Частотные интервалы

Данная статья представляет список частот физических колебаний, отсортированных от высоких частот (наверху) к низким (внизу), снабжённый ссылками и комментариями. Шкала частот, хотя и является непрерывной, традиционно разбита на ряд диапазонов. Соседние диапазоны могут немного перекрываться.

Частоты выражены в герцах, а также в кратных единицах: кГц = 1000 Гц, МГц = 1000 кГц = 1000000 Гц, ГГц = 1000 МГц = 10⁹ Гц, ТГц = 1000 ГГц = 10¹² Гц. Для частот ниже 1 Гц будут приводиться численные значения обратной величины — периода, выраженного в секундах, минутах, часах, сутках и годах, что упростит соотнесение с бытовыми величинами времени. В верхней же части шкалы, помимо частот, приводятся приблизительные эквивалентные значения энергии (в электронвольтах), ибо энергия осциллятора в квантовой механике пропорциональна частоте: $E=h\nu$, где h — постоянная Планка, Е — энергия, $\nu$ — частота.

γ-диапазон

Диапазон: Выше 3×10¹⁹ Гц (выше 124 000 эВ)

γ-излучение

Электромагнитные волны — γ-излучение (гамма-лучи). Источники: космос, ядерные реакции, радиоактивный распад, синхротронное излучение. Прозрачность вещества для гамма-лучей, в отличие от видимого света, зависит не от химической формы и агрегатного состояния вещества, а в основном от заряда ядер, входящих в состав вещества, и от энергии гамма-квантов. Поэтому поглощающую способность слоя вещества для гамма-квантов в первом приближении можно охарактеризовать его поверхностной плотностью (в г/см²). Зеркал и линз для γ-лучей не существует.

Прочее

Частоты нижней части гамма-диапазона характерны для периодических движений нуклонов в атомном ядре. Резкой нижней границы для гамма-излучения не существует, однако обычно считается, что гамма-кванты излучаются ядром, а рентгеновские кванты — электронной оболочкой атома (это лишь терминологическое различие, не затрагивающее физических свойств излучения).

Рентгеновский диапазон

Диапазон: От 3×10¹⁶ Гц (124 эВ) до 3×10¹⁹ Гц (124 000 эВ)

Рентгеновское излучение

Электромагнитные волны — рентгеновское излучение.

• от 3×10¹⁸ Гц (12 400 эВ) до 3×10¹⁹ Гц (124 000 эВ) — жёсткое рентгеновское излучение. Источники: некоторые ядерные реакции, электронно-лучевые трубки.
• от 3×10¹⁶ Гц (124 эВ) до 3×10¹⁸ Гц (12 400 эВ) — мягкое рентгеновское излучение. Источники: электронно-лучевые трубки, тепловое излучение плазмы.

Рентгеновские кванты излучаются в основном при переходах электронов в электронной оболочке тяжёлых атомов на низколежащие орбиты. Вакансии на низколежащих орбитах создаются обычно электронным ударом. Рентгеновское излучение, созданное таким образом, имеет линейчатый спектр с частотами, характерными для данного атома (см. характеристическое излучение); это позволяет, в частности, исследовать состав веществ (рентгено-флюоресцентный анализ). Тепловое, тормозное и синхротронное рентгеновское излучение имеет непрерывный спектр.

В рентгеновских лучах наблюдается дифракция на кристаллических решётках, поскольку длины электромагнитных волн на этих частотах близки к периодам кристаллических решёток. На этом основан метод рентгено-дифракционного анализа.

Ультрафиолетовый диапазон

Диапазон: От 790 ТГц (3,27 эВ) до 30 000 ТГц (124 эВ)

Ультрафиолетовое излучение

Основная статья: Ультрафиолетовое излучение

Наименование	Аббревиатура	Длина волны в нанометрах	Количество энергии на фотон
Ближний	NUV	400 нм — 300 нм	3.10 - 4.13 эВ
Средний	MUV	300 нм — 200 нм	4.13 - 6.20 эВ
Дальний	FUV	200 нм — 122 нм	6.20 - 10.2 эВ
Экстремальный	EUV, XUV	121 нм — 10 нм	10.2 - 124 эВ
Вакуумный	VUV	200 нм — 10 нм	6.20 - 124 эВ
Ультрафиолет А, длинноволновой диапазон, Чёрный свет	UVA	400 нм — 315 нм	3.10 - 3.94 эВ
Ультрафиолет B (средний диапазон)	UVB	315 нм — 280 нм	3.94 - 4.43 эВ
Ультрафиолет С, коротковолновой, гермицидный диапазон	UVC	280 нм — 100 нм	4.43 - 12.4 эВ

Прочее

Потенциалы ионизации атомов, пересчитанные на частоту, лежат в ультрафиолетовом диапазоне. Также там имеется много спектральных линий атомов.

Оптический диапазон

Диапазон: От 207 ТГц (0,857 эВ) до 790 ТГц (3,27 эВ)

Электромагнитные волны — видимый свет и ближнее инфракрасное излучение. Источники: тепловое излучение (в том числе Солнца), флюоресценция, химические реакции, светодиоды. Излучение оптического диапазона свободно проходит сквозь атмосферу, может быть легко отражено и преломлено в оптических системах.

Видимый свет

Спектр видимого света делится по цветам:

• 790 ТГц (3,27 эВ)
  • Фиолетовый свет
• 700 ТГц (2,90 эВ)
  • Синий свет
• 600 ТГц (2,48 эВ)
  • Голубой свет
• 580 ТГц (2,40 эВ)
  • Зелёный свет
• 530 ТГц (2,19 эВ)
  • Жёлтый свет
• 510 ТГц (2,11 эВ)
  • Оранжевый свет
• 480 ТГц (1,99 эВ)
  • Красный свет
• 400 ТГц (1,66 эВ)

Ближнее инфракрасное излучение

Занимает диапазон от 207 ТГц (0,857 эВ) до 400 ТГц (1,66 эВ). Верхняя граница весьма произвольна. Нижняя граница определяется способностью человеческого глаза к восприятию красного света, различной у разных людей. Как правило, прозрачность в ближнем инфракрасном излучении соответствует прозрачности в видимом свете.

Прочее

В оптическом диапазоне лежит значительная часть атомных спектров.

Инфракрасный диапазон

Диапазон: от 1,5 ТГц до 400 ТГц

Инфракрасное излучение

Электромагнитные волны — инфракрасное излучение. (недоделка)

Прочее

В инфракрасном диапазоне лежат частоты вращений и колебательных возбуждений молекул.

Терагерцовый диапазон

Диапазон: от 300 ГГц до 3 ТГц

Электромагнитное терагерцовое излучение

Электромагнитные волны — терагерцовое (субмиллиметровое) излучение. Данная область расположена между инфракрасным излучением и микроволнами. (недоделка)

Прочее

В терагерцовом диапазоне находятся некоторые виды колебаний молекулярного уровня.

Диапазон микроволн

Диапазон: от 1 ГГц до 300 ГГц

Электромагнитные микроволны

Электромагнитные волны — микроволны. Иногда причисляются к радиоволнам (см. ниже).

Диапазон радиоволн (радиочастотный диапазон)

Диапазон: от 20 кГц до 1(или 300) ГГц

Радиоволны

Электромагнитные волны — радиоволны. Источники: Антенны.

• от 30 ГГц до 300 ГГц — миллиметровые (КВЧ) волны.
• от 3 ГГц до 30 ГГц — сантиметровые волны (СВЧ).
• от 300 МГц до 3 ГГц — дециметровые волны.
• от 30 МГц до 300 МГц — метровые волны.
• от 3 МГц до 30 МГц — короткие волны.
• от 300 кГц до 3 МГц — средние волны.
• от 30 кГц до 300 кГц — длинные волны.
• от 3 кГц до 30 кГц — сверхдлинные (мириаметровые) волны.

Прочее

Механические колебания в радиочастотном диапазоне называются ультразвуком и, на частотах выше 1 МГц, гиперзвуком.

Звуковой диапазон

Диапазон: от 20 Гц до 20 кГц

Электромагнитная энергия этого диапазона на практике распространяется, как правило, по проводам. Механические колебания этого диапазона называются звуком.

• около 20 000 Гц — верхний порог слуха ребёнка (зависит от человека)
• около 14 500 Гц — верхний порог слуха взрослого человека (зависит от человека)
• 7040 Гц — «ля» 5-й октавы
• 3520 Гц — «ля» 4-й октавы
• 1760 Гц — «ля» 3-й октавы
• 880 Гц — «ля» 2-й октавы
• 440 Гц — «ля» 1-й октавы
• 220 Гц — «ля» Малой октавы
• 110 Гц — «ля» Большой октавы
• 100 Гц — частота гудения сетевого трансформатора и мерцания люминесцентной лампы в Европе
• 60 Гц — частота сетевого переменного тока в Америке и Японии
• 50 Гц — частота сетевого переменного тока в Европе
• 17—20 Гц — нижний порог слуха взрослого человека (зависит от человека)

Сверхнизкие частоты

Диапазон: ниже 20 Гц

Электромагнитные волны в этом диапазоне уже не являются «волнами» в масштабах Земли и рассматриваются как переменные электрические и/или магнитные поля. Следует отметить, что для электромагнитных волн столь низкой частоты межпланетная и межзвёздная среда является непрозрачной. Механические колебания и вращения этого диапазона частот наблюдаются в быту. Звуковые колебания с частотами ниже 20 Гц называются инфразвуком. Предполагается существование гравитационных волн космического происхождения, принадлежащих этому, а также и более высокочастотным диапазонам.

Астрономические частоты

Диапазон: периоды от минут и длиннее

Электромагнитные волны в этом диапазоне не изучены. Механические колебательные и вращательные процессы представлены в основном движениями небесных тел по орбитам и их вращением, а также производными процессами, такими как приливы. Считается, что движения небесных тел являются источниками гравитационных волн.

• 23 часа 56 минут — период осевого вращения Земли.
• 29 суток — период обращения Луны по орбите вокруг Земли.
• 1 год — период обращения Земли по орбите вокруг Солнца.
• 12 лет — период обращения планеты Юпитер по орбите вокруг Солнца.
• 165 лет — период обращения планеты Нептун по орбите вокруг Солнца.
• 11 487 лет — период обращения планетоида Седна по орбите вокруг Солнца.
• 25 800 лет — платонов год, период прецессии земной оси.
• В 226 000 000 лет оценивается период обращения Солнечной системы вокруг ядра Галактики. Вероятно, это самая низкая надёжно вычисленная частота периодического процесса.