הספקטרום האלקטרומגנטי.

שלב 1 מתוך 5

משפחה אחת

גלי רדיו, גלי מיקרו, קרינה תת־אדומה, אור נראה, קרינה על־סגולה, קרני רנטגן וקרני גמא הם כולם גלים אלקטרומגנטיים: שדה חשמלי ושדה מגנטי שמתנודדים בניצב זה לזה ולכיוון ההתקדמות. הם לא צריכים תווך, ולכן חוצים את החלל הריק. יחד הם יוצרים את הספקטרום האלקטרומגנטי, מסודר לפי אורך הגל.

הבקר אורך גל (חזקות של עשר) נע בסולם לוגריתמי: הערך $1$⁠ פירושו $10^{1} = 10$⁠ מטרים, והערך $-6.3$⁠ פירושו $10^{-6.3}$⁠ מטר. החליקו מרדיו לרנטגן.

שלב 2 מתוך 5

תדירות

כל גל מקיים $v = f\lambda$⁠. לגל אלקטרומגנטי בריק המהירות היא תמיד $c$⁠, מהירות האור, כ־$3.00 \times 10^8\ \mathrm{m/s}$⁠, ולכן:

$f = \frac{c}{\lambda}$$f =$$\frac{c}{\lambda}$⁠

גל קצר פי עשרה מתנודד מהר פי עשרה. תדירויות של אור גבוהות כל כך שנוח למדוד אותן בטרה־הרץ: 1 THz = 10¹² Hz. הגל בסצנה קבוע עכשיו באורך $10^{-6.3}$⁠ מטר.

שלב 3 מתוך 5

בהירות וצבע

בתוך הפס הנראה, בין כ־400 nm לכ־700 nm, הצבע שאנחנו רואים נקבע לפי אורך הגל: אדום בקצה הארוך וסגול בקצה הקצר. לבקר בהירות אין קשר לאורך הגל. נבאו מה הוא כן משנה, ואז ראו את הסצנה מגבירה אותו.

שלב 4 מתוך 5

אנרגיה של פוטון

אור מגיע במנות, פוטונים, וכל פוטון נושא אנרגיה שתלויה רק בתדירות שלו:

$E = hf = \frac{hc}{\lambda}$$E =$$hf =$$\frac{hc}{\lambda}$⁠

$h$⁠ הוא קבוע פלאנק, $6.63 \times 10^{-34}\ \mathrm{J \cdot s}$⁠. האנרגיות האלה זעירות, ולכן מודדים אותן גם באלקטרון־וולט: 1 eV ≈ 1.60 × 10⁻¹⁹ J, האנרגיה שאלקטרון מקבל כשהוא עובר מתח של וולט אחד.

שלב 5 מתוך 5

אנרגיה לכל פוטון

בהירות היא כמה פוטונים מגיעים בכל שנייה; התדירות קובעת כמה אנרגיה יש בכל אחד מהם. כשאור פוגע במולקולה, הוא נבלע פוטון אחד בכל פעם. החליקו מהרנטגן חזרה לרדיו, ושימו לב כמה חזקות של עשר אורך הגל משתנה.