Elektromagnetisches Spektrum

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Als Elektromagnetisches Spektrum oder elektromagnetisches Wellenspektrum bezeichnet man die Gesamtheit aller elektromagnetischen Wellen, wenn an ihre Unterteilung in Bereiche wie etwa Licht, Radiowellen usw. gedacht ist. Die Frequenzen liegen dabei meist um Größenordnungen auseinander.

Geordnet nach abnehmender Wellenlänge (gleichbedeutend mit zunehmender Frequenz) befinden sich am Anfang des Spektrums die Längstwellen, deren Wellenlängen viele Kilometer betragen. Am Ende stehen die sehr kurzwelligen und damit energiereichen Gammastrahlen, deren Wellenlänge bis in atomare Größenordnungen reicht.

Übersicht mit sichtbarem Spektrum im Detail

Die Umrechnung von der Wellenlänge in eine Frequenz f erfolgt mit der einfachen Formel , also Lichtgeschwindigkeit (im jeweiligen Medium) geteilt durch die Wellenlänge.

Den Erkenntnissen der Quantenmechanik folgend, bestehen elektromagnetische Wellen aus einem Strom von Teilchen, den Photonen. Diese Betrachtung dient zur Erklärung verschiedener physikalischer Phänomene wie dem photoelektrischen Effekt. Photonen besitzen eine zur Frequenz proportionale Energie . Die Konstante ist dabei das plancksche Wirkungsquantum. Die Energie ist in der folgenden Tabelle in Joule (J) und in Elektronenvolt  (eV) angegeben.

In welchen Fällen welches Modell geeigneter ist, wird im Artikel Elektromagnetische Welle anhand von Beispielen erläutert.

Übersicht elektromagnetisches Spektrum
Bezeichnung
des
Frequenzbereichs 		Unter-Bezeichnung Wellenlänge Frequenz Photonen-
Energie 		Erzeugung / Anregung Technischer Einsatz
von bis von bis
Niederfrequenz Extremely Low Frequency (ELF) 10 Mm 100 Mm 3 Hz 30 Hz > 2,0 × 10−33 J
  > 1,2 aeV 		Bodendipol, Antennenanlagen Bahnstrom
Super Low Frequency (SLF) 1 Mm 10 Mm 30 Hz 300 Hz > 2,0 × 10−32 J
  > 120 feV 		Netzfrequenz, (ehemals) U-Boot-Kommunikation
Ultra Low Frequency (ULF) 100 km 1000 km 300 Hz
0,3 kHz 		3000 Hz
3 kHz 		> 2,0 × 10−31 J
  > 12 feV
Very Low Frequency (VLF)
Myriameterwellen
Längstwellen (SLW) 		10 km 100 km 3 kHz 30 kHz > 2,0 × 10−30 J
  > 1,2 feV 		U-Boot-Kommunikation (DHO38, ZEVS, Sanguine, SAQ), Funknavigation, Pulsuhren
Radiowellen Langwelle (LW) 10 km 30 kHz 300 kHz > 2,0 × 10−29 J
  > 120 peV 		Oszillatorschaltung + Antenne Langwellenrundfunk, DCF77
Mittelwelle (MW) 650 m 300 kHz 1,5 MHz > 2· × 10−28 J
> 1,2 neV 		Mittelwellenrundfunk, HF-Chirurgie
Kurzwelle (KW) 180 m 1,7 MHz > 1,1 × 10−27 J
> 6,9 neV 		Kurzwellenrundfunk, HAARP, Diathermie, RC-Modellbau
Ultrakurzwelle (UKW) 10 m 30 MHz 300 MHz > 2,0 × 10−26 J
> 120 neV 		Anregung von Kernspinresonanz Hörfunk, Fernsehen, Radar, Magnetresonanztomografie
Mikrowellen Dezimeterwellen 10 cm  1 m 300 MHz 3 GHz > 2,0 × 10−25 J
> 1,2 µeV 		Magnetron, Klystron, Maser, kosmische Hintergrundstrahlung

Anregung von Kernspinresonanz und Elektronenspinresonanz, Molekülrotationen

Radar, Magnetresonanztomografie, Mobilfunk, Fernsehen, Mikrowellenherd, WLAN, Bluetooth, GPS
Zentimeterwellen 1 cm  10 cm 3 GHz 30 GHz > 2,0 × 10−24 J
 > 12 µeV 		Radar, Radioastronomie, Richtfunk, Satellitenfernsehen, WLAN
Millimeterwellen 1 mm 1 cm 30 GHz 300 GHz
0,3 THz 		> 2,0 × 10−23 J
> 120 µeV 		Radar, Radioastronomie, Richtfunk
Terahertzstrahlung 30 µm 3 mm 0,1 THz 10 THz > 6,6 × 10−23 J
> 0,4 meV 		Synchrotron, Freie-Elektronen-Laser Radioastronomie, Spektroskopie, Abbildungsverfahren, Sicherheitstechnik
Infrarotstrahlung (Wärmestrahlung) Fernes Infrarot 50 µm 1 mm 300 GHz > 2,0 × 10−22 J
> 1,2 meV 		Wärmestrahler, Synchrotron
Molekülschwingungen 		Infrarotspektroskopie, Raman-Spektroskopie, Infrarotastronomie
Mittleres Infrarot 2,5 µm 50 µm 6 THz > 4,0 × 10−21 J
> 25 meV 		Kohlendioxidlaser Thermografie
Nahes Infrarot 780 nm 2,5 µm 120 THz > 8,0 × 10−20 J
> 500 meV 		Nd:YAG-Laser, Laserdiode Fernbedienung, Datenkommunikation (IRDA), CD
Licht Rot 640 nm 780 nm 384 THz 468 THz 1,6 – 1,95 eV Wärmestrahler (Glühlampe), Gasentladung (Neonröhre), Farbstoff- und andere Laser, Synchrotron
Anregung von Valenzelektronen 		DVD, Laserpointer,
Rot, Grün: Lasernivellier,
Beleuchtung,
Colorimetrie,
Fotometrie,
Rot, Gelb, Grün: Lichtzeichenanlage,
Violett: Blu-ray Disc
Orange 600 nm 640 nm 468 THz 500 THz 1,95 – 2,06 eV
Gelb 570 nm 600 nm 500 THz 526 THz 2,06 – 2,17 eV
Grün 490 nm 570 nm 526 THz 612 THz 2,17 – 2,53 eV
Blau 430 nm 490 nm 612 THz 697 THz 2,53 – 2,88 eV
Violett 380 nm 430 nm 697 THz 789 THz > 4,6 × 10−19 J
> 2,9 eV
UV-Strahlen schwache UV-Strahlen 200 nm 380 nm 789 THz 1500 THz
1,5 PHz 		> 5,2 × 10−19 J
> 3,3 eV 		Gasentladung, Synchrotron, Excimerlaser Schwarzlicht Fluoreszenz, Phosphoreszenz, Banknotenprüfung, Fotolithografie, Desinfektion, UV-Licht, Spektroskopie
Starke UV-Strahlen 50 nm 200 nm 1,5 PHz 6 PHz > 9,9 × 10−19 J
> 6,2 eV 		Gasentladung, Synchrotron, Excimerlaser  
XUV 1 nm 50 nm 6 PHz 300 PHz >5,0 × 10−18 J

20 – 1000 eV

XUV-Röhre, Synchrotron EUV-Lithografie, Röntgenmikroskopie, Nanoskopie
Röntgenstrahlen 10 pm 1 nm 300 PHz 30000 PHz
30 EHz 		> 2,0 × 10−16 J
> 1 keV 		Röntgenröhre

Anregung von inneren Elektronen, Auger-Elektronen

medizinische Diagnostik, Sicherheitstechnik, Röntgen-Strukturanalyse, Röntgenbeugung, Spektroskopie
Gammastrahlen 10 pm 30 EHz > 2,0 × 10−14 J
> 120 keV 		Radioaktivität, Annihilation
Anregung von Kernzuständen 		medizinische Strahlentherapie

Siehe auch

Literatur

  • DIN 5031: Strahlungsphysik im optischen Bereich und Lichttechnik; Benennung der Wellenlängenbereiche. Januar 1984 (IR, VIS und UV).
Commons: Elektromagnetisches Spektrum – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
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