AQA GCSE Physics Unit 1 Chapter 5 Electromagnetic Waves

Electromagnetic  radiations  are  electric  and  magnetic  disturbances.  They  travel  as  waves  and  move  energy  from  place  to  place.

All  electromagnetic  waves  travel  through  space  (a  vacuum)  at  the  same  speed  but  they  all  have  different  wavelengths  and  frequancy:

• Gamma  rays  have  the  shortest  wavelength  and  highest  frequancy.
• Radio  waves  have  the  longest  wavelength  and  lowest  frequancy.
• Different  wave  lengths  of  electromagnetic  radiation  are  reflected,  absorbed  or  trasmitted  differently  by  different  substances.

The  electromagnetic  spectrum  in  order  of  increasing  wavelength:

Gamma  rays,  X-rays,  ultraviolet,  visible,  infra-red,  microwaves,  radio  waves.

All  electromagnetic  waves  travel  at  300  million  metre  per  second. 

Gamma  rays  are  used  to  sterilise  surgical  equipment  and  keep  food  fresh  for  longer  by  killing  the  bacteria  on  it.

X  rays  are  used  to  produce  show  picture  of  bones,  called  radiographs.

Gamma  rays  and  X  rays  mostly  pass  through  soft  body  tissue,  but  some  is  absorbed  and  will  damage  the  cells.  In  lower  doses,  both  raditations  can  cause  changes  in  cells  that  make  them  cancerous.  In  higher  doses,  they  can  kill  the  cells.  Gamma  radiation  is  used  in  hospitals, under  carefully  monitored  conditions  to kill  cancer  cells.

Working  with  these  radiation  is  hazardous.  Gamma  sources  are  kept  in  thick  lead  containers.  Staff  should  wear  lead  aprons  and  stand  behind  lead  screens  when  using  X  Rays.  They  moniter  the  their  exposure  to  the  radiation  with  film  badges.

Ultraviolet  radiation  has  a  longer  wavelength  than  X-rays.  It  has  a  shorter  wavelength  than  the  light  at  the  violet  end  of  the  visable  light  spectrum.

Ultraviolet  radiation  from  the  Sun  causes  damage  to  the  skin  cells  -  tanning,  sunburn,  skin  ageing  and  skin  cancer.  Over-exposure  can  also  damage  the  eyes.  Sun  beds  work  by  giving  out  UV  rays.

Fluorescent  tubes  are  coated  with  substances  that  absorb  the  ultraviolet  radiation  produced  inside  the  tube.  Then  they  emit  the  energy  as  visable  light.

The  same  substances  are  used  to  make  hidden  sercurity  marks  that  can  only  be  seen  by  ultraviolet  light.

Visable  light  is  part  of  the  electromagnetic  spectrum  that  is  deteted  by  our  eyes.  We  see  the  different  wave  lengths  within  it  as  different  colours;  Visible  light  can  be  transmitted  along  optical  fibres.

• Infra-red  Radiation  is  given  out  by  all  objects.  The  hotter  the  objects,  the  more  infra  red  it  emitts.  Night  vision  equipment  works  by  detecting  this  radiation.  Infra  red  is  absorbed  by  the  skin,  we  sense  it  as  heat  and  it  can  burn.  It  is  used  as  the  heat  source  in  toasters,  grills  and   radiation  heaters.  TV,  video   and  other  remote  controls  use  Infra  red,  It  can  be  transmitted  along  optical  fibres.
• Mircowaves  are  used  for  cooking  and  in  commuications.  Microwaves  ovens  produce  frequancies  that  are  absorbed  by  water  molecules.  They  heat  the  water  in  food,  cooking  it  from  inside  out.  The  water  in  living  cells  will  absorb  microwaves  and  they  may  be  damaged  or  killed  by  the  heat  released.  Microwave  transmitters  produce  wave  lengths  that  are  able  to  pass  through  the  atmosphere.  They  are  used  to  send  signals  to  and  from  satelilites  and  within  mobile  networks.
• Radio  waves  are  used  to  transmitt  radio  and  TV  programmes.  Whenn  an  alternating  voltage  is  appiled  to  an  aerial,  it  emitts  radio  waves  with  the  same  frequancy  as  the  alternating  voltage.  When  the  waves  are  received  they  produce  an  alternating  current  with  the  same  frequancy  as  the  radiation.

The  microwave  and  radio  wave  part  of  the  electromagnetic  spectru  is  used  for  communications.  The  includes  terrestrial  TV,  satellite  TV,  mobile  phones,  emergancy  services  radio,  amateur  radio  transmitters,  local,  national  and  international  radio.

Different  frequancies  are  used  for  different  applocations.

Optical  fibres  are  very  thin  glass  fibres.  They  are  flexible  and  can  be  bent  around  curves.  Light  or  infra  red  radiation  is  transmitted  alon  the  fibre  by  continous  reflextions.

Communications  signals  are  either  analogue  or  digital.

• An  analogue  signal  varies  continously  in  amplitude.
• Digital  signals  only  have  certain  values,  usually  thet  are  either  high  (on  or  1)  or  low  (off  or  0).  They  can  be  processed  by  computers.

When  signals  are  tranmitted  they  become  less  strong  over  distance  and  have  noise  amplifed.  They  also  pick  up  noise.  When  amplification  takes  place  the  noise  is  also  amplifed.  With  analogue  this  can  make  the  signal  very  distorted.  With  digital  the  noise  can  be  'cleaned'  because  it  is  clear  which  part  of  the  signal  is  high  and  which  is  low. 

Digital  signals  are  shorted  than  analogue   so  more  information   can  be  passed  ditigally  as  many  'flashes'  can  be  passed  every  second.