전자기 스펙트럼

전자기 스펙트럼은 전자기 복사의 주파수 범위 (스펙트럼)와 각각의 파장 및 광자 에너지입니다.

전자기 스펙트럼은 1 헤르츠 이하에서 1025 헤르츠 이상의 주파수 범위의 전자기파를 포함하며 수천 킬로미터에서 원자핵 크기의 분율까지의 파장에 해당합니다. 이 주파수 범위는 개별 대역으로 나누어지고 각 주파수 대역 내의 전자기파는 다른 이름으로 불립니다. 스펙트럼의 저주파 (장파장)에서 시작하여 고주파 (단파장)에서 전파, 전자파, 적외선, 가시 광선, 자외선, X 선 및 감마선이 시작됩니다. 이 밴드 각각의 전자기파는 생산 방식, 물질과의 상호 작용 방식 및 실제 적용과 같은 특성이 다릅니다. 긴 파장의 한계는 우주 자체의 크기이지만 짧은 파장 한계는 플랑크 길이 근처에 있다고 생각됩니다. 감마선, X 선 및 높은 자외선은 광자가 원자를 이온화하여 화학 반응을 유발할만큼 충분한 에너지를 가지고 있기 때문에 전리 방사선으로 분류됩니다. 이 광선에 노출되면 건강 상 위험 할 수 있으며 방사선 질환, DNA 손상 및 암을 유발할 수 있습니다. 가시 광선 파장 이하의 방사선은 이러한 효과를 일으키지 않기 때문에 비이 온성 방사선이라고합니다.

위의 대부분의 주파수 대역에서 분광법이라는 기술을 사용하여 서로 다른 주파수의 파동을 물리적으로 분리하여 구성 주파수를 나타내는 스펙트럼을 생성 할 수 있습니다. 분광학은 전자파와 물질의 상호 작용을 연구하는 데 사용됩니다. 다른 기술적 인 용도는 전자기 방사 아래에 설명되어 있습니다.

전자기 스펙트럼 발견의 역사
대부분의 역사에서 가시 광선은 전자기 스펙트럼의 유일한 알려진 부분이었습니다. 고대 그리스인들은 빛이 직선으로 여행하고 반사와 굴절을 포함하여 그 속성의 일부를 연구했다. 빛의 연구는 계속되었고, 16 세기와 17 세기 동안 충돌하는 이론은 빛을 물결 또는 입자로 간주했습니다.

가시 광선 이외의 전자기 방사선의 최초 발견은 William Herschel이 적외선을 발견 한 1800 년에 나왔습니다. 그는 프리즘으로 빛을 나눠서 온도계를 움직여 다양한 색 온도를 연구했습니다. 그는 최고 기온이 붉은 색을 넘었다 고 알아 챘다. 그는이 온도 변화가 보이지 않는 광선의 한 종류 인 “칼로리 광선”때문이라고 이론화했다.

내년에 요한 리터 (Johann Ritter)는 스펙트럼의 다른 끝에서 “화학 광선 (chemical rays)”(특정 화학 반응을 일으킨 보이지 않는 광선)을 발견했다. 이들은 가시적 인 보라색 광선과 비슷하게 행동했지만 스펙트럼에서 그 이상이었다. 그들은 나중에 자외선으로 바뀌었다.

전자기 방사는 1845 년에 처음으로 전자기학과 관련이있었습니다. 마이클 패러데이 (Michael Faraday)는 투명 물질을 통과하는 빛의 편광이 자기장에 반응한다는 사실을 알아 냈습니다 (패러데이 효과 참조). 1860 년대 James Maxwell은 전자기장에 대한 4 개의 편미분 방정식을 개발했습니다. 이 방정식 중 두 개는 현장에서 파도의 가능성과 행동을 예측했습니다. 이러한 이론적 인 파동의 속도를 분석 한 맥스웰은 그들이 알려진 빛의 속도와 비슷한 속도로 여행해야한다는 것을 깨달았다. 이 놀라운 우연의 일치로 Maxwell은 빛 자체가 전자기파의 일종이라는 추측을하게되었습니다.

맥스웰의 방정식은 전자기파의 무한 수의 주파수를 예측했으며 모두 빛의 속도로 이동했다. 이것은 전체 전자기 스펙트럼의 존재를 나타내는 첫 번째 지표였습니다.

맥스웰의 예측 된 파동은 적외선과 비교할 때 매우 낮은 주파수의 파동을 포함했다. 이는 이론적으로 특정 유형의 일반 전기 회로에서 전하를 진동시켜 생성 될 수있다. 맥스웰의 방정식을 증명하고 저주파 전자기파를 탐지하려고 시도한 1886 년에 물리학자인 하인리히 허츠 (Heinrich Hertz)는 지금 전파라고 불리는 것을 생성하고 탐지하는 장치를 만들었습니다. Hertz는 파동을 발견하고 (빛의 파장을 측정하고 주파수를 곱하여) 빛의 속도로 여행했다고 추측 할 수있었습니다. 헤르츠 (Hertz)는 또한 새로운 방사선이 빛과 동일한 방식으로 다양한 유전체 매체에 의해 반사되고 굴절 될 수 있음을 입증했습니다. 예를 들어, Hertz는 나무 수 지로 만든 렌즈를 사용하여 파도를 집중시킬 수있었습니다. 나중의 실험에서 Hertz는 마이크로파의 특성을 유사하게 생성하고 측정했습니다. 이러한 새로운 형태의 파동은 무선 전신 및 무선과 같은 발명품의 길을 열었습니다.

1895 년에 Wilhelm Röntgen은 진공관에 고전압을 가한 실험에서 방출 된 새로운 유형의 방사선에 주목했습니다. 그는이 방사선을 엑스레이라고 부르며 인체의 일부를 통과 할 수 있지만 뼈와 같은 더 밀도가 높은 물질에 의해 반사되거나 멈추는 것을 발견했습니다. 오래 전에 의학 분야에서 많은 용도가 발견되었습니다.

전자기 스펙트럼의 마지막 부분은 감마선의 발견으로 채워졌습니다. 1900 년에 Paul Villard는 라듐의 방사능 방출에 대해 연구하고 있었는데, 그 이유는 그가 알려진 알파와 베타 입자와 유사한 입자들로 구성된 새로운 유형의 방사선을 발견했을 때 그 어느 것보다 훨씬 더 관통하는 힘을 가지고 있었기 때문입니다. 그러나 1910 년에 영국의 물리학자인 William Henry Bragg은 감마선이 입자가 아닌 전자기 복사임을 보여 주었으며 1914 년에 Ernest Rutherford (누가 1903 년 감마선이라고 명명했는지는 그들이 알파와 베타 입자와 근본적으로 다르다는 것을 깨달았습니다 )와 에드워드 안드레 이드 (Edward Andrade)는 파장을 측정하여 감마선이 엑스선과 비슷하지만 파장이 짧고 주파수가 높다는 것을 발견했습니다.

스펙트럼의 범위
전자기파는 일반적으로 주파수 f, 파장 λ 또는 광자 에너지의 세 가지 물리적 특성 중 하나로 기술됩니다. 천문학에서 관찰되는 주파수는 2.4 × 1023Hz (1 GeV 감마선)에서 이온화 된 성간 매개체 (~ 1 kHz). 파장은 파 주파수에 반비례하기 때문에 감마선은 원자 크기의 분수 인 매우 짧은 파장을 가지지 만 스펙트럼 반대편의 파장은 우주만큼 길 수 있습니다. 광자 에너지는 파 주파수에 직접 비례하므로 감마선 광자는 가장 높은 에너지 (약 10 억 전자 볼트)를 가지지 만 라디오 파 광자는 매우 낮은 에너지를 갖는다 (femtoelectronvolt 주위). 이러한 관계는 다음 방정식으로 설명됩니다.

어디에:
c = 299792458 m / s는 진공 상태에서 빛의 속도입니다.
h = 6.62606896 (33) × 10-34 J • s = 4.13566733 (10) × 10-15 eV • s는 플랑크 상수이다.
물질이있는 매체에 전자파가 존재할 때마다 파장이 감소합니다. 전자기 방사선의 파장은 비록 그들이 항상 명시 적으로 언급하지는 않지만, 통과하는 매체에 관계없이 보통 진공 파장의 관점에서 인용됩니다.

일반적으로, 전자기 복사는 파장에 의해 전파, 마이크로파, 테라 헤르츠 (또는 서브 밀리미터) 방사선, 적외선, 빛, 자외선, X 선 및 감마선으로 감지되는 가시 영역으로 분류됩니다. EM 방사선의 거동은 파장에 따라 다릅니다. 전자기 방사선이 단일 원자 및 분자와 상호 작용할 때, 그 행동은 또한 그것이 운반하는 양자 (광자) 당 에너지의 양에 달려있다.

분광학은 400 nm에서 700 nm의 가시 범위보다 훨씬 넓은 EM 스펙트럼 영역을 감지 할 수 있습니다. 일반적인 실험실 분광기는 2 nm에서 2500 nm까지의 파장을 감지 할 수 있습니다. 물체, 가스 또는 별의 물리적 특성에 대한 자세한 정보는이 유형의 장치에서 얻을 수 있습니다. 분광기는 천체 물리학에서 널리 사용됩니다. 예를 들어, 많은 수소 원자는 21.12 cm의 파장을 갖는 전파 광자를 방출합니다. 또한 30Hz 이하의 주파수는 특정 항성 성운의 연구에서 중요하게 만들어지며, 2.9 × 1027Hz의 높은 주파수가 천체 물리학적인 원천으로부터 발견되었습니다.

스펙트럼 지역 이름의 이론적 근거
전자기 복사는 스펙트럼 전반에 걸쳐 다양한 방식으로 물질과 상호 작용합니다. 이러한 유형의 상호 작용은 너무나 다르기 때문에 역사적으로 다른 이름이 스펙트럼의 다른 부분에 적용되었습니다. 마치 다른 유형의 방사선이었습니다. 따라서, 전자기 복사의 이러한 “다른 종류”가 주파수와 파장의 정량적으로 연속적인 스펙트럼을 형성하지만, 스펙트럼은 이러한 질적 상호 작용의 차이와 관련된 실용적인 이유 때문에 분리되어있다.

물질과의 전자기 복사 상호 작용
스펙트럼 영역 물질과의 주요 상호 작용
라디오 벌크 물질에서 전하 캐리어의 일괄 발진 (플라즈마 진동). 한 예가 안테나에서의 전자의 진동 운동입니다.
원적외선을 통한 전자파 플라즈마 진동, 분자 회전
근적외선 분자 진동, 플라즈마 진동 (금속에서만)
명백한 분자 전자 여기 (인간 망막에서 발견되는 안료 분자 포함), 플라즈마 진동 (금속에서만)
자외선 전자의 방출 (광전 효과)을 포함한 분자 및 원자가 전자의 여기
엑스레이 핵심 원자 전자의 여기 및 방출, 콤프 턴 스 캐터링 (낮은 원자 번호 용)
감마선 무거운 원소에서 핵심 전자의 에너지 방출, 모든 원자 번호에 대한 콤프 턴 산란, 핵의 해리를 포함한 원자핵의 여기
고 에너지 감마선 입자 – 반 입자 쌍 생성. 매우 높은 에너지에서 단일 광자는 물질과의 상호 작용시 고 에너지 입자와 반 입자의 샤워를 생성 할 수 있습니다.
방사선의 종류

경계
전자기 스펙트럼의 영역 (또는 밴드 또는 유형)에 대한 논의는 아래에 나와 있습니다. 전자기 스펙트럼의 대역 사이에는 정확하게 정의 된 경계가 없다. 오히려 그들은 무지개 (가시 광선의 하위 스펙트럼)에있는 밴드처럼 서로 퇴색합니다. 각 주파수와 파장 (또는 각 대역)의 방사에는 스펙트럼의 두 영역의 특성이 결합되어 있습니다. 예를 들어 적색 광선은 일부 화학 결합에 에너지를 자극하고 에너지를 추가 할 수 있고 실제로 광합성과 시각 시스템의 작동을 담당하는 화학 메커니즘에 동력을 공급해야한다는 점에서 적외선을 닮았다.

스펙트럼의 영역
전자기 방사선의 유형은 크게 다음과 같은 분류로 분류됩니다.

감마 방사선
X 선 방사
자외선
가시 광선
적외선
테라 헤르츠 방사선
마이크로파 방사

전파
이 분류는 방사선 유형의 특징 인 파장의 증가하는 순서로 진행됩니다. 일반적으로, 분류 체계가 정확하지만, 실제로는 전자기 에너지의 인접한 유형 사이에 약간의 겹침이있다. 예를 들어, 60Hz의 SLF 전파는 천문학 자에 의해 수신되고 연구 될 수 있으며, 철사가 전력으로 도관 될 수 있습니다. 그러나 엄격한 의미에서 전자기장은 전혀 없습니다 (근거리 및 원거리 참조).

X 선과 감마선의 구분은 부분적으로 근원을 기반으로합니다 : 핵 붕괴 또는 다른 핵 및 하위 핵 / 입자 과정에서 생성 된 광자는 항상 감마선이라고 불리는 반면, X 선은 매우 정력적인 내부 원자 전자들. 일반적으로 핵 전이는 전자 전환보다 훨씬 강력하므로 감마선은 X- 레이보다 더 에너지가 있지만 예외가 존재합니다. 전자 전환과 유사하게, 뮤온 원자 전이는 그들의 에너지가 6 megaelectronvolts (0.96 pJ)를 초과 할지라도 엑스선을 생성한다고 알려져 있지만 반면에 (10 keV (1.6 fJ) – 에너지 핵 전환 (예 : 7.6eV (1.22 aJ)의 핵 전환, 토륨 -229). 일부 뮤온 성 X- 선보다 에너지가 백만 배 낮지 만 방출 된 광자는 여전히 감마선이라고 불린다. 핵 기원.

핵에서 오는 것으로 알려진 EM 방사능은 항상 “감마선”방사라고하는 관습은 보편적으로 존중받는 유일한 관례입니다. 많은 천문학적 인 감마선 (감마선 폭발과 같은)은 원자력으로 인해 너무 강력하게 (강도와 파장 모두로) 잘 알려져 있습니다. 고 에너지 물리학 및 의료 방사선 치료에서 핵 감마선보다 높은 에너지를 갖는 매우 높은 에너지의 EMR (> 10 MeV 지역에서)은 X 선 또는 감마선이라고 불리는 것이 아니라 “고 에너지 광자 (high energy photons)”의 총칭.

특정 관찰 된 전자기 방사선이 떨어지는 스펙트럼 영역은 참조 프레임에 종속적이며 (빛에 대한 도플러 시프트로 인해), 따라서 한 관찰자가 스펙트럼의 한 영역에 있다고 말할 수있는 EM 방사선은 이동하는 관찰자에게 나타날 수 있습니다 스펙트럼의 다른 부분에있는 것과 관련하여 빛의 속도 중 상당 부분을 차지한다. 예를 들어, 우주의 마이크로 웨이브 배경을 고려해보십시오. 물질과 방사선이 분리되었을 때, 수소 원자가 기저 상태로 탈 여자 됨으로써 생성되었습니다. 이 광자는 Lyman 시리즈 전이에서 파생되어 전자기 스펙트럼의 자외선 (UV) 부분에 들어갔다. 이제이 방사선은 우주와 관련하여 천천히 (빛의 속도와 비교하여) 움직이는 관측자를 위해 스펙트럼의 극초단파 영역에 놓기에 충분한 우주 론적 변화를 겪었다.

무선 주파수
전파는 금속 막대 공진기와 같은 도체로 구성된 안테나로 방사 및 수신됩니다. 인위적인 전파 생성에있어서, 송신기 라 불리는 전자 장치는 안테나에인가되는 교류 전류를 생성한다. 안테나에서 진동하는 전자는 발진하는 전기장과 자기장을 발생시켜 안테나에서 전파로 방출됩니다. 전파를 수신 할 때 전파의 전기장과 자기장은 안테나에서 전자와 결합하여 앞뒤로 밀어 진동 전류를 발생시켜 라디오 수신기에 적용됩니다. 지구의 대기는 주로 전파에 투명하지만, 전리층의 특정 입자를 반사 할 수있는 하전 된 입자의 층을 제외하고는

전파는 라디오 방송, 텔레비전, 양방향 라디오, 휴대 전화, 통신 위성 및 무선 네트워킹과 같은 무선 통신 시스템에서 거리를 통해 정보를 전송하는 데 매우 널리 사용됩니다. 무선 통신 시스템에서, 무선 주파수 전류는 진폭, 주파수 또는 위상 중 하나를 변화시킴으로써 송신기에서 정보 보유 신호로 변조되고 안테나에인가된다. 전파는 공간을 통해 정보를 수신기로 전송하며, 수신기에서 안테나로 수신되고 정보는 수신기에서 복조되어 추출됩니다. 전파는 또한 GPS (Global Positioning System) 및 항해 표지와 같은 시스템에서의 네비게이션 및 무선 표적과 레이더에서 먼 거리의 물체를 찾는 데에도 사용됩니다. 또한 원격 제어 및 산업 난방용으로도 사용됩니다.

라디오 스펙트럼의 사용은 각기 다른 사용자에게 다른 용도로 주파수를 할당하는 ITU (International Telecommunications Union)라고 불리는 기관에 의해 조정되는 정부에 의해 엄격하게 규제됩니다.

전자 레인지
마이크로파는 SHF 및 EHF 주파수 대역에서 약 10 센티미터에서 1 밀리미터까지의 짧은 파장의 전파입니다. 마이크로 웨이브 에너지는 klystron 및 마그네트론 튜브와 Gunn 및 IMPATT 다이오드와 같은 고체 상태 장치로 생산됩니다. 그들은 짧은 안테나로 방사 및 흡수되지만 극성 분자에 흡수되어 진동 및 회전 모드에 결합하여 대량 가열을 일으 킵니다. 주로 표면에서 흡수되는 적외선 및 빛과 같은 고주파와는 달리 마이크로파는 물질에 침투하여 표면 아래에 에너지를 축적 할 수 있습니다. 이 효과는 전자 레인지 및 산업용 난방 및 의료용 디저트에서 식품을 가열하는 데 사용됩니다. 마이크로 웨이브는 레이더에 사용되는 주요 파장이며 위성 통신 및 Wifi와 같은 무선 네트워킹 기술에 사용됩니다.이 열 레벨은 열 난방을 일으킬 수 없습니다. 낮은 주파수의 전파를 안테나에 전달하는 데 사용되는 구리 케이블 (전송선)은 극초단파 주파수에서 과도한 전력 손실을 가지며 도파관이라고하는 금속 파이프가 전송을 위해 사용됩니다. 밴드의 하단부에서 대기가 주로 투명하지만, 대기 가스에 의한 전자파 흡수 대역의 상단부에서 실제 전파 거리가 수 킬로미터로 제한됩니다.

테라 헤르츠 방사선
테라 헤르츠 복사는 원적외선과 마이크로파 사이의 스펙트럼 영역입니다. 최근까지이 범위는 거의 연구되지 않았으며 밴드의 하이 엔드 (서브 밀리미터 파 또는 테라 헤르쯔 파)의 마이크로 웨이브 에너지에 대한 출처는 거의 없었지만 이미징 및 통신과 같은 애플리케이션이 등장하고 있습니다. 과학자들은 또한 고주파가 적군에게 보내 져서 전자 장비를 무력화 할 수있는 군대에 테라 헤르츠 기술을 적용하려고합니다. 테라 헤르츠 복사열은 대기 가스에 강하게 흡수되므로 장거리 통신에는이 주파수 범위가 쓸모 없게됩니다.

적외선
전자기 스펙트럼의 적외선 부분은 약 300GHz ~ 400THz (1 ~ 750nm)의 범위를 포함합니다. 그것은 세 부분으로 나눌 수 있습니다 :

300 ~ 30 THz (1 ~ 10 μm)의 원적외선. 이 범위의 아래 부분은 마이크로파 또는 테라 헤르츠 파라고도 할 수 있습니다. 이 복사열은 일반적으로 기상 분자에서의 소위 회전 모드, 액체에서의 분자 운동 및 고형물에서의 포논에 의해 흡수됩니다. 지구 대기의 물은이 범위에서 매우 강하게 흡수되므로 대기를 사실상 불투명하게 만듭니다. 그러나 부분 전송을 허용하는 특정 파장 범위 ( “창”)가 불투명 범위 내에 있으며 천문학에 사용할 수 있습니다. 약 200 μm에서 수 mm까지의 파장 범위는 종종 천문학에서 “서브 밀리미터 (sub-millimeter)”라고 불리며 200 μm 이하의 파장에서는 원적외선을 방출합니다.

중간 적외선, 30에서 120 THz (10-2.5 μm). 뜨거운 물체 (흑체 복사기)는이 범위에서 강하게 방사 할 수 있으며 정상 체온의 인간 피부는이 지역의 하단에서 강하게 방사합니다. 이 복사열은 분자 진동에 흡수되어 분자 내의 다른 원자들이 평형 위치에서 진동합니다. 이 범위는 때때로 화합물의 중간 적외선 흡수 스펙트럼이 해당 화합물에 매우 특별하기 때문에 지문 영역이라고도합니다.

120 ~ 400 THz (2,500-750 nm)의 근적외선. 이 범위와 관련된 물리적 프로세스는 가시 광선에 대한 프로세스와 유사합니다. 이 영역에서 가장 높은 빈도는 일부 유형의 사진 필름과 적외선 사진 및 비디오 촬영을위한 여러 유형의 고체 이미지 센서에 의해 직접 감지 될 수 있습니다.

가시 광선 (가벼운)
주파수의 위의 적외선은 가시 광선이됩니다. 모든 파장을 통해 전체 방출 스펙트럼을 통합하면 Sun이 가시 광선보다 약간 더 적외선을 방출하지만, Sun은 가시 광선 영역에서 최대 출력을 방출합니다. 정의에 따르면 가시 광선은 인간의 눈이 가장 민감한 EM 스펙트럼의 일부입니다. 가시 광선 (및 근적외선 빛)은 일반적으로 한 에너지 수준에서 다른 에너지 수준으로 이동하는 분자 및 원자의 전자에 의해 흡수 및 방출됩니다. 이 행동은 인간의 시력과 식물 광합성의 기초가되는 화학적 메커니즘을 가능하게합니다. 인간 시각 시스템을 자극하는 빛은 전자기 스펙트럼의 아주 작은 부분입니다. 무지개는 전자기 스펙트럼의 광학 (보이는) 부분을 보여줍니다. 적외선 (보이는 경우)은 무지개의 빨간색면을 지나면 보라색 끝 부분 바로 아래에 자외선이 나타납니다.

인간의 눈으로 380nm에서 760nm 사이의 파장 (400-790 테라 헤르츠)의 전자기 방사가 감지되고 가시 광선으로 감지됩니다. 다른 파장, 특히 근적외선 (760 nm 이상)과 자외선 (380 nm 미만)은 때로는 사람의 시야가 적절하지 않은 경우 빛이라고도합니다. 백색광은 가시 스펙트럼에서 서로 다른 파장의 빛의 조합입니다. 프리즘을 통해 흰색 빛을 통과 시키면 400nm와 780nm 사이의 가시 스펙트럼에서 관찰되는 여러 색상의 빛으로 빛을 나눕니다.

EM 스펙트럼의 가시 영역에 주파수를 갖는 방사선이 물체, 예를 들어 과일 한 그릇을 반사 한 다음 눈을 강타하면 장면이 시각적으로 인식됩니다. 두뇌의 시각 시스템은 다양한 반사 주파수를 다른 색조와 색조로 처리하며, 이처럼 충분히 이해되지 않은 정신 물리 현상을 통해 대부분의 사람들은 과일 한 그릇을 감지합니다.

그러나 대부분의 파장에서 전자기 방사에 의해 전달되는 정보는 인간의 감각에 의해 직접적으로 검출되지 않는다. 자연적인 근원은 스펙트럼의 맞은 편에 EM 방사선을 생성하고, 기술은 또한 파장의 광범위를 교묘히 다루어서 좋다. 광섬유는 스펙트럼의 보이는 부분 (반드시 적외선 임)에있을 필요는 없지만 정보를 전달할 수있는 빛을 전송합니다. 변조는 전파와 함께 사용되는 것과 유사합니다.

자외선
다음 주파수는 자외선 (UV)이됩니다. 자외선의 파장은 가시 광선의 보라색 끝보다 짧지 만 X- 선보다 길다.

자외선은 원자를 이온화하고 전자를 분리하여 화학 반응을 일으킬 정도로 광자가 충분히 강한 가장 긴 파장의 복사입니다. 단파장 자외선과 그 위에있는 더 짧은 파장의 방사선 (X 선 및 감마선)은 전리 방사선으로 불리며, 이들에 노출되면 생체 조직이 손상되어 건강에 해를 끼칠 수 있습니다. UV는 가시 광선으로 많은 물질을 빛나게합니다. 이것을 형광이라고합니다.

중간 범위의 자외선에서 자외선은 이온화 할 수 없지만 화학 결합을 끊어 분자가 비정상적으로 반응 할 수 있습니다. 예를 들어 햇볕에 탐은 피부암의 주요 원인 인 피부 세포에 중간 범위의 자외선이 미치는 파괴적인 영향으로 발생합니다. 중간 범위의 자외선은 thymine 이량 체를 생성하는 세포의 복잡한 DNA 분자를 치유 할 수 없게 손상시켜 매우 강력한 돌연변이 유발 물질이됩니다.

태양은 잠재적으로 토지의 대부분의 생명체를 파괴 할 수있는 매우 짧은 파장의 UV를 포함하여 상당한 양의 자외선 (총 전력의 약 10 %)을 방출합니다 (해수는 거기에서의 삶을 보호합니다). 그러나 대부분의 태양 광선에 손상을주는 UV 파장은 표면에 도달하기 전에 대기에 흡수됩니다. 더 높은 에너지 (가장 짧은 파장)의 UV 범위 ( “진공 UV”라고 함)는 질소에 의해 흡수되고, 더 긴 파장에서는 단순한 이원자 산소에 의해 흡수됩니다. 에너지 중반의 대부분의 UV는 오존층에 의해 막히게됩니다. 오존층은 중요한 200-315nm 범위에서 강하게 흡수됩니다.이 낮은 에너지 부분은 공기 중의 보통 산소가 흡수하기에는 너무 길기 때문에 흡수가 좋습니다. 이것은 자외선의 해발 3 % 미만의 햇빛을 남깁니다.이 모든 것이 낮은 에너지에서 남습니다. 나머지는 일부 UV-B와 함께 UV-A입니다. 315nm와 가시 광선 (UV-A 라 불림) 사이의 가장 낮은 UV 에너지 범위는 대기에 의해 잘 차단되지 않지만 햇볕에 화상을 유발하지 않으며 생물학적 손상을 덜줍니다. 그러나 무해하지 않으며 산소 라디칼, 돌연변이 및 피부 손상을 유발합니다. 자세한 내용은 자외선을 참조하십시오.

엑스레이
자외선이 지나간 후에는 UV의 위쪽 범위도 이온화됩니다. 그러나 높은 에너지로 인해 엑스선은 콤튼 효과를 통해 물질과 상호 작용할 수 있습니다. 단단한 X- 선은 연 X 선보다 짧은 파장을 가지며 흡수가 거의없는 많은 물질을 통과 할 수 있기 때문에 수 미터의 물과 동등한 두께보다 얇은 물체를 볼 수 있습니다. 한 가지 주목할만한 용도는 의학에서 진단 X- 레이 이미징 (방사선 촬영이라고도 함)입니다. X 선은 고 에너지 물리학에서 프로브로 유용합니다. 천문학에서는 중성자 별과 블랙홀 주변의 부착물 디스크가 X 선을 방출하므로 이러한 현상을 연구 할 수 있습니다. X 선은 또한 별의 코로나에서 방출되며 일부 유형의 성운에 의해 강하게 방출됩니다. 그러나 X 선 망원경은 천문학적 인 X 선을보기 위해 지구의 대기권 밖에서 배치되어야합니다. 왜냐하면 지구 대기의 심도가 X 선 (1000g / cm2의 면적 밀도)으로 불투명하기 때문에 10m 물의 두께. 이것은 거의 모든 천문학적 인 X- 레이 (그리고 천문학적 인 감마 – 아래 참조)를 막기에 충분한 양입니다.

감마선
단단한 X- 선이 감마선을 얻은 후, 1900 년 폴 울리히 빌라 드 (Paul Ulrich Villard)에 의해 발견되었습니다. 이들은 파장에 대해 정의 된 하한이없는 가장 광자입니다. 천문학에서는 고 에너지 물체 나 지역을 연구하는 데 유용하지만 X 선과 같이 지구 대기권 밖의 망원경으로 만 수행 할 수 있습니다. 감마선은 물리학 자의 실험에 의해 관통 능력을 가지며 많은 방사성 동위 원소에 의해 생성됩니다. 그들은 음식과 종자의 살균을 위해 사용되며 의학에서는 방사선 암 치료에 종종 사용됩니다. 더 일반적으로 감마선은 핵 의학에서의 진단 이미징에 사용되며, PET 스캔이 그 예입니다. 콤프 톤 산란 효과를 통해 감마선의 파장을 높은 정확도로 측정 할 수 있습니다.