На первый взгляд может показаться, что электромагнитное излучение — это лишь видимый свет. Но так ли это? Чтобы разобраться, начнем с самого знакомого нам явления — света.
Мы видим свет в разных цветах: красном, желтом, зеленом, синем, фиолетовом и других. Почему так происходит? Ответ кроется в природе света. Он представляет собой спектр, то есть совокупность разных цветов.
Если заглянуть вглубь материи — на уровень атомов, — можно увидеть следующую картину. Вокруг ядра атома вращаются электроны, занимая определенные орбитали. В стабильном состоянии атом не излучает энергию. Однако при попадании в него другой частицы атом переходит в возбужденное состояние: электрон перемещается на более удаленную от ядра орбиталь. Стремясь вернуться в исходное состояние, электрон опускается на прежнюю орбиту и при этом выделяет энергию — именно она и воспринимается нами как свет.
Почему же свет имеет разные цвета? Всё зависит от особенностей атомов и положения электронов на орбиталях. При взаимодействии различных частиц с разными атомами высвобождается энергия разной длины волны — отсюда и многообразие цветов.
Но что представляет собой эта энергия? На первый взгляд кажется логичным считать ее частицей, которая отражается от предметов и попадает в глаз. Однако на квантовом уровне всё сложнее. Это подтверждает знаменитый эксперимент с двумя щелями: свет пропускали через стену с двумя прорезями и, думая, что свет состоит из частиц, ожидали увидеть на экране две светлые полосы. Вместо этого наблюдалась интерференционная картина — несколько полос, — что доказывает волновую природу света. Свет проявляет себя как электромагнитная волна.
Таким образом, разные цвета — это электромагнитные волны разной длины. Например, красный цвет имеет самую большую длину волны (примерно 650−700 нм), а фиолетовый — самую короткую (около 380−400 нм).
Существуют и волны, длины которых выходят за пределы видимого спектра:
— более длинные, чем у красного света: инфракрасное излучение, микроволны, радиоволны. С последними двумя мы сталкиваемся ежедневно — в микроволновых печах и радиоприемниках;
— более короткие, чем у фиолетового: ультрафиолетовое излучение (от него защищают кремы для загара), рентгеновские лучи и гамма‑излучение. Последние два вида относятся к радиоактивному излучению, потенциально опасному для здоровья. Поэтому при рентгене используют специальную защитную одежду и проводят процедуру в изолированных помещениях.
Итак, электромагнитное излучение — это форма энергии, распространяющаяся в пространстве в виде волн. Его можно представить как непрерывный спектр, включающий как видимый свет, так и невидимые для человека диапазоны.
А теперь про новые исследования и новые горизонты, связанные с терагерцовым излучением, заслуживающим особого внимания.
Терагерцовое излучение (Т‑лучи) — перспективное направление в современной науке и технологиях. Этот вид электромагнитного излучения обладает уникальными свойствами:
— безвреден для человека (в отличие от ионизирующего излучения);
— проникает сквозь многие материалы (дерево, пластик, керамику);
— не проходит через металлы и эффективно поглощается водой.
Интерес к Т‑лучам начал расти в 1960–1970‑х годах, когда были созданы первые источники и детекторы этих волн. Сегодня это направление переживает бурный рост, открывая возможности в самых разных областях — от медицины и безопасности до телекоммуникаций и материаловедения.
Как генерируются Т‑лучи? Процесс выглядит следующим образом:
- Луч лазера падает под углом на катод и выбивает из него электроны.
- Электроны попадают в вакуум и ускоряются под действием внешнего электрического поля.
- Анод, к которому движутся электроны, прозрачен для света, но поглощает электроны.
- В результате возникает генерация электромагнитного импульса — терагерцового излучения.
Терагерцовое излучение открывает новые горизонты для научных исследований и технологических инноваций, обещая революционные прорывы в ближайшем будущем.
Литература:
- Будущее электроники уже сегодня в МФТИ: фотодиод сгенерировал Т-лучи. — Текст: электронный // Хабр: [сайт]. — URL: https://habr.com/ru/articles/940656/ (дата обращения: 20.11.2025).
