Elektromagnetisches Spektrum

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 in eine Frequenz erfolgt mit der Formel . Dabei ist die Lichtgeschwindigkeit.

Die Bereiche des elektromagnetischen Spektrums

Übersicht elektromagnetisches Spektrum
Bezeichnung
des
Frequenzbereichs
Unter-BezeichnungWellenlängeFrequenzPhotonen-
Energie
Erzeugung / AnregungTechnischer Einsatz
vonbisvonbis
NiederfrequenzExtremely Low Frequency (ELF)10 Mm100 Mm3 Hz30 Hz> 2,0 · 10−33 J
  > 12 feV
Bodendipol, Antennenanlagen
Super Low Frequency (SLF)1 Mm10 Mm30 Hz300 Hz> 2,0 · 10−32 J
  > 120 feV
(ehemals) U-Boot-Kommunikation
Ultra Low Frequency (ULF)100 km1000 km300 Hz
0,3 kHz
3000 Hz
3 kHz
> 2,0 · 10−31 J
  > 1,2 peV
Very Low Frequency (VLF)
Myriameterwellen
Längstwellen (SLW)
10 km100 km3 kHz30 kHz> 2,0 · 10−30 J
  > 12 peV
U-Boot-Kommunikation (DHO38, ZEVS, Sanguine, SAQ), Funknavigation, Pulsuhren
RadiowellenLangwelle (LW)1 km10 km30 kHz300 kHz> 2,0 · 10−29 J
  > 120 peV
Oszillatorschaltung + AntenneLangwellenrundfunk, DCF77, Induktionskochfeld
Mittelwelle (MW)100 m1000 m300 kHz3 MHz> 2· 10−28 J
> 1,2 neV
Mittelwellenrundfunk, HF-Chirurgie, (1,7 MHz-3 MHz Grenzwelle, Kurzwellenrundfunk)
Kurzwelle (KW)10 m100 m3 MHz30 MHz> 1,1 · 10−27 J
> 12 neV
Grenzwelle, Kurzwellenrundfunk, HAARP, Diathermie, RC-Modellbau
Ultrakurzwelle (UKW)1 m10 m30 MHz300 MHz> 2,0 · 10−26 J
> 120 neV
Oszillatorschaltung + AntenneHörfunk, Fernsehen, Radar, Magnetresonanztomografie
Mikrowellen[1]Dezimeterwellen10 cm 1 m300 MHz3 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
Zentimeterwellen1 cm 10 cm3 GHz30 GHz> 2,0 · 10−24 J
 > 12 µeV
Radar, Radioastronomie, Richtfunk, Satellitenrundfunk, WLAN, 4G, 5G,
Millimeterwellen1 mm1 cm30 GHz300 GHz
0,3 THz
> 2,0 · 10−23 J
> 120 µeV
Radar, Radioastronomie, Richtfunk
Terahertzstrahlung30 µm3 mm0,1 THz10 THz> 6,6 · 10−23 J
> 0,4 meV
Synchrotron, Freie-Elektronen-Laser, elektronische QuellenRadioastronomie, Spektroskopie, Abbildungsverfahren
Infrarotstrahlung (Wärmestrahlung)Fernes Infrarot50 µm1 mm300 GHz6 THz> 2,0 · 10−22 J
> 1,2 meV
Wärmestrahler, Globar, Synchrotron
Molekülschwingungen
Infrarotspektroskopie, Raman-Spektroskopie, Infrarotastronomie
Mittleres Infrarot3,0 µm50 µm6 THz100 THz> 4,0 · 10−21 J
> 25 meV
Kohlendioxidlaser, Quantenkaskadenlaser, GlobarThermografie, Infrarotspektroskopie
Nahes Infrarot780 nm3,0 µm100 THz385 THz> 8,0 · 10−20 J
> 500 meV
Nd:YAG-Laser, Laserdiode, LeuchtdiodeFernbedienung, Datenkommunikation (IRDA), CD, Infrarotspektroskopie
LichtRot640 nm780 nm384 THz468 THz1,59–1,93 eVWärmestrahler (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
Orange600 nm640 nm468 THz500 THz1,93–2,06 eV
Gelb570 nm600 nm500 THz526 THz2,06–2,17 eV
Grün490 nm570 nm526 THz612 THz2,17–2,53 eV
Blau430 nm490 nm612 THz697 THz2,53–2,88 eV
Violett380 nm430 nm697 THz789 THz2,88–3,26 eV
UV-Strahlen[2]Nahes UV („Schwarzlicht“)315 nm380 nm789 THz952 THz3,26–3,94 eVGasentladung, Synchrotron, Excimerlaser, LeuchtdiodeSchwarzlicht Fluoreszenz, Phosphoreszenz, Banknotenprüfung, Fotolithografie, Desinfektion, UV-Licht, Spektroskopie
Mittleres UV („Dorno-Strahlung“)280 nm315 nm952 THz1071 THz
1 PHz
3,94–4,43 eV
Fernes UV200 nm280 nm1 PHz1,5 PHz4,43–6,2 eV
Vakuum-UV100 nm200 nm1,5 PHz3 PHz> 9,9 · 10−19 J
6,2–12 eV
XUV-Röhre, Synchrotron, NanoplasmaEUV-Lithografie, Röntgenmikroskopie, Nanoskopie
EUV10 nm121 nm2,5 PHz30 PHz>5,0 · 10−18 J

10,2–120 eV

Röntgenstrahlen10 pm10 nm30 PHz30 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> 010 pm30 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.

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