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Elektromagnetisches Spektrum

Das elektromagnetische Spektrum beschreibt die verschiedenen Arten elektromagnetischer Wellen, wobei in diesem speziellen Zusammenhang auch vom elektromagnetischen Wellenspektrum gesprochen wird.

Das elektromagnetische Wellenspektrum

Geordnet nach der Wellenlänge, befinden sich an dem einen Ende des Spektrums die Radiowellen, deren Wellenlängen von wenigen Zentimetern bis zu vielen Kilometern reichen. Am anderen Ende des Spektrums sind die sehr kurzwelligen und damit energiereichen Gammastrahlen, deren Wellenlänge bis in atomare Größenordnungen reicht.

Die Umrechnung von der Wellenlänge in eine Frequenz erfolgt mit der einfachen Formel Frequenz also Lichtgeschwindigkeit geteilt durch die Wellenlänge.

Laut Quantenmechanik kann Licht auch als ein Strom von Teilchen beschrieben werden, den Photonen, deren Energie gemäß der Formel von der jeweiligen Frequenz abhängt. Hierbei ist das plancksche Wirkungsquantum. Diese Energie ist in der SI-Einheit Joule sowie, der oftmals einfacheren Zahlen wegen, in der Einheit Elektronenvolt eV angegeben. Ob man zur physikalischen Erklärung eines Phänomens das Wellenmodell oder das Teilchenmodell heranziehen soll, wird im Beitrag Elektromagnetische Welle anhand von Beispielen gezeigt.


Bezeichnung Wellenlänge Frequenz Photonen-Energie Erzeugung / Anregung Technischer Einsatz
Niederfrequenz Längstwellen   (VLF, ULF, ELF, SLF) > 10 km < 30 kHz < 2,0 · 10−29 J   < 120 peV Bodendipol, Antennenanlagen U-Boot-Kommunikation (DHO38, ZEVS, Sanguine, SAQ), Funknavigation
Radiowellen < 10 km > 30 kHz   elektr. Schwingkreis + Antenne  
Langwelle (LW) < 10 km > 30 kHz > 2,0 · 10−29 J   > 120 peV   Langwellenrundfunk
Mittelwelle (MW) < 650 m > 650 kHz > 4,3 · 10−28 J
> 2,7 neV
  Mittelwellenrundfunk
Kurzwelle (KW) < 180 m > 1,7 MHz > 1,1 · 10−27 J
> 6,9 neV
  Kurzwellenrundfunk, HAARP
Ultrakurzwelle (UKW) < 10 m > 30 MHz > 2,0 · 10−26 J
> 120 neV
Anregung von Kernspinresonanz Hörfunk, Fernsehen, Radar, Magnetresonanztomografie
Mikrowellen 1 mm – 1 m 300 MHz – 300 GHz >2,0 · 10−25 J
> 1,2 µeV
Magnetron, Klystron, Maser, kosmische Hintergrundstrahlung

Anregung von Elektronenspinresonanz, Molekülrotationen

Radar
Dezimeterwellen 10 cm – 1 m 300 MHz – 3 GHz > 2,0 · 10−25 J
> 1,2 µeV
Anregung von Kernspinresonanz Magnetresonanztomografie, Mobilfunk, Fernsehen, Mikrowellenherd, WLAN, Bluetooth, GPS
Zentimeterwellen 1 cm – 10 cm 3 – 30 GHz > 2,0 · 10−24 J
 > 12 µeV
  Radioastronomie, Richtfunk, Satellitenfernsehen, WLAN
Millimeterwellen 1 mm – 1 cm 30 – 300 GHz > 2,0 · 10−23 J
> 120 µeV
  Radioastronomie, Richtfunk
Terahertzstrahlung 30 µm – 3 mm 0,1 THz – 10 THz > 6,6 · 10−23 J
> 0,4 meV
Synchrotron, Freie-Elektronen-Laser Radioastronomie, Spektroskopie, Abbildungsverfahren, Sicherheitstechnik
Infrarotstrahlung (Wärmestrahlung) 780 nm – 1,0 mm > 300 GHz   Wärmestrahler, Synchrotron
Molekülschwingungen
IR-Spektrometer, Infrarotastronomie
Fernes Infrarot 50 µm – 1,0 mm > 300 GHz > 2,0 · 10−22 J
> 1,2 meV
   
Mittleres Infrarot 2,5 µm – 50 µm > 6,00 THz > 4,0 · 10−21 J
> 25 meV
Kohlendioxidlaser, Thermografie  
Nahes Infrarot 780 nm – 2,5 µm > 120 THz > 8,0 · 10−20 J
> 500 meV
Nd:YAG-Laser, Laserdiode Fernbedienung, Datenkommunikation (IRDA), CD
Licht 380 nm – 780 nm > 384 THz > 2,6 · 10−19 J
> 1,6 eV
Wärmestrahler (Glühbirne), Gasentladung (Neonröhre), Farbstoff- und andere Laser, Synchrotron
Anregung von Valenzelektronen
Beleuchtung, Colorimetrie, Fotometrie
Rot 640 nm – 780 nm 384 – 468 THz     DVD, Laserpointer, Lichtzeichenanlage, Lasernivellier
Orange 600 nm – 640 nm 468 – 500 THz      
Gelb 570 nm – 600 nm 500 – 526 THz     Lichtzeichenanlage
Grün 490 nm – 570 nm 526 – 612 THz     Lichtzeichenanlage, Lasernivellier
Blau 430 nm – 490 nm 612 – 697 THz      
Violett 380 nm – 430 nm 697 – 789 THz     Blu-ray Disc
UV-Strahlen 1 nm – 380 nm > 789 THz > 5,2 · 10−19 J
> 3,3 eV
  Desinfektion, UV-Licht, Spektroskopie
schwache UV-Strahlen 200 nm – 380 nm > 789 THz > 5,2 · 10−19 J
> 3,3 eV
Gasentladung, Synchrotron, Excimerlaser Schwarzlicht Fluoreszenz, Phosphoreszenz, Banknotenprüfung, Fotolithografie
Starke UV-Strahlen 50 nm – 200 nm > 1,5 PHz > 9,9 · 10−19 J
> 6,2 eV
Gasentladung, Synchrotron, Excimerlaser  
XUV 1 – 50 nm 6 PHz – 300 PHz 2,0 · 10−16 – 5,0 · 10−18 J

20 – 1000 eV

XUV-Röhre, Synchrotron EUV-Lithografie, Röntgenmikroskopie, Nanoskopie
Röntgenstrahlen 10 pm – 1 nm > 300 PHz > 2,0 · 10−16 J
> 1 keV
Röntgenröhre

Anregung von inneren Elektronen, Auger-Elektronen

medizinische Diagnostik, Sicherheitstechnik, Röntgen-Strukturanalyse, Röntgenbeugung, Spektroskopie
Gammastrahlen < 10 pm > 30 EHz > 2,0 · 10−14 J
> 120 keV
Radioaktivität, Annihilation
Anregung von Kernzuständen
 

Siehe auch