电磁波谱详解：从紫外到红外的光学波段分类

电磁波谱详解：从紫外到红外的光学波段分类

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/weixin_43812877/article/details/144984979

电磁波谱是自然界中非常重要的一类物理现象，它涵盖了从无线电波到伽马射线的广阔范围。其中，光学波段作为电磁波谱中人眼可以感知的部分，包括紫外光、可见光和红外光等，具有独特的科学价值和应用前景。本文将详细介绍光学波段的分类及其特点，并对整个电磁波谱进行概述。

一、光学波段

（1）简单分类

光学波段是指电磁波谱中人眼可以感知的波段，通常包括紫外光、可见光和红外光的一部分。具体来说，光学波段可以分为以下几个部分：

• 光波：波长为10-106nm的电磁波
• 可见光：波长380-780nm
• 紫外光（Ultraviolet, UV）：波长范围大约在10纳米到400纳米之间。紫外光又可以分为三个子波段：
• 真空紫外（Vacuum UV）：10-200纳米
• 短波长紫外（Short-wavelength UV, UVC）：200-280纳米
• 中波长紫外（Medium-wavelength UV, UVB）：280-315纳米
• 长波长紫外（Long-wavelength UV, UVA）：315-400纳米
• 红外线：波长780-106nm
• 波长3um(即3000nm)以下的称近红外线
• 波长超过3um 的红外线称为远红外线

光的波长与频率的关系由光速确定。v的单位为Hz，的单位为cm，c为真空中的光速。

（2）可见光详细分类

这些颜色的波长范围并不是绝对的，因为人眼对颜色的感知是连续的，而且不同个体之间可能存在微小的差异。此外，颜色的感知还受到环境光、背景颜色和个体差异等多种因素的影响。

1. 红色（Red）

• 波长范围：620 nm - 750 nm
• 特点：红色光是可见光中波长最长的，能量较低，因此它在空气中的传播距离较远，这也是为什么交通信号灯和紧急车辆使用红色的原因。

2. 橙色（Orange）

• 波长范围：590 nm - 620 nm
• 特点：橙色光位于红色和黄色之间，它在可见光谱中的位置使得它在日出和日落时特别明显。

3. 黄色（Yellow）

• 波长范围：570 nm - 590 nm
• 特点：黄色光是人眼最敏感的颜色，因此在明亮的光线下，黄色物体看起来特别明亮。

4. 绿色（Green）

• 波长范围：495 nm - 570 nm
• 特点：绿色光位于可见光谱的中间，是自然界中最常见的颜色之一，也是人眼非常敏感的颜色。

5. 青色（Cyan）

• 波长范围：470 nm - 495 nm
• 特点：青色光是蓝色和绿色之间的过渡色，它在自然界中不如其他颜色常见。

6. 蓝色（Blue）

• 波长范围：450 nm - 470 nm
• 特点：蓝色光是可见光中波长较短的颜色之一，它在天空和海洋中特别明显。

7. 靛蓝（Indigo）

• 波长范围：420 nm - 450 nm
• 特点：靛蓝色是蓝色和紫色之间的过渡色，它在自然界中不如其他颜色常见，但在某些文化中，如印度，靛蓝色是一种重要的颜色。

8. 紫色（Violet）

• 波长范围：380 nm - 420 nm
• 特点：紫色光是可见光中波长最短的颜色，它的能量较高，因此它在某些情况下可以被用来消毒（例如紫外线消毒灯）。

（3）红外详细分类

红外线是波长介乎微波与可见光之间的电磁波，波长为0.75～1000 μm，其中，近红外、短波红外、中波红外、长波红外所在区间如下：

• 近红外 (Near Infrared, NIR) : 0.75~1.1 μm
• 短波红外 (Short Wave Infrared, SWIR) : 1.1~2.5 μm
• 中波红外 (Mid Wave Infrared, MWIR) : 3~5 μm
• 长波红外 (Long Wave Infrared, LWIR) : 7~14 μm

（4）紫外详细分类

紫外光（UV）按照波长可以分为以下几个详细的分类：

1. UVA（长波紫外线）

• 波长范围：320nm至400nm
• 特点：UVA是到达地球表面最多的紫外线类型，占到达地表紫外线的98.7%。它能够深入皮肤，导致皮肤老化和DNA损伤。

2. UVB（中波紫外线）

• 波长范围：280nm至320nm
• 特点：UVB对人体有生理作用，能引起晒伤和皮肤癌。它负责促进体内矿物质代谢和维生素D的形成。

3. UVC（短波紫外线）

• 波长范围：100nm至280nm
• 特点：UVC是紫外线中最有害的类型，但幸运的是，它们几乎完全被大气层吸收，不会到达地球表面。UVC具有很强的杀菌能力。

除了上述三种主要的紫外线类型外，还有一些其他的分类，它们通常用于天文学和物理学领域：

1. 近紫外（NUV）

• 波长范围：400nm至300nm
• 特点：NUV是非电离辐射，也被称为黑光。它不被臭氧层吸收。

2. 中紫外（MUV）

• 波长范围：300nm至200nm
• 特点：MUV大部分被臭氧吸收。

3. 远紫外（FUV）

• 波长范围：200nm至122nm
• 特点：FUV是电离辐射，完全被臭氧吸收。

4. 真空紫外（VUV）

• 波长范围：200nm至100nm
• 特点：VUV是电离辐射，被氧气吸收，尽管150-200nm的波长可以穿过氮气。

5. 极紫外（EUV）

• 波长范围：121nm至10nm
• 特点：EUV是电离辐射，被大气层吸收。

这些分类涵盖了紫外光的不同波段，每种波段都有其特定的应用和影响。例如，UVA和UVB是日常防晒和皮肤保护中需要关注的主要波段，而UVC则常用于消毒和杀菌。其他波段如VUV和EUV则在科学研究和技术应用中有其特定的用途。

二、频谱

频谱是指电磁波谱中不同波长的电磁波的分布。电磁波谱包括从无线电波到伽马射线的所有波长的电磁波，其波长范围从几毫米到零点几纳米不等。频谱可以分为以下几个部分：

• 无线电波（Radio Waves）：波长最长，频率最低，波长范围从几毫米到几十米。
• 微波（Microwaves）：波长较短，频率较高，波长范围从几毫米到几十厘米。
• 红外线（Infrared）：如上所述，包括近红外、短波红外、中波红外和长波红外。
• 可见光（Visible Light）：如上所述，波长范围大约在400纳米到700纳米之间。
• 紫外线（Ultraviolet）：如上所述，波长范围大约在10纳米到400纳米之间。
• X射线（X-rays）：波长更短，频率更高，波长范围大约在0.01纳米到10纳米之间。
• 伽马射线（Gamma Rays）：波长最短，频率最高，波长范围小于0.01纳米。