คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Radiation)
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นรูปแบบหนึ่งการถ่ายเทพลังงาน จากแหล่งที่มีพลังงานสูงแผ่รังสีออกไปรอบๆ โดยมีคุณสมบัติที่เกี่ยวข้องกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า คือ ความยาวคลื่น (l) โดยอาจวัดเป็น nanometer (nm) หรือ micrometer (mm) และ ความถี่คลื่น (f) ซึ่งจะวัดเป็น hertz (Hz) โดยคุณสมบัติทั้งสองมีความสัมพันธ์ผ่านค่าความเร็วแสง ในรูป c = fl
พลังงานของคลื่น
พิจารณาเป็นความเข้มของกำลังงาน หรือฟลักซ์ของการแผ่รังสี (มีหน่วยเป็น
พลังงานต่อหน่วยเวลาต่อหน่วยพื้นที่ = Joule s-1 m-2 = watt m-2) ซึ่งอาจวัดจากความเข้มที่เปล่งออกมา (radiance) หรือความเข้มที่ตกกระทบ
(irradiance)
ล
จากภาพเป็นการแสดงช่วงความยาวคลื่นของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
ซึ่งเครื่องมือวัด (Sensor) ของดาวเทียมหรืออุปกรณ์ตรวจวัดจะออกแบบมาให้เหมาะสมกับช่วงความยาวของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงคลื่นต่างกัน
เช่น
- ช่วงรังสีแกมมา
(gamma ray : l < 0.1 nm) และช่วงรังสีเอ็กซ์ (x-ray : 0.1 nm < l < 300 nm) เป็นช่วงที่มีพลังงานสูง แผ่รังสีจากปฏิกิริยานิวเคลียร์
หรือจากสารกัมมันตรังสี
- ช่วงอัลตราไวโอเลต
เป็นช่วงที่มีพลังงานสูง เป็นอันตรายต่อเซลสิ่งมีชีวิต
- ช่วงคลื่นแสง
เป็นช่วงคลื่นที่ตามนุษย์รับรู้ได้ ประกอบด้วยแสงสีม่วง ไล่ลงมาจนถึงแสงสีแดง
- ช่วงอินฟราเรด
เป็นช่วงคลื่นที่มีพลังงานต่ำ ตามนุษย์มองไม่เห็น จำแนกออกเป็น
อินฟราเรดคลื่นสั้น และอินฟราเรดคลื่นความร้อน
- Near Infrared (NIR) ความยาวคลื่นจะอยู่ในช่วงระหว่าง 0.7 ถึง 1.5
µm.
- Short Wavelength Infrared
(SWIR) ความยาวคลื่นจะอยู่ในช่วงระหว่าง 1.5 ถึง 3 µm.
- Mid Wavelength Infrared (MWIR)
ความยาวคลื่นจะอยู่ในช่วงระหว่าง 3 ถึง 8
µm.
- Long Wavelength Infrared
(LWIR) ความยาวคลื่นจะอยู่ในช่วงระหว่าง 8 ถึง 15 µm.
- Far Infrared (FIR) ความยาวคลื่นจะมากกว่า 15 µm.
- ช่วงคลื่นวิทยุ
(radio wave) เป็นช่วงคลื่นที่เกิดจากการสั่นของผลึกเนื่องจากได้รับสนามไฟฟ้า
หรือเกิดจากการสลับขั้วไฟฟ้า สำหรับในช่วงไมโครเวฟ มีการให้ชื่อเฉพาะ เช่น
- P band ความถี่อยู่ในช่วง 0.3 - 1 GHz (30 - 100 cm)
- L band ความถี่อยู่ในช่วง 1 - 2 GHz (15 - 30 cm)
- S band ความถี่อยู่ในช่วง 2 - 4 GHz
(7.5 - 15 cm)
- C band ความถี่อยู่ในช่วง 4 - 8 GHz (3.8 - 7.5 cm)
- X band ความถี่อยู่ในช่วง 8 - 12.5
GHz (2.4 - 3.8 cm)
- Ku band ความถี่อยู่ในช่วง 12.5 - 18
GHz (1.7 - 2.4 cm)
- K band ความถี่อยู่ในช่วง 18 - 26.5 GHz (1.1 - 1.7 cm)
- Ka band ความถี่อยู่ในช่วง 26.5 - 40
GHz (0.75 - 1.1 cm
ความยาวช่วงคลื่นและความเข้มของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของแหล่งกำเนิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น ดวงอาทิตย์ มีอุณหภูมิ 6,000 K จะแผ่พลังงานในช่วงคลื่นแสงมากที่สุด
วัตถุต่างๆ บนพื้นโลกส่วนมากจะมีอุณหภูมิประมาณ 300 K จะแผ่พลังงานในช่วงอินฟราเรดความร้อนมากที่สุด
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเมื่อเดินทางผ่านชั้นบรรยากาศ จะถูกโมเลกุลอากาศ
และฝุ่นละอองในอากาศดูดกลืน และขวางไว้ทำให้คลื่นกระเจิงคลื่นออกไป
คลื่นส่วนที่กระทบถูกวัตถุจะสะท้อนกลับ
และเดินทางผ่านชั้นบรรยากาศมาตกสู่อุปกรณ์วัดคลื่น
เนื่องจากวัตถุต่างๆ
มีคุณสมบัติการสะท้อนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ช่วงคลื่นต่างๆ ไม่เหมือนกัน ดังนั้นเราจึงสามารถใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในการสำรวจจากระยะไกลได้
รูปต่อไปนี้แสดงลักษณะการสะท้อนแสงเปรียบเทียบระหว่างวัตถุต่างชนิดกันที่ช่วงคลื่นต่างๆ
กัน ความสามารถในการสะท้อนแสงของวัตถุต่างๆ บนพื้นโลกสามารถสรุปได้ดังนี้
- น้ำสะท้อนแสงในช่วงแสงสีน้ำเงินได้ดี
และดูดกลืนคลื่นในช่วงอื่นๆ และให้สังเกตว่าน้ำจะดูดกลืนคลื่น IR ช่วง 0.91 mm ในช่วงนี้ได้ดีมาก
- ดินสะท้อนแสงในช่วงคลื่นแสงได้ดีทุกสี
- พืชสะท้อนแสงช่วงสีเขียวได้ดี
และสะท้อนช่วงอินฟราเรดได้ดีกว่าน้ำและดินมาก
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น