विद्युत चुम्बकीय वर्णक्रम

विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम, विद्युतचुंबकीय विकिरण की आवृत्तियों (स्पेक्ट्रम) और उनकी संबंधित तारों और फोटन ऊर्जाओं की श्रेणी है।

विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम एक हर्ट्ज से कम आवृत्ति से लेकर 1025 हर्ट्ज से अधिक आवृत्ति तक के विद्युतचुंबकीय तरंगों को सम्मलित करता है, जिसके संबंध में वेवलेंथ हजारों किलोमीटर से अणुक नक्षत्र के आकार के एक भाग तक हो सकती हैं। यह आवृत्ति सीमा अलग-अलग बैंडों में बांटी जाती है, और प्रत्येक आवृत्ति बैंड में विद्युतचुंबकीय तरंगों को अलग-अलग नामों से जाना जाता है; स्पेक्ट्रम के निचले आवृत्ति (लंबी तार की लंबाई) के प्रारंभ से इनके नाम हैं: रेडियो तरंग, माइक्रोवेव्स, इंफ्रारेड, प्रतीक्षित प्रकाश, अल्पाभ प्रकाश, एक्स-रे, और गैमा रे (ऊची आवृत्ति और कम तार की लंबाई वाले  भाग में)। इन बैंडों में प्रत्येक विद्युतचुंबकीय तरंगों के विभिन्न गुण होते हैं, जैसे कि वे कैसे उत्पन्न होते हैं, पदार्थ के साथ कैसे प्रभावित होते हैं और उनके व्यावहारिक अनुप्रयोग होते हैं। लंबी और छोटी तारों के लिए कोई ज्ञात सीमा नहीं है। अतिसूक्ष्म अल्ट्रा-वियोलेट, सॉफ्ट एक्स-रे, हार्ड एक्स-रे और गैमा रे को आयनिकरण विकिरण के रूप में वर्गीकृत किया जाता है क्योंकि उनके फोटनों में पर्याप्त ऊर्जा होती है जो परमाणुओं को आयनित करने के लिए कार्यक्षम होती है, जिससे रासायनिक प्रतिक्रियाएँ होती हैं। प्रतीक्षित प्रकाश और इससे लंबी तारें गैर-आयनिकरण विकिरण के रूप में वर्गीकृत की जाती हैं क्योंकि इन तारों में इस प्रभाव को उत्पन्न करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा नहीं होती है।

विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम के बहुतायत भाग ों में, स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग विभिन्न आवृत्तियों की तरंगों को अलग करने के लिए किया जा सकता है, जिससे मूल आवृत्तियों का एक स्पेक्ट्रम प्राप्त होता है। स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग विद्युतचुंबकीय तरंगों के पदार्थ के साथ इंटरैक्शन का अध्ययन करने के लिए किया जाता है।

इतिहास और खोज
मानव सदैव दृश्य प्रकाश और तेज़ ऊष्मा के बारे में जागरूक थे, किन्तु इतिहास के बहुत से युगों के समय इस बात का ज्ञान नहीं था कि ये प्रभाव एक-दूसरे से जुड़े हुए हैं या किसी अधिक व्यापक सिद्धांत के प्रतिनिधि हैं। प्राचीन यूनानी लोगों ने माना कि प्रकाश सीधे रेखाओं में यात्रा करता है और इसकी कुछ गुणों का अध्ययन किया, जिनमें प्रतिबिंबण और भिगोने का भी सम्मलित था। 17वीं सदी की शुरुआत से प्रकाश प्रगट के बारे में गहराई से अध्ययन किया गया, जिससे टेलीस्कोप और माइक्रोस्कोप जैसे महत्वपूर्ण उपकरणों की खोज हुई। आइज़ेक न्यूटन ने पहले ही प्रिज्म के साथ सफेद प्रकाश को विभाजित करने के लिए रंगों की सीमा के लिए शब्द स्पेक्ट्रम का उपयोग किया जा सकता था। 1666 से प्रारंभ होकर, न्यूटन ने दिखाया कि ये रंग प्रकाश के स्वाभाविक रूप में उपस्थित हैं और इन्हें सफेद प्रकाश में पुनः संयोजित किया जा सकता है। एक विवाद उठा कि क्या प्रकाश का एक तरंग लक्षण है या क्या यह एक कण लक्षण है, जिसमें रेने डेकार्ट, रॉबर्ट हुक और क्रिस्टियान हायगेंस तार का वर्णन करते हैं और न्यूटन एक कण वर्णन करते हैं। विशेष रूप से हायगेंस के पास प्रतिक्षांक और भिगोने के नियमों का विकसित सिद्धांत था। 1801 के आस-पास, थॉमस यंग ने अपने दो-द्वारी प्रयोग के माध्यम से प्रकाश की तारंगदैर्घ्य को मापा, जिससे यह स्पष्ट रूप से सिद्ध हुआ कि प्रकाश एक तरंग है।

1800 में, विलियम हर्शल ने अवरक्त विकिरण की खोज की। उन्होंने प्रिज्म द्वारा विभाजित प्रकाश में थर्मामीटर को ले जाकर विभिन्न रंगों के तापमान का अध्ययन किया। उन्हें ध्यान गया कि सबसे उच्च तापमान लाल से परे होता था। उन्होंने सिद्धांत बनाया कि यह तापमान परिवर्तन "कैलोरिफिक रेज़", एक प्रकार की प्रकाश रेखा के कारण हो सकता है जो दिखाई नहीं देती है। अगले साल, जोहान रिटर, स्पेक्ट्रम के दूसरे छोर पर काम करते हुए, ध्यान दिया कि उन्हें "रासायनिक रेज़" (दृश्य नहीं होने वाली प्रकाश रेखाएं जो कुछ रासायनिक प्रतिक्रियाओं को प्रेरित करती हैं) का पता चला। इनका व्यवहार दृश्यता वाली बैंगनी प्रकाश रेखाओं के आस-पास के सामान्य था, किन्तु स्पेक्ट्रम में उनसे परे थे। बाद में इन्हें अल्ट्रावायलेट विकिरण के नाम से पुनर्नामित किया गया।

विद्युतचुंबकीयता का अध्ययन 1820 में हांस क्रिस्चियन ओर्स्टेड द्वारा प्रारंभ हुआ जब उन्होंने खोजा कि विद्युत्क्रम चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करते हैं (ओर्स्टेड का कानून)। प्रकाश को विद्युतचुंबकीयता से पहली बार 1845 में जोड़ा गया था, जब माइकल फैराडे ने देखा कि एक पारदर्शी पदार्थ से गुजरता हुआ प्रकाश एक चुंबकीय क्षेत्र के प्रतिक्रिया का सामरिक होता है (फैराडे प्रभाव देखें)। 1860 के दशक में, जेम्स क्लर्क मैक्सवेल ने विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के लिए चार आंशिक अंतर समीकरण (मैक्सवेल के समीकरण) विकसित किए। इनमें से दो समीकरणों ने क्षेत्र में तरंगों की संभावना और व्यवहार की भविष्यवाणी की थी। इन सिद्धांती तरंगों की गति का विश्लेषण करते हुए, मैक्सवेल ने यह जान लिया कि वे प्रकाश की ज्ञात गति के निकटी गति पर चलते हैं। इस अद्भुत संयोग में मैक्सवेल को यह निष्कर्ष निकालने पर मजबूर किया कि प्रकाश स्वयं एक प्रकार की विद्युतचुंबकीय तरंग है। मैक्सवेल के सिद्धांतों ने विद्युतचुंबकीय तरंगों की एक अनंत श्रेणी की संभावना की पूर्वभासित की, जो सभी प्रकाश की गति पर चलती हैं। यह पूरे विद्युतचुंबकीय विस्तार के अस्तित्व के पहले संकेत था।

मैक्सवेल के सिद्धांतों के अनुसार पूर्वाभासित तरंगों में इंफ्रारेड की समानता में बहुत कम आवृत्तियों वाली तरंगें सम्मलित थीं, जो सिद्धांत के अनुसार साधारण विद्युतीय सर्किट के विलंबित आवर्तीयों द्वारा उत्पन्न हो सकती थीं। मैक्सवेल के सिद्धांतों को सिद्ध करने और ऐसे बहुत कम आवृत्ति विद्युतचुंबकीय विकिरण की पहचान करने का प्रयास करते हुए, 1886 में भौतिकशास्त्री हाइनरिच हर्ट्ज ने एक यंत्र बनाया जिससे वे वर्तमान में "रेडियो तरंग" कहलाने वाली तरंगों को उत्पन्न करने और पहचानने कर सकें। हर्ट्ज ने ये तरंग पाए और उनकी आवृत्ति का माप करके और उसे उनकी आवृत्ति से गुणा करके (गुणा करके उसे उनकी आवृत्ति से गुणा करके) इसे सिद्ध किया कि वे प्रकाश की गति पर चलती हैं।हर्ट्ज ने यह भी सिद्ध किया कि नयी विकिरण को विभिन्न अधिकारी द्रव्यों द्वारा प्रतिबिंबित और विकर्णित किया जा सकता है, उसी प्रकार जैसे प्रकाश। उदाहरण के लिए, हर्ट्ज ने पेड़ के रेजिन के लेंस का उपयोग करके इन तरंगों को समाधानित किया। एक बाद में प्रयोग में, हर्ट्ज ने समान रूप से माइक्रोवेव्स को उत्पन्न किया और उनकी गुणधर्मों को मापा। इन नए प्रकार की तरंगों ने वायरलेस टेलीग्राफ और रेडियो जैसे आविष्कारों के लिए मार्ग प्रशस्त किया।

1895 में, विल्हेल्म रेंटजेन ने एक ऊचा वोल्टेज प्रभावित खाली ट्यूब के साथ एक प्रयोग के समय एक नई प्रकार की विकिरण को पहचाना। उन्होंने इसे "एक्स-रे" कहा और पाया कि वे मानव शरीर के भागों से गुजर सकती हैं, किन्तु हड्डियों जैसे अधिक घन पदार्थ द्वारा प्रतिबिंबित या रोकी जा सकती हैं। जल्द ही, इस रेडियोग्राफी के लिए कई उपयोग पाए गए थे।

विद्युतचुंबकीय विस्तार के अंतिम की जगह गैमा किरणों की खोज से भरी गई। 1900 में, पॉल विलार्ड रेडियम की किरणीय प्रक्षेपणों का अध्ययन कर रहे थे जब उन्होंने एक नई प्रकार की विकिरण की पहचान की जो पहले में उन्हें पताकर लगी कि इसमें ज्ञात एल्फा और बीटा कणों के समान कण होते हैं, किन्तु इन तक प्रवेशन क्षमता के साथ इन दोनों से बहुत अधिक प्रभावी होते हैं। चूंकि, 1910 में, ब्रिटिश भौतिक विज्ञानी विलियम हेनरी ब्रैग ने सिद्ध किया कि गैमा किरणें तरंगीय विकिरण हैं, न कि कण हैं, और 1914 में, अर्नेस्ट रदरफर्ड (जिन्होंने उन्हें 1903 में गैमा किरणें नामित किया जब उन्होंने यह जान लिया कि वे चार्जयुक्त एल्फा और बीटा कणों से मूलत: अलग हैं) और एडवर्ड आंद्रेड ने उनकी आवृत्तियों को मापा और पाया कि गैमा किरणें एक्स-रे के समान होती हैं, किन्तु उनसे छोटी आवृत्तियाँ होती हैं।

1901 में मैक्स प्लांक द्वारा प्रकाश केवल विशिष्ट "क्वांटा", जिन्हें अब फोटन कहा जाता है, में ही अवशोषित होता है, जिससे स्पष्ट हो गया कि प्रकाश में कण का स्वभाव होता है। इस विचार को अल्बर्ट आइंस्टीन ने 1905 में स्पष्ट किया, किन्तु प्लांक और कई अन्य समकालीन वैज्ञानिकों ने इसे स्वीकार नहीं किया। विज्ञान का आधुनिक स्थान यह है कि वैद्युतचुंबकीय विकिरण के एक साथ तरंग और कण का स्वभाव होता है, अर्थात तरंग-कण द्वैध्य। इस स्थिति से उत्पन्न विरोधाभासों पर वैज्ञानिकों और दर्शनिकों के बीच अब भी विचार-विमर्श जारी हैं।

रेंज
विद्युतचुंबकीय तरंगे सामान्यतः तीन भौतिक गुणों द्वारा वर्णित की जाती हैं: आवृत्ति f, तरंगदैर्घ्य λ, या फोटन ऊर्जा E। खगोलविज्ञान में पाए जाने वाले आवृत्तियां 2.4×1023 हर्ट्ज (1 गीवी गैमा किरण) से आरम्भ होती हैं और आईनाइज्ड अंतरगलक तत्व के स्थानीय प्लाज्मा आवृत्ति (~1 किलोहर्ट्ज) तक पहुंचती हैं, तरंगदैर्घ्य तरंग आवृत्ति के प्रतिक के रूप में होता है, इसलिए गैमा किरण के बहुत छोटे तरंगदैर्घ्य होते हैं जो परमाणु के आयाम के भाग होते हैं, चूँकि स्पेक्ट्रम के विपरीत छोर पर तरंगदैर्घ्य अनंत लंबा हो सकता है। फोटन ऊर्जा तरंग आवृत्ति के प्रत्युत अनुपात में सीधी रूप से होती है, इसलिए गैमा किरण फोटनों की सबसे अधिक ऊर्जा होती है (अधिकतर एक अरब इलेक्ट्रॉन वोल्ट), चूँकि रेडियो किरण फोटनों की बहुत कम ऊर्जा होती है (अधिकतर एक फेम्टोइलेक्ट्रॉन वोल्ट)। इन संबंधों को निम्नलिखित समीकरणों द्वारा दर्शाया गया है:
 * $$f = \frac{c}{\lambda}, \quad\text{or}\quad f = \frac{E}{h}, \quad\text{or}\quad E=\frac{hc}{\lambda},$$

यहाँ: जब विद्युतचुंबकीय तरंगे किसी पदार्थ के साथ माध्यम में यात्रा करती हैं, तो उनका तरंगदैर्घ्य कम हो जाता है। विद्युतचुंबकीय विकिरण के तरंगदैर्घ्य, चाहे वे किसी भी माध्यम में यात्रा कर रहे हों, सामान्यतः वैक्यूम तरंगदैर्घ्य के आधार पर दिए जाते हैं, चूंकि यह सदैव स्पष्ट रूप से उल्लिखित नहीं होता है।
 * c = $299,792,458 m/s$ निर्वात में प्रकाश की गति है
 * h = $6.626 J·s$ = $4.136 eV·s$ इलेक्ट्रॉन वोल्ट-सेकंड है, जो प्लांक संदूल है।

सामान्य रूप से, विद्युतचुंबकीय विकिरण को तरंगदैर्घ्य के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है जिसमें रेडियो किरण, माइक्रोवेव, इन्फ्रारेड, प्रतीक्षामान बत्ती, अल्ट्रावायलेट, एक्स-रे और गैमा रे सम्मिलित होती हैं। विद्युतचुंबकीय विकिरण का व्यवहार इसके तरंगदैर्घ्य पर निर्भर करता है। जब विद्युतचुंबकीय विकिरण एकल परमाणु और अणुओं के साथ संवेदनशीलता करती है, तो उसका व्यवहार उस प्रति के क्वांटम (फोटन) के ऊर्जा की मात्रा पर भी निर्भर करता है।

स्पेक्ट्रोस्कोपी एक ऐसी विधि है जो वैक्यूम में 400 नैनोमीटर से 700 नैनोमीटर के सीने में दिखाई देने वाली प्रकाशमान तरंगदैर्घ्य श्रेणी से अधिक व्याप्ति के विद्युतचुंबकीय विकिरण का पता लगा सकती है। एक साधारण प्रयोगशाला में उपयोग होने वाला स्पेक्ट्रोस्कोप 2 नैनोमीटर से 2500 नैनोमीटर तक के तरंगदैर्घ्य को पकड़ सकता है। इस प्रकार के उपकरण से वस्तुओं, गैसों या यहाँ तक कि तारों के भौतिक गुणों के बारे में विस्तृत जानकारी प्राप्त की जा सकती है। स्पेक्ट्रोस्कोप खगोलविज्ञान में व्यापक रूप से प्रयोग होता है। उदाहरण के लिए, कई हाइड्रोजन परमाणु एक रेडियो किरण फोटन उत्पन्न करते हैं जिसका तरंगदैर्घ्य 21.12 सेमी होता है। इसके अतिरिक्त, कुछ तारामंडलीय नेबुला के अध्ययन में 30 हर्ट्ज और इससे नीचे की आवृत्तियां उत्पन्न की जा सकती हैं और 2.9×1027 हर्ट्ज तक की आवृत्तियां खगोलवैज्ञानिक स्रोतों से पहचानी गई हैं।

क्षेत्र
विद्युतचुंबकीय विकिरण के प्रकार व्यापक रूप से निम्नलिखित वर्गों (क्षेत्र, बैंड या प्रकार) में वर्गीकृत किए जाते हैं:


 * 1) गामा विकिरण
 * 2) एक्स-रे विकिरण
 * 3) पराबैंगनी विकिरण
 * 4) दृश्य प्रकाश
 * 5) अवरक्त विकिरण
 * 6) माइक्रोवेव विकिरण
 * 7) रेडियो तरंगें

यह वर्गीकरण तरंगदैर्घ्य के बढ़ते क्रम के साथ होता है, जो विकिरण के प्रकार की विशेषता है।

विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम के बैंड के बीच कोई त्रुटिहीन परिभाषित सीमाएं नहीं हैं; बल्कि वे एक दूसरे में फीके पड़ जाते हैं जैसे इंद्रधनुष में बैंड (जो दृश्य प्रकाश का उप-स्पेक्ट्रम है)। प्रत्येक आवृत्ति और तरंग दैर्ध्य (या प्रत्येक बैंड में) के विकिरण में स्पेक्ट्रम के दो क्षेत्रों के गुणों का मिश्रण होता है जो इसे बाध्य करते हैं। उदाहरण के लिए, लाल प्रकाश इन्फ्रारेड विकिरण जैसा दिखता है जिसमें यह कुछ रासायनिक बंधनों को उत्तेजित और ऊर्जा जोड़ सकता है और वास्तव में प्रकाश संश्लेषण और दृश्य प्रणाली के कामकाज के लिए जिम्मेदार रासायनिक तंत्र को शक्ति देने के लिए ऐसा करना चाहिए।

एक्स-रे और गामा किरणों के बीच का अंतर आंशिक रूप से स्रोतों पर आधारित होता है: परमाणु क्षय या अन्य परमाणु और उप-परमाणु/कण प्रक्रिया से उत्पन्न फोटॉन को सदैव गामा किरण कहा जाता है, चूँकि एक्स-रे अत्यधिक ऊर्जावान आंतरिक परमाणु इलेक्ट्रॉनों से जुड़े इलेक्ट्रॉनिक संक्रमणों से उत्पन्न होते हैं।. सामान्यतः, परमाणु संक्रमण इलेक्ट्रॉनिक संक्रमणों की समानता में बहुत अधिक ऊर्जावान होते हैं, इसलिए गामा किरणें एक्स-रे की समानता में अधिक ऊर्जावान होती हैं, किन्तु अपवाद उपस्थित हैं। इलेक्ट्रॉनिक संक्रमणों के अनुरूप, म्यूओनिक परमाणु संक्रमणों को एक्स-किरणों का उत्पादन करने के लिए भी कहा जाता है, के होने पर भी उनकी ऊर्जा अधिक हो सकती है 6 MeV, चूँकि कई हैं (77 से कम होने के लिए जाना जाता है 10 keV) कम ऊर्जा वाले परमाणु संक्रमण (उदा., the 7.6 eV थोरियम के समस्थानिकों का परमाणु संक्रमण|थोरियम-229m), और, कुछ म्यूओनिक एक्स-रे की समानता में दस लाख गुना कम ऊर्जावान होने के अतिरिक्त, उत्सर्जित फोटॉनों को उनके परमाणु मूल के कारण अभी भी गामा किरण कहा जाता है।

कायिकी से आने वाले विद्युतचुंबकीय विकिरण को सदैव "गामा रे" विकिरण कहा जाना ही एकमात्र रूढ़िवाद है, चूंकि। कई खगोलीय गामा रे स्रोत (जैसे गामा रे विस्फोट) का ज्ञात है कि वे परमाणुओं के मूल्य से अधिक ऊर्जाशील (उच्चता और तरंगदैर्घ्य दोनों में) हैं, इसलिए नाभिकीय मूल का नहीं हो सकते। अधिकांशतः, उच्च ऊर्जा भौतिकी और चिकित्सा रेडियोथेरेपी में, बहुत उच्च ऊर्जा वाले विद्युतचुंबकीय विकिरण (10 MeV से अधिक क्षेत्र में) — जो किसी भी परमाणुओं के गामा रे से भी अधिक ऊर्जाशील होता है — को "एक्स-रे" या "गामा रे" कहने की अतिरिक्त "उच्च-ऊर्जा फोटोन" के सामान्य शब्द से पुकारा जाता है।

वह क्षेत्र जहां एक विशेष देखी गई विकिरण स्थित होती है, संदर्भ-आधारित होता है (प्रकाश के लिए डॉप्लर शिफ्ट के कारण), इसलिए एक अवलोकन कर्ता के लिए विद्युतचुंबकीय विकिरण जो एक तरंगस्पंद के एक क्षेत्र में होगी, पहले के संबंध में दृश्यमान हो सकती है जो विद्युतीय रफ्तार के समानांतर चल रहे अवलोकन कर्ता के लिए स्पेक्ट्रम के दूसरे में होगी। उदाहरण के लिए, ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि को विचार करें। यह जब पदार्थ और विकिरण अलग हो गए, इयों के नीचे के स्थिति में हाइड्रोजन परमाणुओं के द्वारा उत्पन्न हुआ था।ये फोटन लाइमन श्रृंखला के संक्रमणों से थे, जिससे इन्हें विद्युतचुंबकीय स्पंद के अल्पावरोही (अल्ट्रावायलेट)  में रखा जाता है। अब इस विकिरण कोस्मोलॉजिकल लाल स्थिरता के कारण माइक्रोवेव स्पंद के  में आ गया है, जो धीमी गति से (प्रकाश की समानता में धीमी रफ्तार से) गति कर रहे अवलोकन कर्ताओं के संबंध में ब्रह्मांड की समानता में हैं।

नामों का औचित्य
विद्युत चुम्बकीय विकिरण स्पेक्ट्रम में विभिन्न तरीकों से पदार्थ के साथ परस्पर क्रिया करता है। इस प्रकार की अंतःक्रियाएं इतनी भिन्न हैं कि स्पेक्ट्रम के विभिन्न भागों में ऐतिहासिक रूप से अलग-अलग नाम लागू किए गए हैं, जैसे कि ये विभिन्न प्रकार के विकिरण थे। इस प्रकार, चूंकि ये विभिन्न प्रकार के विद्युत चुम्बकीय विकिरण आवृत्तियों और तरंग दैर्ध्य के मात्रात्मक रूप से निरंतर स्पेक्ट्रम बनाते हैं, इन गुणात्मक अंतःक्रियात्मक अंतरों से संबंधित व्यावहारिक कारणों से स्पेक्ट्रम विभाजित रहता है।

रेडियो तरंगें
रेडियो तरंगें एंटेना द्वारा उत्सर्जित और प्राप्त की जाती हैं, जिसमें धातु की छड़ गुंजयमान यंत्र जैसे कंडक्टर होते हैं। रेडियो तरंगों की कृत्रिम पीढ़ी में, एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण जिसे ट्रांसमीटर कहा जाता है, एक एसी विद्युत प्रवाह उत्पन्न करता है जिसे एंटीना पर लागू किया जाता है। एंटीना में दोलन करने वाले इलेक्ट्रॉन दोलनशील विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करते हैं जो एंटीना से रेडियो तरंगों के रूप में विकीर्ण होते हैं। रेडियो तरंगों के स्वागत में, एक रेडियो तरंग युगल के दोलन विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र एक एंटीना में इलेक्ट्रॉनों के लिए, उन्हें आगे और पीछे धकेलते हैं, एक रेडियो रिसीवर पर लागू दोलन धाराओं का निर्माण करते हैं। आयनमंडल में आवेशित कणों की परतों को छोड़कर पृथ्वी का वातावरण मुख्य रूप से रेडियो तरंगों के लिए पारदर्शी है, जो कुछ आवृत्तियों को प्रतिबिंबित कर सकते हैं।

रेडियो प्रसारण, टेलीविजन, दो तरफा रेडियो, मोबाइल फोन, संचार उपग्रह और वायरलेस नेटवर्किंग जैसी रेडियो संचार प्रणालियों में दूरियों में सूचना प्रसारित करने के लिए रेडियो तरंगों का अत्यधिक व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। एक रेडियो संचार प्रणाली में, एक रेडियो फ्रीक्वेंसी करंट को एक ट्रांसमीटर में एक सूचना-संकेत सिग्नल के साथ या तो आयाम, आवृत्ति या चरण को बदलकर और एक एंटीना पर लागू किया जाता है। रेडियो तरंगें सूचना को पूरे अंतरिक्ष में एक रिसीवर तक ले जाती हैं, जहां उन्हें एक एंटीना द्वारा प्राप्त किया जाता है और रिसीवर में डिमॉड्यूलेशन द्वारा निकाली गई जानकारी। रेडियो तरंगों का उपयोग ग्लोबल पोजिशनिंग सिस्टम (जीपीएस) और नेविगेशनल बीकन जैसी प्रणालियों में नेविगेशन के लिए और रेडियोलोकेशन और रडार में दूर की वस्तुओं का पता लगाने के लिए भी किया जाता है। उनका उपयोग रिमोट कंट्रोल और औद्योगिक ताप के लिए भी किया जाता है।

रेडियो स्पेक्ट्रम के उपयोग को सरकारों द्वारा कड़ाई से विनियमित किया जाता है, अंतर्राष्ट्रीय दूरसंचार संघ (ITU) द्वारा समन्वित किया जाता है जो विभिन्न उपयोगों के लिए विभिन्न उपयोगकर्ताओं को आवृत्तियों का आवंटन करता है।

माइक्रोवेव
माइक्रोवेव सुपर-हाई फ़्रीक्वेंसी और अत्यधिक हाई फ़्रीक्वेंसी बैंड में अधिकतर 10 सेंटीमीटर से लेकर एक मिलीमीटर तक शॉर्ट वेवलेंथ की रेडियो तरंगें हैं। माइक्रोवेव ऊर्जा का उत्पादन क्लिस्ट्रॉन और मैग्नेट्रोन ट्यूबों के साथ, और सॉलिड-स्टेट इलेक्ट्रॉनिक्स उपकरणों जैसे गन डायोड और IMPATT डायोड के साथ किया जाता है। यद्यपि वे छोटे एंटेना द्वारा उत्सर्जित और अवशोषित होते हैं, वे ध्रुवीय अणुओं द्वारा भी अवशोषित होते हैं, कंपन और घूर्णी मोड से जुड़ते हैं, जिसके परिणामस्वरूप थोक ताप होता है। इन्फ्रारेड और प्रकाश जैसी उच्च आवृत्ति तरंगों के विपरीत, जो मुख्य रूप से सतहों पर अवशोषित होती हैं, माइक्रोवेव सामग्री में प्रवेश कर सकते हैं और सतह के नीचे अपनी ऊर्जा जमा कर सकते हैं। इस प्रभाव का उपयोग माइक्रोवेव ओवन में भोजन को गर्म करने के लिए, और औद्योगिक हीटिंग और मेडिकल डायथर्मी के लिए किया जाता है। माइक्रोवेव रडार में उपयोग की जाने वाली मुख्य तरंग दैर्ध्य हैं, और उपग्रह संचार, और वायरलेस नेटवर्किंग तकनीकों जैसे वाई-फाई के लिए उपयोग की जाती हैं। तांबे के केबल (ट्रांसमिशन लाइन) जिनका उपयोग कम आवृत्ति वाली रेडियो तरंगों को एंटेना तक ले जाने के लिए किया जाता है, माइक्रोवेव आवृत्तियों पर अत्यधिक बिजली की हानि होती है, और उन्हें ले जाने के लिए वेवगाइड नामक धातु के पाइप का उपयोग किया जाता है। चूंकि बैंड के निचले सिरे पर वातावरण मुख्य रूप से पारदर्शी होता है, बैंड के ऊपरी छोर पर वायुमंडलीय गैसों द्वारा माइक्रोवेव का अवशोषण व्यावहारिक प्रसार दूरी को कुछ किलोमीटर तक सीमित कर देता है।

टेराहर्ट्ज़ विकिरण या उप-मिलीमीटर विकिरण माइक्रोवेव और दूर अवरक्त के बीच अधिकतर 100 गीगाहर्ट्ज़ से 30 टेराहर्ट्ज़ (THz) के स्पेक्ट्रम का एक क्षेत्र है जिसे किसी भी बैंड से संबंधित माना जा सकता है। कुछ समय पहले तक, रेंज का संभवतः ही कभी अध्ययन किया गया था और तथाकथित टेराहर्ट्ज़ गैप में माइक्रोवेव ऊर्जा के लिए कुछ स्रोत उपस्थित थे, किन्तु इमेजिंग और संचार जैसे अनुप्रयोग अब दिखाई दे रहे हैं। वैज्ञानिक सशस्त्र बलों में टेराहर्ट्ज तकनीक को भी लागू करना चाह रहे हैं, जहां उच्च आवृत्ति तरंगों को दुश्मन सैनिकों पर उनके इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को अक्षम करने के लिए निर्देशित किया जा सकता है। टेराहर्ट्ज़ विकिरण वायुमंडलीय गैसों द्वारा दृढ़ता से अवशोषित होता है, जिससे यह आवृत्ति रेंज लंबी दूरी के संचार के लिए प्रयोगहीन हो जाती है।

इन्फ्रारेड विकिरण
विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम का अवरक्त भाग अधिकतर 300 गीगाहर्ट्ज़ से 400 THz (1 मिमी - 750 एनएम) की सीमा को कवर करता है। इसे तीन भागों में विभाजित किया जा सकता है: * दूर-अवरक्त, 300 गीगाहर्ट्ज़ से 30 THz (1 मिमी - 10 माइक्रोन) तक। इस श्रेणी के निचले को माइक्रोवेव या टेराहर्ट्ज तरंगें भी कहा जा सकता है। यह विकिरण सामान्यतः गैस-चरण अणुओं में तथाकथित घूर्णी मोड द्वारा, तरल पदार्थों में आणविक गतियों द्वारा और ठोस में फोनोन द्वारा अवशोषित किया जाता है। पृथ्वी के वायुमंडल में पानी इस श्रेणी में इतनी दृढ़ता से अवशोषित होता है कि यह वातावरण को अपारदर्शी बना देता है। चूंकि, अपारदर्शी सीमा के भीतर कुछ तरंगदैर्ध्य श्रेणियां (खिड़कियां) हैं जो आंशिक संचरण की अनुमति देती हैं, और खगोल विज्ञान के लिए उपयोग की जा सकती हैं। अधिकतर 200 माइक्रोन से लेकर कुछ मिमी तक की तरंग दैर्ध्य रेंज को अधिकांशतः सबमिलिमीटर खगोल विज्ञान के रूप में जाना जाता है, जो 200 माइक्रोन से कम तरंग दैर्ध्य के लिए दूर अवरक्त को आरक्षित करता है।
 * मध्य-अवरक्त, 30 से 120 THz (10-2.5 माइक्रोन) तक। गर्म वस्तुएं (ब्लैक-बॉडी रेडिएटर) इस सीमा में दृढ़ता से विकिरण कर सकती हैं, और सामान्य शरीर के तापमान पर मानव त्वचा इस क्षेत्र के निचले सिरे पर दृढ़ता से विकिरण करती है। यह विकिरण आणविक कंपनों द्वारा अवशोषित होता है, जहां एक अणु में विभिन्न परमाणु अपने संतुलन की स्थिति के आसपास कंपन करते हैं। इस श्रेणी को कभी-कभी 'फिंगरप्रिंट क्षेत्र' कहा जाता है, क्योंकि किसी यौगिक का मध्य-अवरक्त अवशोषण स्पेक्ट्रम उस यौगिक के लिए बहुत विशिष्ट होता है।
 * निकट-अवरक्त, 120 से 400 THz (2,500-750 एनएम) तक। भौतिक प्रक्रियाएं जो इस श्रेणी के लिए प्रासंगिक हैं वे दृश्य प्रकाश के समान हैं। इस क्षेत्र में उच्चतम आवृत्तियों को सीधे कुछ प्रकार की फोटोग्राफिक फिल्म द्वारा और इन्फ्रारेड फोटोग्राफी और वीडियोग्राफी के लिए कई प्रकार के ठोस राज्य छवि सेंसर द्वारा पता लगाया जा सकता है।

दृश्यमान प्रकाश
आवृत्ति में इन्फ्रारेड से ऊपर दृश्य प्रकाश आता है। सूर्य दृश्य क्षेत्र में अपनी चरम शक्ति का उत्सर्जन करता है, चूंकि सभी तरंग दैर्ध्य के माध्यम से संपूर्ण उत्सर्जन शक्ति स्पेक्ट्रम को एकीकृत करने से पता चलता है कि सूर्य दृश्य प्रकाश की समानता में थोड़ा अधिक अवरक्त उत्सर्जित करता है। परिभाषा के अनुसार, दृश्य प्रकाश EM स्पेक्ट्रम का भाग है, जिसके लिए ल्यूमिनोसिटी फ़ंक्शन सबसे संवेदनशील है। दृश्यमान प्रकाश (और निकट-अवरक्त प्रकाश) सामान्यतः अणुओं और परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों द्वारा अवशोषित और उत्सर्जित होता है जो एक ऊर्जा स्तर से दूसरे में जाते हैं। यह क्रिया उन रासायनिक तंत्रों को अनुमति देती है जो मानव दृष्टि और पौधे प्रकाश संश्लेषण के अंतर्गत आते हैं। मानव दृश्य प्रणाली को उत्तेजित करने वाला प्रकाश विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम का एक बहुत छोटा भाग है। एक इंद्रधनुष विद्युत चुम्बकीय वर्णक्रम के ऑप्टिकल (दृश्यमान) भाग को दर्शाता है; इन्फ्रारेड (यदि इसे देखा जा सकता है) इंद्रधनुष के लाल पक्ष के ठीक आगे स्थित होगा, चूँकि पराबैंगनी विपरीत वायलेट छोर से ठीक आगे दिखाई देगा।

380 नैनोमीटर और 760 एनएम (400-790 टेराहर्ट्ज) के बीच तरंगदैर्घ्य वाले विद्युतचुंबकीय विकिरण का मानव आंख द्वारा पता लगाया जाता है और इसे दृश्य प्रकाश के रूप में माना जाता है। अन्य तरंग दैर्ध्य, विशेष रूप से निकट अवरक्त (760 एनएम से अधिक) और पराबैंगनी (380 एनएम से कम) को भी कभी-कभी प्रकाश के रूप में संदर्भित किया जाता है, खासकर जब मनुष्यों के लिए दृश्यता प्रासंगिक नहीं होती है। श्वेत प्रकाश दृश्य स्पेक्ट्रम में विभिन्न तरंग दैर्ध्य की रोशनी का एक संयोजन है। एक प्रिज्म के माध्यम से सफेद प्रकाश को पार करने से यह 400 एनएम और 780 एनएम के बीच दृश्यमान स्पेक्ट्रम में देखे गए प्रकाश के कई रंगों में विभाजित हो जाता है।

यदि ईएम स्पेक्ट्रम के दृश्य क्षेत्र में आवृत्ति वाली विकिरण किसी वस्तु, जैसे, फल के कटोरे से परावर्तित होती है, और फिर आंखों से टकराती है, तो इसका परिणाम दृश्य की दृश्य धारणा में होता है। मस्तिष्क की दृश्य प्रणाली विभिन्न रंगों और रंगों में परावर्तित आवृत्तियों की भीड़ को संसाधित करती है, और इस अपर्याप्त रूप से समझी जाने वाली मनो-शारीरिक घटना के माध्यम से, अधिकांश लोग एक कटोरी फल का अनुभव करते हैं।

अधिकांश तरंग दैर्ध्य पर, चूंकि, विद्युत चुम्बकीय विकिरण द्वारा की गई जानकारी को सीधे मानव इंद्रियों द्वारा नहीं पहचाना जाता है। प्राकृतिक स्रोत पूरे स्पेक्ट्रम में ईएम विकिरण उत्पन्न करते हैं, और प्रौद्योगिकी तरंग दैर्ध्य की एक विस्तृत श्रृंखला में भी हेरफेर कर सकती है। ऑप्टिकल फाइबर प्रकाश को प्रसारित करता है, चूंकि आवश्यक नहीं कि स्पेक्ट्रम के दृश्य भाग में (यह सामान्यतः अवरक्त होता है), जानकारी ले सकता है। मॉडुलन रेडियो तरंगों के साथ प्रयोग के समान है।

पराबैंगनी विकिरण
आवृत्ति में अगला पराबैंगनी (यूवी) आता है। यूवी किरणों की तरंग दैर्ध्य दृश्यमान स्पेक्ट्रम के बैंगनी सिरे से छोटी होती है किन्तु एक्स-रे से लंबी होती है।

यूवी सबसे लंबी तरंग दैर्ध्य विकिरण है जिसके फोटॉन आयनीकरण परमाणुओं के लिए पर्याप्त ऊर्जावान हैं, उनसे इलेक्ट्रॉनों को अलग करते हैं, और इस प्रकार रासायनिक प्रतिक्रियाएं उत्पन्न करते हैं। लघु तरंग दैर्ध्य यूवी और इसके ऊपर कम तरंग दैर्ध्य विकिरण (एक्स-रे और गामा किरण) को आयनकारी विकिरण कहा जाता है, और उनके संपर्क में रहने वाले ऊतकों को हानि पहुंचा सकता है, जिससे उन्हें स्वास्थ्य के लिए खतरा हो सकता है। यूवी भी कई पदार्थों को दृश्य प्रकाश के साथ चमकने का कारण बन सकता है; इसे प्रतिदीप्ति कहते हैं।

यूवी की मध्य सीमा पर, यूवी किरणें आयनित नहीं हो सकती हैं, किन्तु रासायनिक बंधनों को तोड़ सकती हैं, जिससे अणु असामान्य रूप से प्रतिक्रियाशील हो जाते हैं। उदाहरण के लिए, सनबर्न मानव त्वचा कोशिका (जीव विज्ञान) पर मध्यम श्रेणी के यूवी विकिरण के विघटनकारी प्रभावों के कारण होता है, जो त्वचा कैंसर का मुख्य कारण है। मध्यम श्रेणी में यूवी किरणें थाइमिन डिमर बनाने वाली कोशिकाओं में जटिल डीएनए अणुओं को अपूरणीय रूप से हानि पहुंचा सकती हैं, जिससे यह एक बहुत ही शक्तिशाली उत्परिवर्तजन बन जाता है।

सूर्य महत्वपूर्ण यूवी विकिरण (अपनी कुल शक्ति का अधिकतर 10%) उत्सर्जित करता है, जिसमें अत्यंत कम तरंग दैर्ध्य यूवी सम्मलित है जो संभावित रूप से भूमि पर अधिकांश जीवन को नष्ट कर सकता है (समुद्र का पानी वहां जीवन के लिए कुछ सुरक्षा प्रदान करेगा)। चूंकि, सूर्य की अधिकांश हानिकारक यूवी तरंग दैर्ध्य सतह पर पहुंचने से पहले वायुमंडल द्वारा अवशोषित कर ली जाती हैं। यूवी की उच्च ऊर्जा (सबसे छोटी तरंग दैर्ध्य) रेंज (जिसे वैक्यूम यूवी कहा जाता है) नाइट्रोजन द्वारा और लंबी तरंग दैर्ध्य पर, हवा में साधारण डायटोमिक ऑक्सीजन द्वारा अवशोषित की जाती है। ऊर्जा की मध्य-श्रेणी में अधिकांश यूवी ओजोन परत द्वारा अवरुद्ध होती है, जो महत्वपूर्ण 200–315 एनएम रेंज में दृढ़ता से अवशोषित होती है, जिसका निचला ऊर्जा भाग हवा में सामान्य डाइअॉॉक्सिन को अवशोषित करने के लिए बहुत लंबा होता है। यह यूवी में समुद्र के स्तर पर 3% से कम सूरज की रोशनी छोड़ता है, यह सब कम ऊर्जा पर शेष रहता है। शेष यूवी-ए है, कुछ यूवी-बी के साथ। 315 एनएम और दृश्य प्रकाश (यूवी-ए कहा जाता है) के बीच यूवी की सबसे कम ऊर्जा सीमा वातावरण द्वारा अच्छी प्रकार से अवरुद्ध नहीं होती है, किन्तु सनबर्न का कारण नहीं बनती है और कम जैविक क्षति होती है। चूंकि, यह हानिरहित नहीं है और ऑक्सीजन रेडिकल्स, म्यूटेशन और त्वचा को हानि पहुंचाता है।

एक्स-रे
यूवी के बाद एक्स-रे आते हैं, जो यूवी के ऊपरी सीमाओं की प्रकार आयनीकरण करते हैं। चूंकि, उनकी ऊर्जा अधिक होने के कारण, एक्स-रे संक्रमण प्रभाव के माध्यम से भी पदार्थ के साथ परस्पराक्रमण कर सकते हैं। हार्ड एक्स-रे सॉफ्ट एक्स-रे से छोटी तरंगदैर्घ्य रखते हैं और क्योंकि वे कम अवशोषण के साथ कई पदार्थों से गुजर सकते हैं, इसलिए वे कम वस्तुओं के 'मोटाई' से कम वस्तुओं को 'देखने' के लिए उपयोग किए जा सकते हैं, जो कुछ मीटर पानी के समान होता है। एक महत्वपूर्ण उपयोग उपचार में चिकित्सा में एक्स-रे छवि लेना है (रेडियोग्राफी के रूप में जाना जाता है)। एक्स-रे ऊर्जा के रूप में प्रोब्स के रूप में उच्च-ऊर्जा भौतिकी में उपयोगी होते हैं। खगोलज्ञान में, न्यूट्रॉन स्टार्स और ब्लैक होल के चक्रणी ताराएँ एक्स-रे उत्पन्न करती हैं, जो इन घटनाओं का अध्ययन करने को संभव बनाते हैं। तारामंडल में तारा कोरोना द्वारा एक्स-रे उत्पन्न होते हैं और कुछ प्रकार के नेब्यूला द्वारा मजबूत एक्स-रे उत्पन्न होते हैं। चूंकि, खगोलीय एक्स-रे देखने के लिए एक्स-रे दूरबीन को पृथ्वी के बाहर स्थापित किया जाना चाहिए, क्योंकि पृथ्वी की वायुमंडल की गहराई एक्स-रे के प्रति अस्पष्ट होती है (जो 1000 ग्राम/सेमी2 के एरियल घनत्व के समान है), जो पानी की 10 मीटर मोटाई के समकक्ष होता है। यह एक ऐसी मात्रा है जो अधिकतर सभी खगोलीय एक्स-रे (और खगोलीय गैमा रे—नीचे देखें) को रोकने के लिए पर्याप्त है।

गामा किरणें
हार्ड एक्स-रे के बाद गैमा विकिरण आते हैं, जिन्हें 1900 में पॉल उल्रिक विलार्ड ने खोजा था। ये सबसे ऊर्जावान फोटन होते हैं, जिनकी तरंगदैर्घ्य का कोई परिभाषित निम्न सीमा नहीं होती है। खगोल विज्ञान में इनका महत्व है हाई-ऊर्जा वस्तुओं या क्षेत्रों का अध्ययन करने के लिए, चूंकि इसे केवल पृथ्वी की वायुमंडल के बाहर टेलीस्कोपों के साथ ही किया जा सकता है। गैमा विकिरण को भौतिक वैज्ञानिकों द्वारा उनकी पेनेट्रेशन क्षमता के लिए प्रयोगात्मक रूप से उपयोग किया जाता है और कई रेडियोआयसोटोप्स द्वारा उत्पन्न किया जाता है। यह खाद्य और बीजों के स्टेरिलाइजेशन के लिए किया जाता है, और चिकित्सा में यह कभी-कभी रेडिएशन के माध्यम से कैंसर उपचार में उपयोग किया जाता है। सामान्यतः, गामा किरणों का उपयोग परमाणु चिकित्सा में नैदानिक ​​इमेजिंग के लिए किया जाता है, एक उदाहरण पॉज़िट्रॉन एमिशन टोमोग्राफी है। कॉम्पटन प्रकीर्णन के प्रभाव के माध्यम से गामा किरणों की तरंग दैर्ध्य को उच्च समान के साथ मापा जा सकता है।

यह भी देखें
• बैंडप्लान

• ब्रह्मांड किरण

• डिजिटल टेलीविजन परिवर्तन के बाद डिजिटल लाभांश

• इलेक्ट्रोएन्सेफालोग्राफी

• इन्फ्रारेड विंडो

• आयनित विकिरण

• अंतर्राष्ट्रीय सामान्य मानकों की सूची

• ऑप्टिकल विंडो

• ओज़ोन की परत

• दीप्तिमान ऊर्जा

• विकिरण

• रेडियो विंडो

• स्पेक्ट्रल इमेजिंग

• स्पेक्ट्रोस्कोपी

• वी बैंड

• डब्ल्यू बैंड

बाहरी संबंध

 * Australian Radiofrequency Spectrum Allocations Chart (from Australian Communications and Media Authority)
 * Canadian Table of Frequency Allocations (from Industry Canada)
 * U.S. Frequency Allocation Chart – Covering the range 3 kHz to 300 GHz (from Department of Commerce)
 * UK frequency allocation table (from Ofcom, which inherited the Radiocommunications Agency's duties, pdf format)
 * Flash EM Spectrum Presentation / Tool – Very complete and customizable.
 * Poster "Electromagnetic Radiation Spectrum" (992 kB)