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 शामिल करता है, जिसके संबंध में वेवलेंथ हजारों किलोमीटर से अणुक नक्षत्र के आकार के एक हिस्से 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 हिस्से 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 पैदा करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा नहीं होती है।

विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम के बहुतायत भागों 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, लेकिन इतिहास के बहुत से युगों के दौरान 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 शामिल 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 मौजूद 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 साबित 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, लेकिन 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 शुरू हुआ जब उन्होंने खोजा कि विद्युत्क्रम चुंबकीय क्षेत्र पैदा 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 करीबी 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 तुलना में बहुत कम आवृत्तियों वाली तरंगें शामिल 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 साबित 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 दौरान एक नई प्रकार की विकिरण को पहचाना। उन्होंने इसे "एक्स-रे" कहा और पाया कि वे मानव शरीर के भागों से गुजर सकती हैं, लेकिन 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 हिस्से 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, लेकिन इन तक प्रवेशन क्षमता के साथ इन दोनों से बहुत अधिक प्रभावी होते हैं। हालांकि, 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, लेकिन 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, लेकिन 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, यानी तरंग-कण द्वैध्य। इस स्थिति से उत्पन्न विरोधाभासों पर वैज्ञानिकों और दर्शनिकों के बीच अब भी विचार-विमर्श जारी हैं।

रेंज
विद्युतचुंबकीय तरंगों को आमतौर पर निम्नलिखित तीन भौतिक गुणों में से किसी द्वारा वर्णित किया जाता है: आवृत्ति f, तरंग दैर्ध्य लैम्ब्डा | λ, या फोटॉन ऊर्जा ई। खगोल विज्ञान में देखी गई आवृत्तियां निम्न से लेकर होती हैं $2.4 Hz$ (1 GeV गामा किरणें) आयनित अंतरतारकीय माध्यम (~1 kHz) की स्थानीय प्लाज्मा आवृत्ति के नीचे। तरंगदैर्घ्य तरंग आवृत्ति के व्युत्क्रमानुपाती होता है, इसलिए गामा किरणों में बहुत कम तरंग दैर्ध्य होते हैं जो परमाणुओं के आकार के अंश होते हैं, जबकि स्पेक्ट्रम के विपरीत छोर पर तरंग दैर्ध्य अनिश्चित काल तक लंबे हो सकते हैं। फोटॉन ऊर्जा सीधे तरंग आवृत्ति के समानुपाती होती है, इसलिए गामा किरण फोटॉन में उच्चतम ऊर्जा (लगभग एक अरब इलेक्ट्रॉन वोल्ट) होती है, जबकि रेडियो तरंग फोटॉन में बहुत कम ऊर्जा होती है (एक फेमटोइलेक्ट्रॉनवोल्ट के आसपास)। इन संबंधों को निम्नलिखित समीकरणों द्वारा दर्शाया गया है:
 * $$f = \frac{c}{\lambda}, \quad\text{or}\quad f = \frac{E}{h}, \quad\text{or}\quad E=\frac{hc}{\lambda},$$

कहाँ पे: जब भी पदार्थ के साथ संचरण माध्यम में विद्युत चुम्बकीय तरंगें मौजूद होती हैं, तो उनकी तरंग दैर्ध्य कम हो जाती है। विद्युत चुम्बकीय विकिरण की तरंग दैर्ध्य, चाहे वे किसी भी माध्यम से यात्रा कर रहे हों, आमतौर पर वैक्यूम तरंग दैर्ध्य के संदर्भ में उद्धृत किया जाता है, हालांकि यह हमेशा स्पष्ट रूप से नहीं कहा जाता है।
 * सी = $299,792,458 m/s$ निर्वात में प्रकाश की गति है
 * एच = $6.626 J·s$ = $4.136 eV·s$ प्लैंक स्थिरांक है | प्लैंक स्थिरांक।

आम तौर पर, विद्युत चुम्बकीय विकिरण को तरंग दैर्ध्य द्वारा रेडियो तरंग, माइक्रोवेव, अवरक्त, दृश्य प्रकाश, पराबैंगनी, एक्स-रे और गामा किरणों में वर्गीकृत किया जाता है। EM विकिरण का व्यवहार इसकी तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करता है। जब EM विकिरण एकल परमाणुओं और अणुओं के साथ परस्पर क्रिया करता है, तो इसका व्यवहार भी प्रति क्वांटम (फोटॉन) ऊर्जा की मात्रा पर निर्भर करता है।

स्पेक्ट्रोस्कोपी निर्वात में 400 नैनोमीटर से 700 एनएम की दृश्य तरंग दैर्ध्य रेंज की तुलना में ईएम स्पेक्ट्रम के बहुत व्यापक क्षेत्र का पता लगा सकता है। एक सामान्य प्रयोगशाला स्पेक्ट्रोस्कोप 2 एनएम से 2500 एनएम तक तरंग दैर्ध्य का पता लगा सकता है। इस प्रकार के उपकरण से वस्तुओं, गैसों या तारों के भौतिक गुणों के बारे में विस्तृत जानकारी प्राप्त की जा सकती है। खगोल भौतिकी में स्पेक्ट्रोस्कोप का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, कई हाइड्रोजन परमाणु उत्सर्जन (विद्युत चुम्बकीय विकिरण) एक रेडियो तरंग फोटॉन है जिसकी तरंग दैर्ध्य 21.12 सेमी है। इसके अलावा, कुछ तारकीय नीहारिकाओं के अध्ययन में 30 हर्ट्ज और उससे नीचे की आवृत्तियों का उत्पादन किया जा सकता है और महत्वपूर्ण हैं और आवृत्तियों के रूप में उच्च के रूप में $2.9 Hz$ खगोलभौतिकीय स्रोतों से पता चला है।

क्षेत्र
विद्युत चुम्बकीय विकिरण के प्रकारों को मोटे तौर पर निम्नलिखित वर्गों (क्षेत्रों, बैंडों या प्रकारों) में वर्गीकृत किया जाता है: #गामा विकिरण यह वर्गीकरण तरंग दैर्ध्य के बढ़ते क्रम में जाता है, जो कि विकिरण के प्रकार की विशेषता है।
 * 1) एक्स-रे विकिरण
 * 2) पराबैंगनी विकिरण
 * 3) दृश्य प्रकाश
 * 4) अवरक्त विकिरण
 * 5) माइक्रोवेव विकिरण
 * 6) रेडियो तरंगें

विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम के बैंड के बीच कोई सटीक 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 हमेशा गामा किरण कहा जाता है, जबकि एक्स-रे अत्यधिक ऊर्जावान आंतरिक परमाणु इलेक्ट्रॉनों से जुड़े इलेक्ट्रॉनिक संक्रमणों से उत्पन्न होते हैं।. सामान्य तौर पर, परमाणु संक्रमण इलेक्ट्रॉनिक संक्रमणों की तुलना में बहुत अधिक ऊर्जावान होते हैं, इसलिए गामा किरणें एक्स-रे की तुलना में अधिक ऊर्जावान होती हैं, लेकिन अपवाद मौजूद हैं। इलेक्ट्रॉनिक संक्रमणों के अनुरूप, म्यूओनिक परमाणु संक्रमणों को एक्स-किरणों का उत्पादन करने के लिए भी कहा जाता है, भले ही उनकी ऊर्जा अधिक हो सकती है 6 MeV, जबकि 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 तुलना में दस लाख गुना कम ऊर्जावान होने के बावजूद, उत्सर्जित फोटॉनों को उनके परमाणु मूल के कारण अभी भी गामा किरण कहा जाता है। ईएम विकिरण जिसे नाभिक से आने के लिए जाना जाता है, उसे हमेशा गामा किरण विकिरण कहा जाता है, यह एकमात्र ऐसा सम्मेलन है जिसे सार्वभौमिक रूप से सम्मानित किया जाता है। कई खगोलीय गामा किरण स्रोत (जैसे गामा किरण फटना) परमाणु मूल के होने के लिए बहुत ऊर्जावान (तीव्रता और तरंग दैर्ध्य दोनों में) होने के लिए जाने जाते हैं। अक्सर, उच्च-ऊर्जा भौतिकी और चिकित्सा विकिरण चिकित्सा में, बहुत उच्च ऊर्जा EMR (> 10 MeV क्षेत्र में) - जो कि किसी भी परमाणु गामा किरण की तुलना में अधिक ऊर्जा की होती है - को एक्स-रे या गामा किरण नहीं कहा जाता है, बल्कि इसके बजाय उच्च-ऊर्जा फोटॉन के सामान्य शब्द द्वारा।

स्पेक्ट्रम का वह क्षेत्र जहां एक विशेष रूप से देखा गया विद्युत चुम्बकीय विकिरण गिरता है, संदर्भ-निर्भर (प्रकाश के लिए डॉपलर शिफ्ट के कारण) का फ्रेम है, इसलिए ईएम विकिरण जो एक पर्यवेक्षक कहेगा कि स्पेक्ट्रम के एक क्षेत्र में है, एक पर्यवेक्षक को आगे बढ़ते हुए दिखाई दे सकता है स्पेक्ट्रम के दूसरे हिस्से में होने वाले पहले के संबंध में प्रकाश की गति का एक बड़ा अंश। उदाहरण के लिए, कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड पर विचार करें। यह तब उत्पन्न हुआ था जब हाइड्रोजन परमाणुओं के डी-इलेक्ट्रॉन उत्तेजना द्वारा जमीनी अवस्था में पदार्थ और विकिरण को विघटित किया गया था। ये फोटॉन लाइमैन श्रृंखला के संक्रमण से थे, उन्हें विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के पराबैंगनी (यूवी) भाग में डाल दिया। अब यह विकिरण ब्रह्मांड के संबंध में धीरे-धीरे (प्रकाश की गति की तुलना में) आगे बढ़ने वाले पर्यवेक्षकों के लिए स्पेक्ट्रम के माइक्रोवेव क्षेत्र में डालने के लिए पर्याप्त ब्रह्माण्ड संबंधी लाल बदलाव आया है।

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, हालांकि 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 (रेडियो) द्वारा उत्सर्जित और प्राप्त की जाती हैं, जिसमें धातु रॉड रेज़ोनेटर जैसे कंडक्टर होते हैं। रेडियो तरंगों की कृत्रिम पीढ़ी में, एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण जिसे ट्रांसमीटर कहा जाता है, एक प्रत्यावर्ती धारा विद्युत प्रवाह उत्पन्न करता है जो एक एंटीना पर लगाया जाता है। ऐन्टेना में दोलन करने वाले इलेक्ट्रॉन दोलन विद्युत क्षेत्र और चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करते हैं जो रेडियो तरंगों के रूप में एंटीना से दूर विकिरण करते हैं। रेडियो तरंगों के स्वागत में, एक रेडियो तरंग युगल के दोलन विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र एक एंटीना में इलेक्ट्रॉनों को, उन्हें आगे और पीछे धकेलते हुए, दोलन धाराओं का निर्माण करते हैं जो एक रेडियो रिसीवर पर लागू होते हैं। आयनमंडल में आवेशित कणों की परतों को छोड़कर, जो कुछ आवृत्तियों को प्रतिबिंबित कर सकती हैं, पृथ्वी का वायुमंडल मुख्य रूप से रेडियो तरंगों के लिए पारदर्शी है।

रेडियो प्रसारण, टेलीविजन, दोतरफा रेडियो, मोबाइल फोन, संचार उपग्रह और वायरलेस नेटवर्किंग जैसे रेडियो संचार प्रणालियों में दूर-दूर तक सूचना प्रसारित करने के लिए रेडियो तरंगों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। एक रेडियो संचार प्रणाली में, एक रेडियो फ़्रीक्वेंसी करंट एक ट्रांसमीटर में एक सूचना-असर संकेत के साथ मॉड्यूलेशन होता है, जो या तो आयाम, आवृत्ति या चरण को बदलता है, और एक एंटीना पर लागू होता है। रेडियो तरंगें सूचना को पूरे अंतरिक्ष में एक रिसीवर तक ले जाती हैं, जहां वे एक एंटीना द्वारा प्राप्त की जाती हैं और रिसीवर में डिमोड्यूलेशन 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 हीटिंग के लिए भी किया जाता है।

अंतर्राष्ट्रीय दूरसंचार संघ (आईटीयू) द्वारा समन्वित सरकारों द्वारा रेडियो स्पेक्ट्रम के उपयोग को कड़ाई से नियंत्रित किया जाता है, जो विभिन्न उपयोगों के लिए विभिन्न उपयोगकर्ताओं को आवृत्ति आवंटन करता है।

माइक्रोवेव
माइक्रोवेव सुपर-हाई फ़्रीक्वेंसी और बेहद हाई फ़्रीक्वेंसी बैंड में लगभग 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। हालांकि 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 लगभग 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 शायद ही कभी अध्ययन किया गया था और तथाकथित टेराहर्ट्ज़ गैप में माइक्रोवेव ऊर्जा के लिए कुछ स्रोत मौजूद थे, लेकिन 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 बेकार हो जाती है।

इन्फ्रारेड विकिरण
विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम का अवरक्त भाग लगभग 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 हिस्से को माइक्रोवेव या टेराहर्ट्ज तरंगें भी कहा जा सकता है। यह विकिरण आमतौर पर 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। हालांकि, 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। लगभग 200 माइक्रोन से लेकर कुछ मिमी तक की तरंग दैर्ध्य रेंज को अक्सर 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, हालांकि सभी तरंग दैर्ध्य के माध्यम से संपूर्ण उत्सर्जन शक्ति स्पेक्ट्रम को एकीकृत करने से पता चलता है कि सूर्य दृश्य प्रकाश की तुलना में थोड़ा अधिक अवरक्त उत्सर्जित करता है। परिभाषा के अनुसार, दृश्य प्रकाश EM स्पेक्ट्रम का हिस्सा है, जिसके लिए ल्यूमिनोसिटी फ़ंक्शन सबसे संवेदनशील है। दृश्यमान प्रकाश (और निकट-अवरक्त प्रकाश) आमतौर पर 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 हिस्सा 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, जबकि 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, हालांकि, 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, हालांकि जरूरी नहीं कि स्पेक्ट्रम के दृश्य भाग में (यह आमतौर पर 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 लेकिन 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 पैदा 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 नुकसान 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, लेकिन 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 नुकसान पहुंचा सकती हैं, जिससे यह एक बहुत ही शक्तिशाली उत्परिवर्तजन बन जाता है।

सूर्य महत्वपूर्ण यूवी विकिरण (अपनी कुल शक्ति का लगभग 10%) उत्सर्जित करता है, जिसमें अत्यंत कम तरंग दैर्ध्य यूवी शामिल 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)। हालांकि, 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 हिस्सा 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 तरह से अवरुद्ध नहीं होती है, लेकिन सनबर्न का कारण नहीं बनती है और कम जैविक क्षति होती है। हालांकि, यह हानिरहित नहीं है और ऑक्सीजन रेडिकल्स, म्यूटेशन और त्वचा को नुकसान पहुंचाता है।

एक्स-रे
यूवी के बाद एक्स-रे आते हैं, जो यूवी की ऊपरी श्रेणियों की तरह आयनकारी भी होते हैं। हालांकि, उनकी उच्च ऊर्जा के कारण, एक्स-रे कॉम्पटन स्कैटरिंग के माध्यम से पदार्थ के साथ बातचीत भी कर सकते हैं। कठोर एक्स-रे में नरम एक्स-रे की तुलना में कम तरंग दैर्ध्य होते हैं और चूंकि वे कम अवशोषण वाले कई पदार्थों से गुजर सकते हैं, इसलिए उनका उपयोग कुछ मीटर पानी के बराबर की तुलना में कम 'मोटाई' वाली वस्तुओं को 'देखने' के लिए किया जा सकता है। एक उल्लेखनीय उपयोग चिकित्सा में नैदानिक ​​एक्स-रे इमेजिंग है (एक प्रक्रिया जिसे रेडियोग्राफी के रूप में जाना जाता है)। उच्च-ऊर्जा भौतिकी में जांच के रूप में एक्स-रे उपयोगी होते हैं। खगोल विज्ञान में, न्यूट्रॉन सितारों के चारों ओर अभिवृद्धि डिस्क और ब्लैक होल एक्स-रे उत्सर्जित करते हैं, जिससे इन घटनाओं का अध्ययन किया जा सकता है। एक्स-रे भी तारकीय कोरोना द्वारा उत्सर्जित होते हैं और कुछ प्रकार के नीहारिकाओं द्वारा दृढ़ता से उत्सर्जित होते हैं। हालांकि, खगोलीय एक्स-रे देखने के लिए एक्स-रे दूरबीनों को पृथ्वी के वायुमंडल के बाहर रखा जाना चाहिए, क्योंकि पृथ्वी के वायुमंडल की महान गहराई एक्स-रे के लिए अपारदर्शी है (1000 ग्राम/सेमी के क्षेत्र घनत्व के साथ)2), पानी की 10 मीटर मोटाई के बराबर। यह लगभग सभी खगोलीय एक्स-रे (और खगोलीय गामा किरणों-नीचे देखें) को अवरुद्ध करने के लिए पर्याप्त राशि है।

गामा किरणें
कठोर एक्स-रे के बाद गामा किरणें आती हैं, जिन्हें पॉल उलरिच विलार्ड ने 1900 में खोजा था। ये सबसे ऊर्जावान फोटॉन हैं, जिनकी तरंग दैर्ध्य की कोई निर्धारित निचली सीमा नहीं है। खगोल विज्ञान में वे उच्च-ऊर्जा वस्तुओं या क्षेत्रों का अध्ययन करने के लिए मूल्यवान हैं, हालांकि एक्स-रे के साथ यह केवल पृथ्वी के वायुमंडल के बाहर दूरबीनों के साथ ही किया जा सकता है। गामा किरणों का प्रयोग भौतिकविदों द्वारा उनकी भेदन क्षमता के लिए प्रयोगात्मक रूप से किया जाता है और कई रेडियो आइसोटोप द्वारा निर्मित होते हैं। उनका उपयोग खाद्य पदार्थों के विकिरण और नसबंदी के लिए बीजों के लिए किया जाता है, और चिकित्सा में वे कभी-कभी विकिरण ऑन्कोलॉजी में उपयोग किए जाते हैं। आमतौर पर, 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 सटीकता 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)