]]
| [[Radar]], [[Radioastronomie]], [[Richtfunk]]
|----- style="vertical-align:top;"
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Zeile 125: Zeile 124:
| 3&nbsp;mm
| 3&nbsp;mm
| 0,1&nbsp;THz
| 0,1&nbsp;THz
|10&nbsp;THz
| 10&nbsp;THz
| &gt;&nbsp;6,6&nbsp;×&nbsp;10<sup>−23</sup>&nbsp;J<br />&gt;&nbsp;0,4&nbsp;meV
| &gt;&nbsp;6,6&nbsp;·&nbsp;10<sup>−23</sup>&nbsp;J<br />&gt;&nbsp;0,4&nbsp;meV
| [[Synchrotron]], [[Freie-Elektronen-Laser]]
| [[Synchrotron]], [[Freie-Elektronen-Laser]], elektronische Quellen
| [[Radioastronomie]], [[Spektroskopie]], [[Medizinische Abbildungsverfahren|Abbildungsverfahren]], [[Sicherheitstechnik]]
| [[Radioastronomie]], [[Spektroskopie]], [[Bildgebendes Verfahren (Medizin)|Abbildungsverfahren]] (z.&nbsp;B. [[Körperscanner]])
|----- style="vertical-align:top;"
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| style="vertical-align:middle;" align=left rowspan=3|'''[[Infrarotstrahlung]]''' (Wärmestrahlung)
| style="vertical-align:middle;" align=left rowspan=3|'''[[Infrarotstrahlung]]''' (Wärmestrahlung)
Zeile 136: Zeile 135:
| 300&nbsp;GHz
| 300&nbsp;GHz
| 6&nbsp;THz
| 6&nbsp;THz
| &gt;&nbsp;2,0&nbsp;×&nbsp;10<sup>−22</sup>&nbsp;J<br />&gt;&nbsp;1,2 meV
| &gt;&nbsp;2,0&nbsp;·&nbsp;10<sup>−22</sup>&nbsp;J<br />&gt;&nbsp;1,2 meV
| [[Schwarzer Körper|Wärmestrahler]], [[Synchrotron]]
| [[Schwarzer Körper|Wärmestrahler]], [[Globar]], [[Synchrotron]]
----[[Molekülschwingung]]en
----[[Molekülschwingung]]en
| [[Infrarotspektroskopie]], [[Raman-Spektroskopie]], [[Infrarotastronomie]]
| [[Infrarotspektroskopie]], [[Raman-Spektroskopie]], [[Infrarotastronomie]]
Zeile 146: Zeile 145:
| 6&nbsp;THz
| 6&nbsp;THz
| 100&nbsp;THz
| 100&nbsp;THz
| &gt;&nbsp;4,0&nbsp;×&nbsp;10<sup>−21</sup>&nbsp;J<br />&gt;&nbsp;25 meV
| &gt;&nbsp;4,0&nbsp;·&nbsp;10<sup>−21</sup>&nbsp;J<br />&gt;&nbsp;25 meV
| [[Kohlendioxidlaser]], [[Quantenkaskadenlaser]]
| [[Kohlendioxidlaser]], [[Quantenkaskadenlaser]], [[Globar]]
| [[Thermografie]]
| [[Thermografie]], [[Infrarotspektroskopie]]
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| ''[[Nahes Infrarot]]''
| ''[[Nahes Infrarot]]''
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| 100&nbsp;THz
| 100&nbsp;THz
| 385&nbsp;THz
| 385&nbsp;THz
| &gt;&nbsp;8,0&nbsp;×&nbsp;10<sup>−20</sup>&nbsp;J<br />&gt;&nbsp;500 meV
| &gt;&nbsp;8,0&nbsp;·&nbsp;10<sup>−20</sup>&nbsp;J<br />&gt;&nbsp;500 meV
| [[Nd:YAG-Laser]], [[Laserdiode]]
| [[Nd:YAG-Laser]], [[Laserdiode]], [[Leuchtdiode]]
| [[Fernbedienung]], Datenkommunikation ([[IRDA]]), [[Compact Disc|CD]]
| [[Fernbedienung]], Datenkommunikation ([[IRDA]]), [[Compact Disc|CD]], [[Infrarotspektroskopie]]
|----- style="vertical-align:top;"
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| style="vertical-align:middle;" align=left rowspan=6|'''[[Licht]]'''
| style="vertical-align:middle;" align=left rowspan=6|'''[[Licht]]'''
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| 384&nbsp;THz
| 384&nbsp;THz
| 468&nbsp;THz
| 468&nbsp;THz
| 1,6–1,95&nbsp;eV
| 1,59–1,93&nbsp;eV
|rowspan="6"|[[Schwarzer Körper|Wärmestrahler]] ([[Glühlampe]]), [[Gasentladung]] ([[Neonröhre]]), [[Farbstofflaser|Farbstoff-]] und andere [[Laser]], [[Synchrotron]]
|rowspan="6"|[[Schwarzer Körper|Wärmestrahler]] ([[Glühlampe]]), [[Gasentladung]] ([[Neonröhre]]), [[Farbstofflaser|Farbstoff-]] und andere [[Laser]], [[Synchrotron]], Leuchtdiode
----Anregung von [[Valenzelektronen]]
----Anregung von [[Valenzelektronen]]
|rowspan="6"|[[DVD]], [[Laserpointer]],<br />Rot, Grün: [[Lasernivellier]],<br />[[Beleuchtung]],<br />[[Colorimetrie]],<br />[[Fotometrie]],<br />Rot, Gelb, Grün: [[Lichtzeichenanlage]],<br />Violett: [[Blu-ray Disc]]
|rowspan="6"|[[DVD]], [[Laserpointer]], Datenübertragung ([[Lichtwellenleiter]])<br />Rot, Grün: [[Lasernivellier]],<br />[[Beleuchtung]],<br />[[Colorimetrie]],<br />[[Fotometrie]],<br />Rot, Gelb, Grün: [[Lichtzeichenanlage]],<br />Violett: [[Blu-ray Disc]]
|----- style="vertical-align:top;"
|----- style="vertical-align:top;"
| ''[[Orange (Farbe)|Orange]]''
| ''[[Orange (Farbe)|Orange]]''
Zeile 175: Zeile 174:
| 468&nbsp;THz
| 468&nbsp;THz
| 500&nbsp;THz
| 500&nbsp;THz
| 1,95–2,06&nbsp;eV
| 1,93–2,06&nbsp;eV
|----- style="vertical-align:top;"
|----- style="vertical-align:top;"
| ''[[Gelb]]''
| ''[[Gelb]]''
Zeile 203: Zeile 202:
| 697&nbsp;THz
| 697&nbsp;THz
| 789&nbsp;THz
| 789&nbsp;THz
| &gt;&nbsp;4,6&nbsp;×&nbsp;10<sup>−19</sup>&nbsp;J<br />&gt;&nbsp;2,9&nbsp;eV
| 2,88–3,26&nbsp;eV
|----- style="vertical-align:top"
|----- style="vertical-align:top"
| style="vertical-align:middle;" align=left rowspan=3|'''[[Ultraviolettstrahlung|UV-Strahlen]]'''
| style="vertical-align:middle;" align=left rowspan=5|'''[[Ultraviolettstrahlung|UV-Strahlen]]'''<ref name="5031-7">Deutsches Institut für Normung (Hrsg.): ''Strahlungsphysik im optischen Bereich und Lichttechnik; Benennung der Wellenlängenbereiche.'' DIN 5031 Teil 7, Januar 1984.</ref>
| ''schwache [[Ultraviolettstrahlung|UV-Strahlen]]''
| ''Nahes UV'' („[[Schwarzlicht]]“)
| 200&nbsp;nm
| 315&nbsp;nm
| 380&nbsp;nm
| 380&nbsp;nm
| 789&nbsp;THz
| 789&nbsp;THz
| 1500&nbsp;THz<br />1,5&nbsp;PHz
| 952&nbsp;THz
| &gt;&nbsp;5,2&nbsp;×&nbsp;10<sup>−19</sup>&nbsp;J<br />&gt;&nbsp;3,3&nbsp;eV
| 3,26–3,94&nbsp;eV
| [[Gasentladung]], [[Synchrotron]], [[Excimerlaser]]
|rowspan="3"| [[Gasentladung]], [[Synchrotron]], [[Excimerlaser]], Leuchtdiode
| Schwarzlicht [[Fluoreszenz]], [[Phosphoreszenz]], [[Banknote]]nprüfung, [[Fotolithografie (Halbleitertechnik)|Fotolithografie]], [[Desinfektion]], [[UV-Licht]], [[Photoelektronenspektroskopie|Spektroskopie]]
|rowspan="3"| Schwarzlicht [[Fluoreszenz]], [[Phosphoreszenz]], [[Banknote]]nprüfung, [[Fotolithografie (Halbleitertechnik)|Fotolithografie]], [[Desinfektion]], [[UV-Licht]], [[Photoelektronenspektroskopie|Spektroskopie]]
|----- style="vertical-align:top;"
| ''Mittleres UV'' („[[Carl Dorno|Dorno]]-Strahlung“)
| 280&nbsp;nm
| 315&nbsp;nm
| 952&nbsp;THz
| 1071&nbsp;THz<br />1&nbsp;PHz
| 3,94–4,43&nbsp;eV
|----- style="vertical-align:top;"
| ''Fernes UV''
| 200&nbsp;nm
| 280&nbsp;nm
| 1&nbsp;PHz
| 1,5&nbsp;PHz
| 4,43–6,2&nbsp;eV
|----- style="vertical-align:top;"
|----- style="vertical-align:top;"
| ''Starke [[Ultraviolettstrahlung|UV-Strahlen]]''
| ''[[Vakuum-UV]]''
| 50&nbsp;nm
| 100&nbsp;nm
| 200&nbsp;nm
| 200&nbsp;nm
| 1,5&nbsp;PHz
| 1,5&nbsp;PHz
| 6&nbsp;PHz
| 3&nbsp;PHz
| &gt;&nbsp;9,9&nbsp;×&nbsp;10<sup>−19</sup>&nbsp;J<br />&gt;&nbsp;6,2&nbsp;eV
| &gt;&nbsp;9,9&nbsp;·&nbsp;10<sup>−19</sup>&nbsp;J<br />6,2–12&nbsp;eV
| [[Gasentladung]], [[Synchrotron]], [[Excimerlaser]]
|rowspan="2"| [[XUV-Röhre]], [[Synchrotron]], [[Nanoplasma]]
| &nbsp;
|rowspan="2"| [[EUV-Lithografie]], [[Röntgenmikroskopie]], [[Nanoskopie]]
|----- style="vertical-align:top;"
|----- style="vertical-align:top;"
| ''[[Extrem ultraviolette Strahlung|XUV]]''
| ''[[Extremes UV|EUV]]''
| 1&nbsp;nm
| 10&nbsp;nm
| 50&nbsp;nm
| 121&nbsp;nm
| 6&nbsp;PHz
| 2,5&nbsp;PHz
| 300&nbsp;PHz
| 30&nbsp;PHz
| &gt;5,0&nbsp;×&nbsp;10<sup>−18</sup>&nbsp;J<br />
| &gt;5,0&nbsp;·&nbsp;10<sup>−18</sup>&nbsp;J<br />
20–1000&nbsp;eV
10,2–120&nbsp;eV
| [[XUV-Röhre]], [[Synchrotron]], [[Nanoplasma]]
| [[EUV-Lithografie]], [[Röntgenmikroskopie]], [[Nanoskopie]]
|----- style="vertical-align:top;"
|----- style="vertical-align:top;"
| style="vertical-align:middle;" align=left colspan=2|'''[[Röntgenstrahlung|Röntgenstrahlen]]'''
| style="vertical-align:middle;" align=left colspan=2|'''[[Röntgenstrahlung|Röntgenstrahlen]]'''
| 10&nbsp;pm
| 10&nbsp;pm
| 1&nbsp;nm
| 10&nbsp;nm
| 300&nbsp;PHz
| 30&nbsp;PHz
| 30&nbsp;EHz
| 30&nbsp;EHz
| &gt;&nbsp;2,0&nbsp;×&nbsp;10<sup>−16</sup>&nbsp;J<br />&gt;&nbsp;1&nbsp;keV
| &gt;&nbsp;2,0&nbsp;·&nbsp;10<sup>−16</sup>&nbsp;J<br />&gt;&nbsp;120&nbsp;eV
| [[Röntgenröhre]], [[Synchrotron]]
| [[Röntgenröhre]], [[Synchrotron]]
----
----
Zeile 246: Zeile 257:
|----- style="vertical-align:top;"
|----- style="vertical-align:top;"
| style="vertical-align:middle;" align=left colspan=2|'''[[Gammastrahlung|Gammastrahlen]]'''
| style="vertical-align:middle;" align=left colspan=2|'''[[Gammastrahlung|Gammastrahlen]]'''
|
|> 0
| 10&nbsp;pm
| 10&nbsp;pm
| 30&nbsp;EHz
| 30&nbsp;EHz
|
|
| &gt;&nbsp;2,0&nbsp;×&nbsp;10<sup>−14</sup>&nbsp;J<br />&gt;&nbsp;120&nbsp;keV
| &gt;&nbsp;2,0&nbsp;·&nbsp;10<sup>−14</sup>&nbsp;J<br />&gt;&nbsp;120&nbsp;keV
| [[Radioaktivität]], [[Annihilation]]
| [[Radioaktivität]], [[Annihilation]]
----[[Mößbauerspektroskopie|Anregung von Kernzuständen]]
----[[Mößbauerspektroskopie|Anregung von Kernzuständen]]
Zeile 258: Zeile 269:
== Siehe auch ==
== Siehe auch ==
* [[Frequenzband]]
* [[Frequenzband]]
* [[Wasserfenster]]


== Literatur ==
== Literatur ==
Zeile 266: Zeile 278:
* [http://unihedron.com/projects/spectrum/downloads/spectrum_20090210.pdf Poster "Electromagnetic Radiation Spectrum"] (PDF, englisch; 992&nbsp;kB)
* [http://unihedron.com/projects/spectrum/downloads/spectrum_20090210.pdf Poster "Electromagnetic Radiation Spectrum"] (PDF, englisch; 992&nbsp;kB)
* [http://www.weltderphysik.de/gebiete/atome/elektromagnetisches-spektrum/ Das Elektromagnetische Spektrum] auf Welt der Physik
* [http://www.weltderphysik.de/gebiete/atome/elektromagnetisches-spektrum/ Das Elektromagnetische Spektrum] auf Welt der Physik
* [http://www.solstice.de/grundl_d_tph/exp_welle/exp_welle_03.html Elektromagnetische Spektrum] Grundlagen der Teilchenphysik


== Einzelnachweise ==
== Einzelnachweise ==

Aktuelle Version vom 25. Januar 2022, 19:41 Uhr

Das elektromagnetische Spektrum – kurz EM-Spektrum und genauer elektromagnetisches Wellenspektrum genannt – 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 und 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 $ \lambda $ in eine Frequenz $ f $ erfolgt mit der Formel $ f={\frac {c}{\lambda }} $. Dabei ist $ c $ die Lichtgeschwindigkeit.

Die Bereiche des elektromagnetischen Spektrums

Übersicht elektromagnetisches Spektrum
Bezeichnung
des
Frequenzbereichs
Unter-Bezeichnung Wellenlänge Frequenz Photonen-
Energie
Erzeugung / Anregung Technischer Einsatz
von bis von bis
Niederfrequenz Extremely Low Frequency (ELF) 10 Mm 100 Mm 3 Hz 30 Hz > 2,0 · 10−33 J
  > 12 feV
Bodendipol, Antennenanlagen
Super Low Frequency (SLF) 1 Mm 10 Mm 30 Hz 300 Hz > 2,0 · 10−32 J
  > 120 feV
(ehemals) U-Boot-Kommunikation
Ultra Low Frequency (ULF) 100 km 1000 km 300 Hz
0,3 kHz
3000 Hz
3 kHz
> 2,0 · 10−31 J
  > 1,2 peV
Very Low Frequency (VLF)
Myriameterwellen
Längstwellen (SLW)
10 km 100 km 3 kHz 30 kHz > 2,0 · 10−30 J
  > 12 peV
U-Boot-Kommunikation (DHO38, ZEVS, Sanguine, SAQ), Funknavigation, Pulsuhren
Radiowellen Langwelle (LW) 1 km 10 km 30 kHz 300 kHz > 2,0 · 10−29 J
  > 120 peV
Oszillatorschaltung + Antenne Langwellenrundfunk, DCF77, Induktionskochfeld
Mittelwelle (MW) 100 m 1000 m 300 kHz 3 MHz > 2· 10−28 J
> 1,2 neV
Mittelwellenrundfunk, HF-Chirurgie, (1,7 MHz-3 MHz Grenzwelle, Kurzwellenrundfunk)
Kurzwelle (KW) 10 m 100 m 3 MHz 30 MHz > 1,1 · 10−27 J
> 12 neV
Grenzwelle, Kurzwellenrundfunk, HAARP, Diathermie, CB-Funk, RC-Modellbau
Ultrakurzwelle (UKW) 1 m 10 m 30 MHz 300 MHz > 2,0 · 10−26 J
> 120 neV
Oszillatorschaltung + Antenne Hörfunk, Fernsehen, Radar, Magnetresonanztomografie
Mikrowellen[1] Dezimeterwellen 10 cm  1 m 300 MHz 3 GHz > 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  10 cm 3 GHz 30 GHz > 2,0 · 10−24 J
 > 12 µeV
Radar, Radioastronomie, Richtfunk, Satellitenrundfunk, WLAN, 4G, 5G,
Millimeterwellen 1 mm 1 cm 30 GHz 300 GHz
0,3 THz
> 2,0 · 10−23 J
> 120 µeV
Radar, Radioastronomie, Richtfunk
Terahertzstrahlung 30 µm 3 mm 0,1 THz 10 THz > 6,6 · 10−23 J
> 0,4 meV
Synchrotron, Freie-Elektronen-Laser, elektronische Quellen Radioastronomie, Spektroskopie, Abbildungsverfahren (z. B. Körperscanner)
Infrarotstrahlung (Wärmestrahlung) Fernes Infrarot 50 µm 1 mm 300 GHz 6 THz > 2,0 · 10−22 J
> 1,2 meV
Wärmestrahler, Globar, Synchrotron
Molekülschwingungen
Infrarotspektroskopie, Raman-Spektroskopie, Infrarotastronomie
Mittleres Infrarot 3,0 µm 50 µm 6 THz 100 THz > 4,0 · 10−21 J
> 25 meV
Kohlendioxidlaser, Quantenkaskadenlaser, Globar Thermografie, Infrarotspektroskopie
Nahes Infrarot 780 nm 3,0 µm 100 THz 385 THz > 8,0 · 10−20 J
> 500 meV
Nd:YAG-Laser, Laserdiode, Leuchtdiode Fernbedienung, Datenkommunikation (IRDA), CD, Infrarotspektroskopie
Licht Rot 640 nm 780 nm 384 THz 468 THz 1,59–1,93 eV Wärmestrahler (Glühlampe), Gasentladung (Neonröhre), Farbstoff- und andere Laser, Synchrotron, Leuchtdiode
Anregung von Valenzelektronen
DVD, Laserpointer, Datenübertragung (Lichtwellenleiter)
Rot, Grün: Lasernivellier,
Beleuchtung,
Colorimetrie,
Fotometrie,
Rot, Gelb, Grün: Lichtzeichenanlage,
Violett: Blu-ray Disc
Orange 600 nm 640 nm 468 THz 500 THz 1,93–2,06 eV
Gelb 570 nm 600 nm 500 THz 526 THz 2,06–2,17 eV
Grün 490 nm 570 nm 526 THz 612 THz 2,17–2,53 eV
Blau 430 nm 490 nm 612 THz 697 THz 2,53–2,88 eV
Violett 380 nm 430 nm 697 THz 789 THz 2,88–3,26 eV
UV-Strahlen[2] Nahes UV („Schwarzlicht“) 315 nm 380 nm 789 THz 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 nm 315 nm 952 THz 1071 THz
1 PHz
3,94–4,43 eV
Fernes UV 200 nm 280 nm 1 PHz 1,5 PHz 4,43–6,2 eV
Vakuum-UV 100 nm 200 nm 1,5 PHz 3 PHz > 9,9 · 10−19 J
6,2–12 eV
XUV-Röhre, Synchrotron, Nanoplasma EUV-Lithografie, Röntgenmikroskopie, Nanoskopie
EUV 10 nm 121 nm 2,5 PHz 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, Röntgen-Strukturanalyse, Röntgenbeugung, Photoelektronenspektroskopie, Röntgenabsorptionsspektroskopie
Gammastrahlen > 0 10 pm 30 EHz > 2,0 · 10−14 J
> 120 keV
Radioaktivität, Annihilation
Anregung von Kernzuständen
medizinische Strahlentherapie, Mößbauerspektroskopie

Siehe auch

Literatur

  • DIN 5031 Teil 7: Strahlungsphysik im optischen Bereich und Lichttechnik; Benennung der Wellenlängenbereiche. Januar 1984 (IR, VIS und UV).

Weblinks

Commons: Elektromagnetisches Spektrum – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

  1. gehören nach der Definition der VO Funk, Ausgabe 2012, Artikel 1.5 auch noch zu den Radiowellen.
  2. Deutsches Institut für Normung (Hrsg.): Strahlungsphysik im optischen Bereich und Lichttechnik; Benennung der Wellenlängenbereiche. DIN 5031 Teil 7, Januar 1984.