Ekwiwalencje nanometrów, zastosowania i przykłady, ćwiczenia

947
David Holt

Plik nanometr jest podwielokrotnością licznika równą 1 x 10-9 mi jest w skrócie 1nm. Odpowiada jednej miliardowej części metra, skali, która nie jest powszechnie stosowana w życiu codziennym.

Na przykład: cząsteczka cukru ma szerokość 1 nm, podczas gdy wirus SARS CoV 19 ma średnicę od 100 do 160 nm.

Rysunek 1. Nanometr służy do wyrażenia wymiarów mikroprocesorów. Źródło: Pxhere.

Słowo nanometr pochodzi od połączenia dwóch greckich słów: „nanos”, co oznacza karzeł, oraz „metron”, czyli standard pomiaru. Prefiks nano stał się ostatnio bardzo popularny dzięki rozwojowi miniaturyzacji i technologii związanej z bardzo małymi obiektami, takimi jak komponenty elektroniczne..

Te bardzo małe technologie pozwoliły m.in. w krótkim czasie stworzyć urządzenia elektroniczne o dużych możliwościach obliczeniowych w przenośnym rozmiarze. Obniżyło również koszty, dzięki czemu są one dostępne dla znacznie większej liczby osób..

Na tej miniaturyzacji skorzystały również nauki medyczne. Dlatego konieczne było stworzenie odpowiednich jednostek miary wyrażających bardzo małe rozmiary, w tym nanometr..

Indeks artykułów

  • 1 Równoważności
    • 1.1 Nanometr na metr
    • 1.2 Nanometr na cm
    • 1,3 Nanometra na milimetr
    • 1,4 Nanometrów na mikrony
    • 1,5 nanometra na pikometr
  • 2 Zastosowania nanometru
    • 2.1 Nanoskala
    • 2.2 Chipy komputerowe
    • 2.3 Długość fali widma widzialnego
    • 2.4 Folie polaryzacyjne
    • 2.5 Dyfrakcja światła
  • 3 Ćwiczenia
  • 4 Odnośniki

Równoważności

Poniżej przedstawiono odpowiedniki między nanometrem a innymi jednostkami miary często używanymi w nauce i inżynierii i dają dobre wyobrażenie o tym, jak mała jest ta jednostka:

Nanometr na metr

Metr jest jednostką długości Międzynarodowego Układu Jednostek SI. W tym przypadku równoważność jest następująca:

1 nm = 1 x 10-9 m

Podobnie 1 metr ma 1 000 000 000 nm, czyli miliard nanometrów..

Nanometr na cm

Centymetr jest podwielokrotnością licznika powszechnie używanego do mierzenia przedmiotów codziennego użytku. Równoważność między centymetrem a nanometrem to:

1 nm = 1 x 10-7 cm

Na centymetr przypada nie mniej niż 10 milionów nanometrów.

Nanometr na milimetr

W milimetrach jednostką, która jest często używana do wyrażania małych rzeczy, takich jak na przykład mierniki drutów miedzianych, na przykład nanometr, jest:

1 nm = 1 x 10-6 mm

Albo co jest tym samym, 1 nm to jedna milionowa milimetra. Oznacza to, że na 1 mm znajduje się 1 milion nanometrów.

Nanometr na mikrony

Mikron lub mikrometr, w skrócie μm, to kolejna podwielokrotność miernika, która jest używana do rzeczy niewidocznych gołym okiem. Mikron to jedna milionowa części 1 metra, dlatego:

1 nm = 0,001 μm

Aby zorientować się w tych rozmiarach: komórka krwi ma przybliżoną średnicę 10 mikronów, która zgodnie z podaną równoważnością wynosiłaby 10 000 nm. A bakteria jest jeszcze 10 razy mniejsza, może mierzyć 1 mikron lub 1000 nm.

Nanometr na Pikometr

Pikometr lub pm jest podwielokrotnością metra nawet mniejszą niż nanometr. Jeden pikometr to 1 × 10-12 m.

1 nm = 1000 pm

Pikometry są odpowiednie do pomiaru bardzo małych długości fal, takich jak na przykład promieniowanie rentgenowskie, które są rzędu około 5 pm.

Zastosowania nanometru

Nanometr jest odpowiednią jednostką miary rozmiarów w nanonauce: tzw nanoskala lub w skali nanoskopowej, a także dla długości fal obszaru widma elektromagnetycznego, które przechodzi od bliskiej podczerwieni, przez widzialne widmo do promieni gamma.

Nanoskala

W nanonauce, która polega na badaniu i opracowywaniu nanostruktur, zakresy sięgają od 1 do 100 nanometrów, więc nanometr jest odpowiednią jednostką dla obsługiwanych tam rozmiarów.

W tej skali grawitacja nie jest siłą istotną, ponieważ masy są bardzo małe, ale ich miejsce zajmują inne interakcje i konieczne jest uwzględnienie efektów kwantowych..

W ten sposób właściwości materiałów na poziomie nanoskopowym znacznie różnią się od właściwości w skali makroskopowej..

Czipy komputerowe

Chipy komputerowe z czasem stawały się coraz mniejsze. Pod koniec lat 80. mogły mieć około 2000 nanometrów (0,0002 cm). W 2009 roku miały 22 nanometry, a dziś ich rozmiar został zmniejszony do 10 nanometrów. Oczekuje się, że spadną one jeszcze bardziej, co najmniej o połowę tej ostatniej wartości..

Długość fali widma widzialnego

Widmo elektromagnetyczne składa się z kontinuum długości fal i częstotliwości, w których propagują się fale elektromagnetyczne. Wahają się od fal radiowych, najmniej energetycznych, po promieniowanie rentgenowskie i promienie gamma, czyli o najwyższej energii..

Pośrodku znajduje się zakres światła widzialnego: zestaw długości fal, na które ludzkie oko jest wrażliwe.

Nanometr jest bardzo odpowiednią jednostką miary dla tych długości fal. Oto wartości, które wyróżniają ludzi:

-Czerwony: 700 nm

-Pomarańczowy: 665 nm

-Żółty: 630 nm

-Zielony: 600 nm.

-Niebieski: 550 nm.

-Indygo: 470 nm.

-Fiolet: 450 nm.

Długości fal poza czerwienią są znane jako podczerwień, podczas gdy po fioletu jest promieniowanie ultrafioletowy. Słońce emituje promieniowanie elektromagnetyczne głównie na wszystkich tych długościach fal.

Rysunek 2. Długości fal widma widzialnego są zwykle wyrażane w nanometrach. Źródło: Wikimedia Commons.

Arkusze polaryzacyjne

Folie polaryzacyjne zostały wynalezione pod koniec lat dwudziestych przez Amerykanina Edwina Herberta Landa (1909-1991). Produkcja okularów przeciwsłonecznych to jedno z jej najbardziej znanych zastosowań.

Zastosowany materiał składa się z długich łańcuchów cząsteczek węglowodorów pokrytych jodem i ułożonych w równoległych rzędach, których separacja jest mniejsza niż długość fali światła, które ma być filtrowane..

Dlatego separacja musi wynosić około kilkuset nanometrów..

Elektrony przewodzące w cząsteczkach mają ruchliwość w całym łańcuchu, który w ten sposób zachowuje się tak samo, jak bardzo cienki drut przewodzący..

W ten sposób, gdy niespolaryzowane światło pada na arkusz (który zawiera komponenty spolaryzowane zarówno pionowo, jak i poziomo), elektrony te zaczynają oscylować poziomo wzdłuż łańcucha..

Rezultatem jest fala spolaryzowana liniowo, z różnicą faz 180º w stosunku do składowej poziomej światła niespolaryzowanego, które wzajemnie się znoszą. W ten sposób arkusz polaryzacyjny pochłania wspomnianą poziomą składową, przepuszczając jedynie pionową część..

Dyfrakcja światła

Aby doszło do dyfrakcji światła, rozmiar siatki musi być rzędu nanometrów, ponieważ dyfrakcja występuje tylko wtedy, gdy wymiar przeszkody jest mniejszy niż długość fali padającej.

Trening

Zamień następujące pomiary na nanometry:

a) 0,000056 cm

b) 4 mikrony

c) godz

d) 40,3 mm

e) 0,0027 dm

Rozwiązanie

0,000056 cm = 0,000056 cm x 1 x 107 nm / cm = 560 nm

Rozwiązanie b

4 mikrony = 4 mikrony x 1000 nm / μm = 4000 nm

Rozwiązanie c

200 pm = 200 pm x 0,001 nm / pm = 0,2 nm

Rozwiązanie d

40,3 mm = 40,3 mm x 1 x 106 nm / mm = 40,3 x 106 nm

Rozwiązanie e

Dm to decymetr lub dziesiąta część metra:

0,0027 dm = 0,0027 dm x 1 x 108 nm / dm = 270 000 nm

Bibliografia

  1. CEIICH UNAM: Co to jest nanometr. Odzyskany z: youtube.com.
  2. Obraz cyfrowy. Co to jest nanometr. Odzyskany z: gusgsm.com.
  3. Katz, D. 2017. Fizyka dla naukowców i inżynierów. Cengage Learning.
  4. Sardi, M. Nanotechnologia: przyszłość o nanometr. Odzyskany z: palermo.edu.
  5. Wikipedia. Nanometr Odzyskane z: es.wikipedia.org.

Jeszcze bez komentarzy