Menu

Radioaktivität

Elektromagnetische Strahlung: Definition, Eigenschaften und Typen

Elektromagnetische Strahlung: Definition, Eigenschaften und Typen

Elektromagnetische Strahlung ist eine Störung eines elektrischen Feldes und eines magnetischen Feldes, die sich im Raum ausbreitet.

Elektromagnetische Strahlung kann sich im Vakuum wie im interplanetaren Raum, in weniger dichten Medien wie der Atmosphäre oder in Leitstrukturen wie Wellenleitern ausbreiten.

Gammastrahlung ist eine Art sehr hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung. Gammastrahlung wird im Allgemeinen durch radioaktive Elemente oder subatomare Prozesse oder durch astrophysikalische Phänomene erzeugt.

Arten elektromagnetischer Strahlung

Der Bereich aller möglichen elektromagnetischen Strahlung wird als elektromagnetisches Spektrum bezeichnet. Die verschiedenen Arten elektromagnetischer Strahlung, die ein elektromagnetisches Spektrum bilden können, sind: 

  • Radiowellen.

  • Mikrowelle.

  • Infrarotstrahlung (oder Wärmestrahlung).

  • Sichtbares Licht (oder sichtbares Spektrum).

  • ultraviolette Strahlung .

  • Röntgenstrahlen.

  • Gamma Strahlen.

Eigenschaften elektromagnetischer Strahlung

Die drei Eigenschaften, die elektromagnetische Strahlung bestimmen, sind Frequenz, elektromagnetische Wellenlänge und Polarisation.

Die Wellenlänge steht in direktem Zusammenhang mit der Frequenz über die (Gruppen-)Ausbreitungsgeschwindigkeit der Strahlung. Die Gruppenausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Strahlung im Vakuum entspricht der Lichtgeschwindigkeit, in anderen Umgebungen ist diese Geschwindigkeit geringer.

Die Hochenergiephysik befasst sich mit aggressiver elektromagnetischer Strahlung am kurzwelligen Ende des Spektrums. Nach modernen Konzepten verliert die Elektrodynamik bei hohen Energien ihre Unabhängigkeit und verbindet sich zu einer Theorie mit schwachen Wechselwirkungen und dann, bei noch höheren Energien, wie erwartet, mit allen anderen Messbereichen.

Es gibt Theorien, die sich im Detail und im Grad ihrer Allgemeingültigkeit unterscheiden, was die Modellierung und Untersuchung der Eigenschaften und Erscheinungsformen elektromagnetischer Strahlung ermöglicht. Die grundlegendste der vollständigsten und verifizierten Theorien dieser Art ist die Quantenelektrodynamik.

Einige Eigenschaften elektromagnetischer Wellen aus Sicht der Schwingungstheorie und der Konzepte der Elektrodynamik sind:

  • Das Vorhandensein von drei zueinander senkrechten Vektoren (im Vakuum): Wellenvektor, elektrischer Feldvektor E und magnetischer Feldvektor der Intensität H.

  • Elektromagnetische Wellen sind Transversalwellen, bei denen die elektrischen und magnetischen Feldkraftvektoren senkrecht zur Wellenausbreitungsrichtung schwingen. Sie unterscheiden sich jedoch erheblich von Wasserwellen und Schall darin, dass sie von einer Quelle zu einem Empfänger übertragen werden können. , sogar durch ein Vakuum .

Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit

Die Auswirkungen elektromagnetischer Strahlung auf Lebewesen hängen vor allem von zwei Hauptfaktoren ab: 

  • die Frequenz der Strahlung 

  • die Art der Strahlenexposition (Strahlungsintensität, Dauer der Exposition, exponierter Körperteil usw.)

Die Menge der absorbierten Strahlung wird in Grau gemessen, ein Grau entspricht der Absorption von einem Joule Strahlungsenergie durch ein Kilogramm Materie. Eine weitere Maßeinheit im Bereich der Kernenergie ist das Sievert.

Bei der Strahlungsfrequenz unterscheidet man üblicherweise zwischen ionisierender und nichtionisierender Strahlung.

Ionisierende Strahlung: Was ist das und welche Auswirkungen hat sie?

Bei ionisierender Strahlung handelt es sich um Strahlung, deren Frequenz hoch genug ist, um die Atome oder Moleküle der exponierten Substanzen zu ionisieren.

Diese Art von Strahlung ist in der Lage, die chemische Struktur der Substanzen, auf die sie einwirkt, zu verändern und kann langfristige biologische Auswirkungen auf Lebewesen haben. Ein Beispiel für diese Veränderung wäre die Veränderung der DNA von Zellen, die zu Krebs führen kann.

Kurioserweise erhielt Hisashi Ouchi, der Mann, der weltweit die höchste Dosis ionisierender Strahlung abbekommen hat, zwischen 10 und 20 Sievert.

Röntgen- und Gammastrahlung wären zwei Beispiele für stark ionisierende elektromagnetische Strahlung.

Nichtionisierende Strahlung: Was ist das und welche Auswirkungen hat sie?

Nichtionisierende Strahlung ist Strahlung, deren Frequenz nicht ausreicht, um exponierte Materialien zu ionisieren.

Als Beispiele für nichtionisierende Strahlung können Mikrowellen oder Radiowellen genannt werden. Diese Art von Strahlung verfügt nicht über genügend Energie, um direkt DNA-Mutationen hervorzurufen, und kann daher wahrscheinlich keine Karzinogenese auslösen, könnte aber ein Vorreiter sein.

Nichtionisierende Strahlung lässt sich hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die Gesundheit in drei große Gruppen einteilen:

  • Niederfrequente elektromagnetische Felder (ELF): Bereich 3 bis 30.000 Hz).

  • Hochfrequenz- und Mikrowellenfelder: Bereich 30 kHz – 300 GHz.

  • Optische Strahlung: vom Infrarotlicht bis zum ultravioletten Licht.

Verwendungen und Anwendungen

Generell lassen sich zwei Makrofamilien von Anwendungen unterscheiden: 

  • Informationstransport (Funkkommunikation wie Radio, Fernsehen, Mobiltelefone, künstliche Satelliten, Radar, Röntgen)

  • Transport von Energie, wie zum Beispiel der Mikrowellenherd.

Autor:
Veröffentlichungsdatum: 29. August 2019
Letzte Überarbeitung: 6. Januar 2022