A különféle elektromágneses hullámokat jellemezhetjük az \(f\) frekvenciájukkal és a \(\lambda\) hullámhosszukkal. Mivel a kettő szorzata a terjedési sebesség:
\[c=\lambda \cdot f\]
ezért a frakvencia és a hullámhossz fordított arányosságban vannak egymásal. Ha egy hullámhossz tengelyen ábrázoljuk a különféle elektromágneses hullámokat, akkor egy ellentétes irányú frekvencia-tengelyt is rajzolhatunk mellé (alá, fölé), amin bemutathatjuk a tartományokat:
A határok természetesen nem élesek, inkább önkényesen van kijelölve egy-egy (kerek) szám, amit határnak tekintünk. Nézzük a hullámfajtákat részletesen:
Rádióhullám
Nagyjából az alábbi tartományt hívjuk rádióhullámoknak:
| rádióhullámok | |
| hullámhossz | \(\lambda>1\ \mathrm{m}\) |
| frekvencia | \(f<300\ \mathrm{MHz}\) |
Még ezen belül is eltérő terjedési tulajdonságú hullámfajták vannak: a nagyobb hullámhosszúságú ún. "hosszúhullámok" (LW, long-wave) az elhajlás (diffrakció) jelensége miatt például hegyek, dombok mögött is jól vehetők, míg a rövidebb hullámok már kevésbé, az ultrarövid-hullámok (magyarul URH, angolul VHF, very high frequency) pedig lényegében már csak akkor vehetők jól, ha az adó és a vevő között nincs domborzati tárgy. A redaok egy kis része is rádióhullámmal működik.
Mikrohullám
Nagyjából az alábbi tartományt hívjuk mikrohullámoknak (MW, microwave):
| mikrohullámok | |
| hullámhossz | \(1\ \mathrm{mm}<\lambda<1\ \mathrm{m}\) |
| frekvencia | \(300\ \mathrm{MHz} |
Mikrohullámot használ a legtöbb radar, a mobiltelefonok, a wifi, a bluetooth és a mikrosütő (\(2485\ \mathrm{MHz}\)) és a földi sugárzású digitális TV-adások is.
Infravörös
Nagyjából az alábbi tartományt hívjuk infravörös (IR, infrared) tartománynak:
| infravörös sugárzások | |
| hullámhossz | \(700\ \mathrm{nm}<\lambda<1\ \mathrm{mm}\) |
| frekvencia | \(300\ \mathrm{GHz} |
Az emberi szem számára láthatatlan infravörös sugárzást bocsátanak ki hőmérsékleti sugárzásként a hideg, langyos és meleg testek (csak kb. \(600\ {}^\circ C\) felett lesz a hőmérsékleti sugárzásban látható fény is, addig csak kisebb frekvenciájú sugárzások). Infravörös sugarakat bocsátank ki a távirányítók, ahol nem látható fényű (piros, zöld, kék) LEDtalálható, hanem infra LED.
Látható tartomány (fény)
Nagyjából az alábbi tartományt hívjuk látható tartománynak (VL, visible light):
| (látható) fény | |
| hullámhossz | \(400\ \mathrm{nm}<\lambda<700\ \mathrm{nm}\) |
| frekvencia | \(430\ \mathrm{THz} |
| fotonenergia | \(1,8\ \mathrm{eV} |
Az elektromágneses spektrum azon része, amire az emberi szem érzékeny. Ebbe tartoznak az ún. tiszta színek:
Amely színek nem találhatók meg a látható tartományban (például rózsaszín, barna), azok mind kevert színek, vagyis több különböző frekvenciájú fényből állnak össze.
Ultraibolya
Nagyjából az alábbi tartományt hívjuk ultraibolya tartománynak (ibolyán túli, UV, ultra violet):
| ultraibolya sugárzások | |
| hullámhossz | \(10\ \mathrm{nm}<\lambda<400\ \mathrm{nm}\) |
| fotonenergia | \(3\ \mathrm{eV} |
Az UV tartományon belül szokás tovább tartományokat külön venni:
| ultraibolya sugárzások | |
| UV-A | \(315\ \mathrm{nm}<\lambda<400\ \mathrm{nm}\) |
| UV-B | \(280\ \mathrm{nm}<\lambda<315\ \mathrm{nm}\) |
| UV-C | \(200\ \mathrm{nm}<\lambda<280\ \mathrm{nm}\) |
Az UV-A tartomány fotonenergiája még nem képes a DNS-ünkben a kötéseket megbontani, így rákkeltő hatása nincs, de a bőr mélyebb rétegeibe hatolva káros hatású (öregíti a bőrt).
Az UV-B tartomány fotonjai már olyan nagy energiájúak, hogy a DNS-beli kötéseket képesek felszakítani, így a bőrrák kialakulásáért az erős UV-B sugárzás felelős. Egyébként a bőrünk barnulása is az UV-B hatására következik be, emiatt nem lehet a szobába, az ablak mögött lebarnulni, és emiatt kell a szoláriumban UV-B-sugárzásnak lennie. Továbbá UV-B sugárzás szükségs a D-vitamin termeléshez is.
Az UV-C tartomány a földfelszínt nem éri, mert a Napból jövő UV-C-t a légkör kiszűri. A higanygőz lámpákban elsősorban \(254\ \mathrm{nm}\)-es hullámhosszúságú UV-C sugárzás keletkezik. Ha ezt kvarcüveg búrába hozzuk létre az átengedi (míg a normál üveg elnyeli), így keletkezik a kvarclámpa, mely erősen károsítja az örökítőanyagot, ezért mikroorganizmusok elpusztítására, sterilizálásra használják.
Röntgen
Nagyjából az alábbi tartományt hívjuk röntgentartománynak (Rtg; angol nyelvterületen x-ray):
| röntgensugárzások | |
| hullámhossz | \(100\ \mathrm{pm}<\lambda<10\ \mathrm{nm}\) |
| fotonenergia | \(100\ \mathrm{eV} |
A röntgensugartak fotonjai már olyan nagy energiájúak, hogy sok ezer kémiai kötést képesek széttépni. A röntgengépekben \(30-200\ \mathrm{kV}\) feszültéggel felgyorsított elektronok csapódnak az anód volfrám fémtömbjébe, tehát a Rtg-sugárzás nagy rendszámú elemek elektronfelhőjében keletkezik. A röntgensugárzás több módon adja le az energiáját, amikor anyagon halad át. Ezek közül a fotoeffektusnak a valószínűsége \(Z^n\)-nel arányos, ahol \(Z\) az elnyelő anyag rendszáma, \(n\) pedig egy 4-5 körüli (sok mindentől függő) szám, ezért a röntgensugárzás a relatíve nagy (20-as) rendszámú \(Ca\)-ot tartalmazó csontokban sokkal erősebb nyelődik el, mint a lágy szövetekben, amik ugyanis elsöpró részben kicsi rendszámú elemekből épülnek fel (hidrogén, szén, oxigén, nitrogén).
A képen jól látszik, hogy a csontok kalciumtartalmánál még nagyobb rendszámú kémiai elemből (platinából) készült rögzítőcsavarok még erősebben elnyelik a röntgensugárzást. Nagyobb mennyiségű röntgensugérzás már károsítja az élő szöveteket, ami ellen nagy rendszámú (a Rtg-sugarakat jól elnyelő) anyagból készült réteggel védekezhetünk (ólomköpeny, ólomtéglákból épített fal). Röntgensugarakat használnak a CT-gépek (computer tomográf) és kristályos anyagok szerkezetvizsgálataiban is.
Gamma
Nagyjából az alábbi tartományt hívjuk gamma-tartománynak (\(\gamma\)):
| gammasugárzások | |
| hullámhossz | \(1\ \mathrm{pm}<\lambda<100\ \mathrm{pm}\) |
| fotonenergia | \(100\ \mathrm{keV} |
A gamma fotonok atommagreakciókban keletkeznek, és magreakciók kiváltására is alkalmasak, emellett anyagban haladva az elektronokkal is kölcsönhatnak (a kémiai kötéseket felszakítják, ionizálnak), így az élő szöveteket károsítják. Elnyolő (abszorben) ólomfalréteggel védekezhetünk a sugárzása ellen.
Végezetül egy nagy, összefoglaló ábra:
