전자기파 스펙트럼: 전자기 복사의 모든 파장 영역
흑체 복사
멀리 있는 천체의 복사를 연구하면, 온도계를 가지고 가지 않아도 온도를 측정할 수 있음. 별은 흑체라고 간주한다.
온도가 높은 (열이 높은) “흑체”는 모두 많은 파장에서 빛을 방출. 에너지가 가장 높을때의 파장 λmax.
λmax 는 온도의 함수 T:
태양 복사: 다른 에너지 영역의 창문
지구 대기는 대부분 파장영역에서 불투명하다. 특별한 검출기를 사용해야만 지구 밖 우주로부터 오는 높은 에너지와 낮은 에너지의 빛을 검출할 수 있다.
태양 전자기파가 지구 대기를 통과할 때, '흑체'복사는 변하지만, 최대 세기의 파장λmax 은 변하지 않는다.
복사나 방출이 최대가 되는 파장 λmax는 온도 T와 관계가 있지만, 이 최대 파장이 꼭 가시광선이 아닐 수 있다는 것을 알고 있다.
예를 들어, 인간의 신체의 온도는 T=273+37=310K. 그렇다면 최대 파장은 λmax=9300nm
야간 투시경은 이 최대 파장 λmax/
스펙트럼의 다른 영역
별보다 훨씬 낮은 온도를 가진 물질이 있다. 예를 들어, 성간물질로 이루어진 성운
가시광선영역에서 빛을 내지는 않지만, 적외선이나 전파에서 빛을 방출한다.
복사의 방식은 물체의 내부에서 일어나는 과정과 연관이 있다. 예: 우리 은하 중심의 구체적인 모습 (The type of radiation is associated with the processes that are occurring inside the object. E.g., details in the center of our galaxy...)
적외선 복사
윌리엄 허셸 (William Hersche)은 프리즘과 온도계를 이용하여 적외선을 발견했다.
가시광선을 낼 정도로 온도가 높지 않은 따뜻한 물체의 특징이다.
이러한 복사를 강조하자면, 온도와 색은 동등한 관계로 나타낸다.
적외선의 능력
성간 먼지들은 가시광선을 흡수하지만, 적외선은 덜 흡수한다.
전파 방출
전파는 파장이 미터에서부터 킬로미터에 이른다.
보통 방송국에서 사용하는 주파수다.
우주에서도 전파가 오는데, 다른 파장에서 볼 수 없는 정보를 알 수 있다.
자외선
조안 리터(Johann Ritter)는 1801년에 UV를 발견했다.
UV 광자는 가시광선의 광자보다 더 큰 에너지를 갖는다.
UV는 유기물의 화학결합을 파괴한다.
강한 UV는 생명에 치명적이다.
UV-C 전자기파는 대기의 오존층에 의해서 제거된다.
자외선 복사
태양은 UV 복사를 방출하지만, 대부분은 지구의 상층대기에 의해 걸러진다; 생명에 유익한 양이 지표면으로 도달한다.
이 복사는 피부를 거무스름하게 한다.
오존층 두께가 작아지면, 지구는 더 많은 양의 UV를 받게 되고, 피부암이 증가할 것이다.
자외선 빛
가시광선 파장의 안드로메다 은하(허블)
자외선으로 본 안드로메다 은하(스위프트)
X-선
X-선 복사는 UV보다 에너지가 더 큼.
방사선 사진 및 기타 의료 영상 기술에 사용됨.
UV보다 더 큰 에너지
우주에서 X-선 복사는 고에너지 현상과 항성 충돌, 블랙홀의 특징
찬드라 우주 망원경의 임무는 이러한 현상이나 천체를 감지하고 모니터링 하는 것
감마선
가장 강한 에너지 복사
지구에서는 대부분 방사성원소에 의해서 방출됨
X-선과 마찬가지로 감마선도 의학, 영상 검사, 암과 같은 질병을 치료하는 치료법에 사용
■ 감마선의 격렬한 분출은 하늘에서 가끔 나타난다.
■ 몇 초 지속되는 것부터 수시간 지속되는 것까지 다양하다. 어떤 천체가 이 복사를 내는지 정확한 위치를 파악하는 것이 문제다.
■ 천문학자들은 쌍성의 충돌과 관련 있을 것이라 여기며, 그 결과 블랙홀이 생성될 수 있다.
의학에서 EM 방사선의 사용
라디오 파의 사용
자기 공명, 연한 조직 진단
X-선의 사용
방사선 사진 및 컴퓨터 단층촬영(CAT 스캔)
감마선의 사용
암과 같은 질병을 치료하기 위한 영상 검사. 양전자 방출 단층 촬영(PET 스캔)
MRI Human heart
MRI Normal knee
X-ray
CAT Normal knee