Видове физика на лъчите. Видове радиоактивно излъчване

Вие добре знаете, че основният източник на топлина на Земята е Слънцето. Как се предава топлината от Слънцето? В крайна сметка Земята се намира от него на разстояние 15 10 7 km. Цялото това пространство извън нашата атмосфера съдържа много разредена материя.

Както знаете, във вакуум преносът на енергия чрез топлопроводимост е невъзможен. Не може да се случи и поради конвекция. Следователно има друг вид топлопредаване.

Нека проучим този вид топлопреминаване експериментално.

Свързваме манометъра на течността с гумена тръба към радиатор (фиг. 12).

Ако парче метал, нагрят до висока температура, се донесе до тъмната повърхност на радиатора, тогава нивото на течността в коляното на манометъра, свързан към радиатора, ще намалее (фиг. 12, а). Очевидно въздухът в топлоприемника е загрял и се е разширил. Бързото нагряване на въздуха в топлоприемника може да се обясни само с прехвърлянето на енергия от нагрятото тяло към него.

Ориз. 12. Пренос на енергия чрез излъчване

Енергията в този случай не се предава чрез топлопроводимост. В крайна сметка между нагрятото тяло и радиатора имаше въздух - лош проводник на топлина. Тук също не може да се наблюдава конвекция, тъй като топлоприемникът е разположен до нагрятото тяло, а не над него. следователно, в този случай преносът на енергия става чрезрадиация.

Преносът на енергия чрез излъчване е различен от другите видове топлопренос. Може да се извърши в пълен вакуум.

Всички тела излъчват енергия: както силно нагрети, така и слабо, например човешкото тяло, печка, електрическа крушка и т. н. Но колкото по-висока е телесната температура, толкова повече енергия предава чрез излъчване. В този случай енергията се абсорбира частично от околните тела и частично се отразява. Когато енергията се абсорбира, телата се нагряват по различни начини, в зависимост от състоянието на повърхността.

Ако обърнете радиатора към нагрето метално тяло, първо тъмно, а след това светлата страна, то стълбът на течността в коляното на манометъра, свързан към радиатора, в първия случай (виж фиг. 12, а) ще намалее, а във втория (фиг. 12, б) ще се увеличи. Това показва, че телата с тъмна повърхност поглъщат енергията по-добре от телата със светла повърхност.

В същото време телата с тъмна повърхност се охлаждат по-бързо от радиация, отколкото телата със светла повърхност. Например, в светъл чайник горещата вода запазва висока температура по-дълго, отколкото в тъмна.

На практика се използва способността на телата да поглъщат радиационната енергия по различни начини. И така, повърхността на въздушните метеорологични балони, крилата на самолета са боядисани със сребърна боя, така че да не се нагряват от слънцето. Ако, напротив, е необходимо да се използва слънчева енергия, например, в уреди, инсталирани на изкуствени спътнициЗемята, тогава тези части на устройствата са боядисани в тъмен цвят.

Въпроси

1. Как да покажем експериментално предаването на енергия чрез излъчване?
2. Кои тела са по-добри и кои са по-лоши в поглъщането на радиационна енергия?
3. Как човек отчита на практика различната способност на телата да поглъщат радиационна енергия?

Упражнение № 5

1. През лятото въздухът в сградата се нагрява, получавайки енергия различни начини: през стени, през отворен прозорец, през който влиза топъл въздух, през стъкло, което пропуска слънчевата енергия. С какъв вид топлопренос имаме работа във всеки отделен случай?
2. Дайте примери, показващи, че телата с тъмна повърхност се нагряват по-силно от радиация, отколкото със светла.
3. Защо може да се твърди, че енергията не може да бъде прехвърлена от Слънцето към Земята чрез конвекция и топлопроводимост? Как се предава?

Упражнение

С помощта на външен термометър измерете температурата първо на слънчевата страна на къщата, след това на сенчестата страна. Обяснете защо показанията на термометъра са различни.

Това е любопитно...

термос... Често е необходимо храната да е топла или студена. За да предотвратите охлаждане или загряване на тялото, трябва да намалите преноса на топлина. В същото време те се стремят да гарантират, че енергията не се пренася чрез никакъв вид топлопренос: топлопроводимост, конвекция, излъчване. За целта използвайте термос (фиг. 13).

Ориз. 13. Термос устройство

Състои се от 4 стъклени съда с двойни стени. Вътрешната повърхност на стените е покрита с лъскав метален слой, а въздухът се изпомпва от пространството между стените на съда. Пространството между стените, лишено от въздух, почти не провежда топлина. Металният слой, докато отразява, предотвратява предаването на енергия чрез радиация. За да се предпази стъклото от повреда, термосът се поставя в специална метална или пластмасова кутия 3. Съдът е запечатан със запушалка 2, а отгоре се завинтва капачка 1.

Пренос на топлина и зеленчуков свят ... В природата и човешкия живот играе изключително растителният свят важна роля... Животът на целия живот на Земята е невъзможен без вода и въздух.

В слоевете въздух в съседство със Земята и в почвата температурата постоянно се променя. Почвата се нагрява през деня, тъй като поглъща енергия. През нощта, напротив, се охлажда – отдава енергия. Топлообменът между почвата и въздуха се влияе от наличието на растителност, както и от времето. Почвата, покрита с растителност, е слабо затоплена от радиация. Силно охлаждане на почвата се наблюдава и при чисти, безоблачни нощи... Радиацията от почвата свободно отива в космоса. В началото на пролетта в такива нощи се наблюдават слани. По време на облачни периоди загубата на енергия на почвата от радиация се намалява. Облаците служат като екран.

За повишаване на температурата на почвата и предпазване на насажденията от замръзване се използват оранжерии. Стъклените рамки или направени от фолио са силно прозрачни за слънчева светлина (видими). През деня почвата се нагрява. През нощта невидимото излъчване на почвата е по-малко пропускливо за стъкло или филм. Почвата не замръзва. Оранжериите също пречат на топлия въздух да се движи нагоре - конвекция.

В резултат на това температурата в оранжериите е по-висока, отколкото в околността.

Навигация през статията:

Радиация и видове радиоактивно излъчване, съставът на радиоактивното (йонизиращо) лъчение и неговите основни характеристики. Ефектът на радиацията върху материята.

Какво е радиация

Първо, нека дадем определение за това какво е радиация:

В процеса на разпадане на веществото или неговия синтез се случва изхвърлянето на атомни елементи (протони, неутрони, електрони, фотони), в противен случай можем да кажем възниква радиациятези елементи. Такова излъчване се нарича - йонизиращо лъчениеили какво е по-често срещано радиоактивно излъчване, или дори по-просто радиация ... Йонизиращото лъчение включва също рентгеново и гама лъчение.

радиация е процес на излъчване от материя на заредени елементарни частици, под формата на електрони, протони, неутрони, хелиеви атоми или фотони и мюони. Видът на радиацията зависи от това кой елемент се излъчва.

йонизацияе процес на образуване на положително или отрицателно заредени йони или свободни електрони от неутрално заредени атоми или молекули.

Радиоактивно (йонизиращо) лъчениеможе да се раздели на няколко вида, в зависимост от вида на елементите, от които се състои. Различни видовеРадиацията се причинява от различни микрочастици и следователно има различен енергиен ефект върху дадено вещество, различна способност за проникване през него и като следствие, различен биологичен ефект на радиацията.

Алфа, бета и неутронно лъчениеса радиация, състояща се от различни частици от атоми.

Гама и рентгенови лъчие излъчването на енергия.

Алфа лъчение

• излъчен: два протона и два неутрона
• проникваща способност: ниско
• облъчване от източника: до 10 см
• емисионна скорост: 20 000 км/сек
• йонизация: 30 000 двойки йони на 1 см пробег
• Високо

Алфа (α) лъчението възниква от разпадането на нестабилно изотопиелементи.

Алфа лъчение- това е излъчването на тежки, положително заредени алфа частици, които са ядрата на хелиевите атоми (два неутрона и два протона). Алфа-частиците се излъчват при разпадането на по-сложни ядра, например при разпадането на атоми на уран, радий, торий.

Алфа-частиците имат голяма маса и се излъчват с относително ниска скорост, средно 20 хиляди km/s, което е около 15 пъти по-малко от скоростта на светлината. Тъй като алфа частиците са много тежки, когато са в контакт с вещество, частиците се сблъскват с молекулите на това вещество, започват да взаимодействат с тях, губейки енергията си и следователно проникващата способност на тези частици не е голяма и дори обикновен лист от хартия може да ги задържи.

Алфа-частиците обаче носят много енергия и при взаимодействие с дадено вещество предизвикват значителната му йонизация. А в клетките на живия организъм, освен йонизацията, алфа-лъчението разрушава тъканите, което води до различни увреждания на живите клетки.

От всички видове радиация алфа-лъчението има най-ниска проникваща способност, но последиците от облъчването на живите тъкани с този вид лъчение са най-тежки и значими в сравнение с други видове радиация.

Излагането на радиация под формата на алфа лъчение може да възникне, когато радиоактивните елементи попаднат в тялото, например чрез въздух, вода или храна, или чрез порязвания или рани. Веднъж попаднали в тялото, тези радиоактивни елементи се пренасят с кръвния поток в цялото тяло, натрупват се в тъканите и органите, оказвайки мощен енергиен ефект върху тях. Тъй като някои видове радиоактивни изотопи, излъчващи алфа лъчение, имат дълъг живот, попадайки в тялото, те могат да причинят сериозни промени в клетките и да доведат до дегенерация на тъканите и мутации.

Радиоактивните изотопи всъщност не се отделят от тялото сами, следователно, попадайки в тялото, те ще облъчват тъканите отвътре в продължение на много години, докато доведат до сериозни промени. Човешкото тяло не е в състояние да неутрализира, обработва, асимилира или използва повечето от радиоактивните изотопи, които са попаднали в тялото.

Неутронно лъчение

• излъчен: неутрони
• проникваща способност: Високо
• облъчване от източника: километри
• емисионна скорост: 40 000 км/сек
• йонизация: от 3000 до 5000 двойки йони на 1 cm пробег
• биологичен ефект на радиацията: Високо

Неутронно лъчениее техногенна радиация, възникваща в различни ядрени реактории при атомни експлозии. Също така, неутронно лъчение се излъчва от звезди, в които протичат активни термоядрени реакции.

Нямайки заряд, неутронното излъчване, сблъсквайки се с материята, слабо взаимодейства с елементите на атомите на атомно ниво, поради което има висока проникваща способност. Възможно е да се спре неутронното излъчване, като се използват материали с високо съдържание на водород, например контейнер с вода. Неутронното лъчение също прониква слабо в полиетилена.

Неутронното лъчение, преминавайки през биологични тъкани, причинява сериозно увреждане на клетките, тъй като има значителна маса и по-висока скорост от алфа лъчението.

Бета радиация

• излъчен: електрони или позитрони
• проникваща способност: средно аритметично
• облъчване от източника: до 20 м
• емисионна скорост: 300 000 км/сек
• йонизация: от 40 до 150 двойки йони на 1 см пробег
• биологичен ефект на радиацията: средното

Бета (β) лъчениевъзниква, когато един елемент се трансформира в друг, докато в самото ядро ​​на атом на веществото протичат процеси с промяна в свойствата на протоните и неутроните.

При бета лъчението има трансформация на неутрон в протон или протон в неутрон, при това преобразуване има излъчване на електрон или позитрон (античастица на електрона), в зависимост от вида на трансформацията. Скоростта на излъчваните елементи се доближава до скоростта на светлината и е приблизително равна на 300 000 km / s. Елементите, излъчвани в този случай, се наричат ​​бета частици.

Имайки първоначално висока скорост на излъчване и малки размери на излъчваните елементи, бета-лъчението има по-висока проникваща способност от алфа-лъчението, но има стотици пъти по-малка способност да йонизира материята от алфа-лъчението.

Бета-лъчението лесно прониква през дрехите и частично през живите тъкани, но при преминаване през по-плътни структури на вещество, например през метал, то започва да взаимодейства по-интензивно с него и губи по-голямата част от енергията си, пренасяйки я към елементите на веществото. вещество. Метален лист от няколко милиметра може напълно да спре бета радиацията.

Ако алфа-лъчението е опасно само при директен контакт с радиоактивен изотоп, то бета-лъчението, в зависимост от неговата интензивност, вече може да причини значителна вреда на жив организъм на разстояние няколко десетки метра от източника на радиация.

Ако радиоактивен изотоп, излъчващ бета-лъчение, попадне в жив организъм, той се натрупва в тъканите и органите, оказвайки енергийно въздействие върху тях, което води до промени в структурата на тъканите и причинява значителни увреждания с течение на времето.

Някои радиоактивни изотопи с бета лъчение имат дълъг периодразпад, тоест попадайки в тялото, те ще го облъчват с години, докато доведат до дегенерация на тъканите и в резултат на това до рак.

Гама лъчение

• излъчен: енергия под формата на фотони
• проникваща способност: Високо
• облъчване от източника: до стотици метри
• емисионна скорост: 300 000 км/сек
• йонизация:
• биологичен ефект на радиацията: ниско

Гама (γ) лъчениее енергийно електромагнитно излъчване под формата на фотони.

Гама лъчението придружава процеса на разпадане на атомите на веществото и се проявява под формата на излъчвана електромагнитна енергия под формата на фотони, освободени при енергийно състояниеядрото на атома. Гама лъчите се излъчват от ядрото със скоростта на светлината.

Когато настъпи радиоактивен разпад на атом, други се образуват от някои вещества. Атомът на новообразуваните вещества е в енергийно нестабилно (възбудено) състояние. Действайки един върху друг, неутроните и протоните в ядрото достигат до състояние, при което силите на взаимодействие са балансирани и излишната енергия се излъчва от атома под формата на гама лъчение

Гама лъчението има висока проникваща способност и лесно прониква през дрехи, живи тъкани, малко по-трудно през плътни структури от вещество като метал. За спиране на гама лъчите е необходима значителна дебелина на стомана или бетон. Но в същото време гама-лъчението има сто пъти по-слаб ефект върху материята от бета-лъчението и десетки хиляди пъти по-слаб от алфа-лъчението.

Основната опасност от гама-лъчението е способността му да пътува на дълги разстояния и да засяга живите организми на няколкостотин метра от източника на гама-лъчение.

Рентгеново лъчение

• излъчен: енергия под формата на фотони
• проникваща способност: Високо
• облъчване от източника: до стотици метри
• емисионна скорост: 300 000 км/сек
• йонизация: от 3 до 5 двойки йони на 1 cm бягане
• биологичен ефект на радиацията: ниско

Рентгеново лъчение- Това е енергийно електромагнитно излъчване под формата на фотони, произтичащо от прехода на електрон вътре в атом от една орбита в друга.

Рентгеновото лъчение е подобно по действие на гама лъчението, но е по-малко проникващо, тъй като има по-голяма дължина на вълната.

След като разгледахме различни видове радиоактивни лъчения, става ясно, че концепцията за радиация включва напълно различни видове радиация, които имат различно въздействие върху материята и живите тъкани, от директно бомбардиране елементарни частици(алфа, бета и неутронно лъчение) преди енергийно излагане под формата на гама и рентгеново лечение.

Всяко от разглежданите емисии е опасно!

Сравнителна таблица с характеристики на различните видове радиация

Както се вижда от таблицата, в зависимост от вида на радиацията, радиацията със същия интензитет, например 0,1 рентген, ще има различен разрушителен ефект върху клетките на живия организъм. За да се вземе предвид тази разлика, е въведен коефициентът k, отразяващ степента на излагане на радиоактивно излъчване върху живи обекти.

Колкото по-висок е "коефициентът k", толкова по-опасно е действието на определен вид радиация за тъканите на живия организъм.

Видео:

За тези, които не са запознати с физиката или тепърва започват да я изучават, въпросът какво е радиация е труден. Но с даденото физическо явлениесрещаме се почти всеки ден. Казано по-просто, радиацията е процес на разпространение на енергия под формата на електромагнитни вълни и частици, или, с други думи, това са енергийни вълни, които се разпространяват наоколо.

Източник на радиация и неговите видове

Източникът на електромагнитни вълни може да бъде както изкуствен, така и естествен. Например, рентгеновите лъчи се наричат ​​​​изкуствена радиация.

Можете да усетите излъчването, без дори да напускате дома си: просто трябва да държите ръката си над горяща свещ и веднага ще почувствате излъчването на топлина. Може да се нарече топлинно, но освен него във физиката има още няколко вида радиация. Ето някои от тях:

• Ултравиолетово – човек може да усети това излъчване върху себе си, докато прави слънчеви бани.
• Рентгеновите лъчи имат най-късата дължина на вълната, те се наричат ​​рентгенови лъчи.
• Дори човек може да види инфрачервени лъчи, пример за това е обикновен детски лазер. Този вид радиация се образува, когато микровълновите радио емисии и видимата светлина съвпадат. Инфрачервеното лъчение често се използва във физиотерапията.
• Радиоактивното излъчване се генерира при разпадането на радиоактивни химични елементи. Можете да научите повече за радиацията от статията.
• Оптичното излъчване не е нищо повече от светлинно излъчване, светлина в най-широкия смисъл на думата.
• Гама лъчението е вид електромагнитно лъчение с къса дължина на вълната. Използва се например при лъчева терапия.

Учените отдавна знаят, че някои радиации имат пагубен ефект върху човешкото тяло. Колко силен ще бъде този ефект зависи от продължителността и мощността на излъчването. Ако се изложите дълго времерадиация, това може да доведе до промени в клетъчно ниво... Цялото електронно оборудване, което ни заобикаля, било то мобилен телефон, компютър или микровълнова фурна - всичко това оказва влияние върху здравето. Ето защо трябва да внимавате да не се излагате на ненужна радиация.

Човек е постоянно под влиянието на различни външни фактори. Някои от тях са видими, като метеорологичните условия, и тяхното въздействие може да бъде контролирано. Други са невидими за човешкото око и се наричат ​​радиация. Всеки трябва да знае видовете радиация, тяхната роля и приложения.

Човек може да срещне някои видове радиация навсякъде. Радиовълните са отличен пример. Те представляват вибрации от електромагнитно естество, които могат да се разпределят в пространството със скоростта на светлината. Такива вълни носят енергия от генератори.

Източниците на радиовълни могат да бъдат разделени на две групи.

1. Естествени, те включват светкавици и астрономически единици.
2. Изкуствена, тоест създадена от човека. Те включват излъчватели на променлив ток. Това могат да бъдат радиокомуникационни устройства, устройства за излъчване, компютри и навигационни системи.

Човешката кожа е способна да отлага този тип вълни върху повърхността си, поради което има редица негативни последици от тяхното въздействие върху хората. Радиовълновата радиация може да забави дейността на мозъчните структури, както и да причини мутации на генетично ниво.

За хора с инсталиран пейсмейкър, такова излагане е фатално. Тези устройства имат ясно максимално допустимо ниво на радиация, издигането над него внася дисбаланс в работата на стимулаторната система и води до нейната повреда.

Всички ефекти на радиовълните върху тялото са изследвани само върху животни, няма преки доказателства за негативното им въздействие върху хората, но учените все още търсят начини за защита. Като такъв ефективни начинивсе още не. Единственият съвет е да стоите далеч от опасни уреди. Тъй като домакинските уреди, свързани към мрежата, също създават радиовълново поле около тях, просто е необходимо да изключите захранването на устройства, които човек не използва в момента.

Инфрачервено излъчване

Всички видове радиация са свързани по един или друг начин. Някои от тях са видими за човешкото око. Инфрачервеното лъчение е в съседство с частта от спектъра, която човешкото око може да улови. Той не само осветява повърхността, но и е способен да я нагрява.

Основният естествен източник на инфрачервени лъчи е слънцето.Човекът е създал изкуствени излъчватели, чрез които се постига необходимия топлинен ефект.

Сега трябва да разберем колко полезен или вреден е този вид радиация за хората. Почти цялото дълговълново инфрачервено лъчение се абсорбира от горните слоеве на кожата, поради което е не само безопасно, но и способно да повиши имунитета и да засили регенеративните процеси в тъканите.

Що се отнася до късите вълни, те могат да проникнат дълбоко в тъканите и да причинят прегряване на органите. Така нареченият топлинен удар е следствие от излагане на къси инфрачервени вълни. Симптомите на тази патология са известни на почти всички:

• появата на въртене в главата;
• усещане за гадене;
• увеличаване на сърдечната честота;
• зрителни нарушения, характеризиращи се с потъмняване в очите.

Как да се предпазите от опасни влияния? Необходимо е да се спазват предпазните мерки при използване на топлозащитно облекло и екрани. Използването на късовълнови нагреватели трябва да бъде точно дозирано, нагревателният елемент трябва да бъде покрит с топлоизолационен материал, с помощта на който излъчването от мека дълги вълни.

Ако се замислите, всички видове радиация могат да проникнат в тъканите. Но именно рентгеновото лъчение направи възможно използването на това свойство на практика в медицината.

Ако сравним лъчите с рентгенов произход с лъчите на светлината, тогава първите са много дълги, което им позволява да проникват дори през непрозрачни материали. Такива лъчи не могат да се отразяват и пречупват. Този тип спектър има мек и твърд компонент. Меката се състои от дълги вълни, които могат да бъдат напълно абсорбирани от човешките тъкани.Така постоянното излагане на дълги вълни води до увреждане на клетките и мутация на ДНК.

Има редица структури, които не са в състояние да предават рентгенови лъчи през тях. Те включват например кости и метали. Въз основа на това се правят изображения на човешки кости, за да се диагностицира тяхната цялост.

В момента са създадени устройства, които позволяват не само да се прави фиксирана снимка, например на крайник, но и да се наблюдават промените, които се случват с него „онлайн“. Тези устройства помагат на лекаря да извършва хирургична интервенция върху костите под визуален контрол, без да прави широки травматични разрези. С помощта на такива устройства е възможно да се изследва биомеханиката на ставите.

Що се отнася до негативното въздействие рентгенови лъчи, тогава продължителният контакт с тях може да доведе до развитие на лъчева болест, която се проявява с редица признаци:

• неврологични нарушения;
• дерматит;
• намален имунитет;
• потискане на нормалната хематопоеза;
• развитие на онкологична патология;
• безплодие.

За да се предпазите от ужасните последици, при контакт с този вид радиация, трябва да използвате екраниращи щитове и подложки, изработени от материали, които не пропускат лъчите.

Хората наричаха този вид лъчи просто - светлина. Този вид радиация е в състояние да се абсорбира от обекта на въздействие, частично преминава през него и частично отразява. Такива свойства се използват широко в науката и технологиите, особено при производството на оптични устройства.

Всички източници на оптично излъчване са разделени на няколко групи.

1. Термични с непрекъснат спектър. В тях се отделя топлина поради тока или процеса на горене. Това могат да бъдат електрически и халогенни лампи с нажежаема жичка, както и пиротехнически продукти и електрически осветителни устройства.
2. Луминесцентни, съдържащи газове, възбудени от потоци от фотони. Такива източници са енергоспестяващите устройства и катодолуминесцентните устройства. Що се отнася до радио- и хемилуминесцентните източници, потоците в тях се възбуждат поради продуктите на радиоактивния разпад и химична реакциясъответно.
3. Плазма, чиито характеристики зависят от температурата и налягането на образуваната в тях плазма. Това могат да бъдат газоразрядни, живачни тръбни и ксенонови лампи. Спектралните източници и устройства с импулсен характер не са изключение.

Оптичното лъчение върху човешкото тяло действа в комбинация с ултравиолетовото лъчение, което провокира производството на меланин в кожата. Така положителният ефект продължава до достигане на праговата стойност на експозиция, отвъд която се намира рискът от изгаряния и кожна онкопатология.

Най-известното и широко използвано лъчение, чието въздействие се среща навсякъде, е ултравиолетовото лъчение. Това излъчване има два спектра, единият от които достига до земята и участва във всички процеси на земята. Вторият е уловен от озонов слой и не преминава през него. Озоновият слой неутрализира този спектър, като по този начин изпълнява защитна роля.Разрушаването на озоновия слой е опасно от проникването на вредни лъчи върху повърхността на земята.

Естественият източник на този вид радиация е Слънцето. Изобретени са огромен брой изкуствени източници:

• Лампи за еритема, активиращи производството на витамин D в слоевете на кожата и подпомагащи лечението на рахит.
• Солариуми, които не само позволяват слънчеви бани, но имат и лечебен ефект за хора с патологии, причинени от липса на слънчева светлина.
• Лазерни излъчватели, използвани в биотехнологиите, медицината и електрониката.

Що се отнася до въздействието върху човешкото тяло, то е двойно. От една страна, липсата на ултравиолетова радиация може да причини различни заболявания. Дозирано натоварване с такава радиация подпомага имунната система, работата на мускулите и белите дробове, а също така предотвратява хипоксия.

Всички видове влияния са разделени на четири групи:

• способността да убива бактерии;
• премахване на възпаление;
• възстановяване на увредените тъкани;
• намаляване на болката.

Отрицателните ефекти на ултравиолетовото лъчение включват способността да се провокира рак на кожата при продължително излагане. Меланомът на кожата е изключително злокачествен вид тумор. Такава диагноза означава почти 100 процента предстояща смърт.

По отношение на органа на зрението, прекомерното излагане на ултравиолетови лъчи уврежда ретината, роговицата и мембраните на окото. Следователно този вид радиация трябва да се използва умерено.Ако при определени обстоятелства трябва да се свържете с източник на ултравиолетови лъчи за дълго време, трябва да защитите очите си с очила, а кожата си със специални кремове или облекло.

Това са така наречените космически лъчи, които носят ядрата на атоми на радиоактивни вещества и елементи. Потокът от гама лъчение има много висока енергия и е в състояние бързо да проникне в клетките на тялото, йонизирайки съдържанието им. Разрушените клетъчни елементи действат като отрови, разлагайки и отравяйки цялото тяло. Процесът задължително включва клетъчното ядро, което води до мутации в генома. Здравите клетки се унищожават, а на тяхно място се образуват мутантни клетки, неспособни напълно да осигурят на организма всичко необходимо.

Това излъчване е опасно, защото човек не го усеща по никакъв начин. Последиците от експозицията не се проявяват веднага, а имат дългосрочен ефект. На първо място са засегнати клетките на хемопоетичната система, косата, гениталиите и лимфоидната система.

Радиацията е много опасна поради развитието на лъчева болест, но дори този спектър е намерил полезни приложения:

• използва се за стерилизиране на продукти, оборудване и медицински инструменти;
• измерване на дълбочината на подземните кладенци;
• измерване на дължината на пътя на космическия кораб;
• въздействие върху растенията с цел идентифициране на продуктивни сортове;
• в медицината такова излъчване се използва за провеждане на лъчева терапия при лечението на онкологията.

В заключение трябва да се каже, че всички видове лъчи се прилагат успешно от човека и са необходими.Благодарение на тях съществуват растения, животни и хора. Защитата от прекомерно излагане трябва да бъде приоритетно правило при работа.

§ 1. Топлинно излъчване

В процеса на изследване на излъчването на нагрети тела беше установено, че всяко нагрето тяло излъчва електромагнитни вълни (светлина) в широк честотен диапазон. следователно, термичното излъчване е излъчване на електромагнитни вълни, дължащо се на вътрешната енергия на тялото.

Топлинното излъчване се появява при всяка температура. Въпреки това, при ниски температури практически се излъчват само дълги (инфрачервени) електромагнитни вълни.

Извършваме следните величини, характеризиращи излъчването и поглъщането на енергия от телата:

енергийна светлинаР(т) Е енергията W, излъчвана от 1 m 2 от повърхността на светещо тяло за 1 s.

W/m 2.

излъчвателна способност на тялото r(λ, Т) (или спектрална плътност на лъчистата осветеност)Е енергията в единичен интервал с дължина на вълната, излъчвана от 1 m 2 от повърхността на светещо тяло за 1 s.

.
.

Тук
Е енергията на излъчване с дължини на вълната от λ до
.

Връзката между интегрираната лъчиста осветеност и спектралната плътност на лъчистата осветеност се дава от следната връзка:

.

.

Експериментално е установено, че съотношението на излъчваната и абсорбционната способност не зависи от естеството на тялото. Това означава, че това е една и съща (универсална) функция на дължината на вълната (честотата) и температурата за всички тела. Този емпиричен закон е открит от Кирхоф и носи неговото име.

Законът на Кирхоф: съотношението на излъчване и абсорбционен капацитет не зависи от природата на тялото, за всички тела е една и съща (универсална) функция на дължината на вълната (честота) и температура:

.

Тяло, което при всяка температура напълно абсорбира цялата радиация, падаща върху него, се нарича абсолютно черно тяло на AHT.

Абсорбционен капацитет на абсолютно черно тяло и а.ч.т. (λ, T) е равно на единица. Това означава, че универсалната функция на Кирхоф
идентична с излъчвателната способност на черно тяло
... По този начин, за да се реши проблемът с топлинното излъчване, беше необходимо да се установи формата на функцията на Кирхоф или излъчвателната способност на абсолютно черно тяло.

Анализиране на експериментални данни и прилагане на термодинамични методиавстрийски физици Йосиф Стефан(1835 - 1893) и Лудвиг Болцман(1844-1906) през 1879 г. частично решава проблема с излъчването на а.ч.т. Те получиха формула за определяне на енергийната осветеност на AFC. - Рак (T). Според закона на Стефан-Болцман

,
.

V
През 1896 г. немски физици, водени от Вилхелм Виен, създават свръхмодерна за онези времена експериментална инсталация за изследване на разпределението на интензитета на излъчване по дължини на вълните (честоти) в спектъра на топлинното излъчване на абсолютно черно тяло. Експериментите, проведени на тази инсталация: първо, те потвърдиха резултата, получен от австрийските физици Й. Стефан и Л. Болцман; второ, бяха получени графики на разпределението на интензитета на топлинното излъчване по дължина на вълната. Те бяха изненадващо подобни на кривите, получени по-рано от Дж. Максуел за разпределението на газовите молекули в затворен обем по отношение на скоростта.

Теоретичното обяснение на получените графики се превръща в централен проблем от края на 90-те години на 19 век.

Английският владетел на класическата физика Рейли(1842-1919) и сър дънки Джеймс(1877-1946) приложен към топлинното излъчване методи на статистическата физика(използва класическия закон за равноразпределението на енергията по степени на свобода). Рейли и Джинс приложиха метода на статистическата физика към вълните, точно както Максуел го приложи към равновесен ансамбъл от частици, хаотично движещи се в затворена кухина. Те приеха, че за всяко електромагнитно трептене има средна енергия, равна на kT ( за електрическа енергия и върху магнитна енергия). Изхождайки от тези съображения, те получиха следната формула за излъчвателната способност на a.ch.t.:

.

Е
Тази формула описва добре хода на експерименталната зависимост при дълги дължини на вълната (при ниски честоти). Но за къси дължини на вълната (високи честоти или в ултравиолетовата област на спектъра), класическата теория на Рейли и Джинс прогнозира безкрайно увеличаване на интензитета на радиация. Този ефект се нарича ултравиолетова катастрофа.

Приемайки, че същата енергия съответства на стояща електромагнитна вълна с всякаква честота, Рейли и Джинс пренебрегнаха факта, че все по-високите и по-високи честоти допринасят за излъчване с повишаване на температурата. Естествено, възприетият от тях модел трябваше да доведе до безкрайно увеличаване на радиационната енергия при високи честоти. Ултравиолетовата катастрофа се превърна в сериозен парадокс в класическата физика.

С
следващият опит за получаване на формула за зависимостта на излъчвателната способност на а.ч.т. от дължините на вълните е взето от Вин. Използване на методи класическа термодинамика и електродинамика Винабеше възможно да се изведе зависимост, чието графично изображение съвпадаше задоволително с късовълновата (високочестотна) част от данните, получени в експеримента, но абсолютно несъгласна с експерименталните резултати за дълги дължини на вълната (ниски честоти).

.

От тази формула се получава връзка, свързваща тази дължина на вълната
, което съответства на максималния интензитет на радиация и абсолютната телесна температура T (законът за изместване на Виен):

,
.

Това е в съответствие с експерименталните резултати, получени от Wien, от които следва, че с повишаване на температурата максималният интензитет на излъчване се измества към по-къси дължини на вълната.

Но нямаше формула, описваща цялата крива.

Тогава Макс Планк (1858-1947), който по това време работи в катедрата по физика в Берлинския институт кайзер Вилхелм, се заема с решението на проблема. Планк беше много консервативен член на Пруската академия, напълно погълнат от методите на класическата физика. Той беше страстен по термодинамиката. На практика, от момента на защитата на дисертацията си през 1879 г. и почти до края на века, в продължение на двадесет години подред, Планк се занимава с изучаване на проблеми, свързани със законите на термодинамиката. Планк разбира, че класическата електродинамика не може да отговори на въпроса как енергията на равновесното излъчване се разпределя по дължини на вълните (честоти). Възникналият проблем е свързан с областта на термодинамиката. Планк изследва необратимия процес на установяване на равновесие между материя и радиация (светлина)... За да постигне съгласие между теорията и експеримента, Планк се отклонява от класическата теория само в една точка: той прие хипотезата, че излъчването на светлина се случва на части (кванти)... Хипотезата, възприета от Планк, позволява да се получи такова разпределение на енергията в спектъра за топлинно излъчване, което съответства на експеримента.

.

На 14 декември 1900 г. Планк представя резултатите си на Берлинското физическо дружество. Така се роди квантовата физика.

Квантът на радиационната енергия, въведен от Планк във физиката, се оказа пропорционален на честотата на излъчване (и обратно пропорционално на дължината на вълната):

.

- универсална константа, която сега се нарича константа на Планк. То е равно на:
.

Светлината е сложен материален обект, който има както вълнови, така и корпускулярни свойства.

Параметри на вълната- дължина на вълната , светлинна честота и вълново число .

Корпускулярни характеристики- енергия и инерция .

Параметрите на вълната на светлината са свързани с нейните корпускулярни характеристики с помощта на константата на Планк:

.

Тук
и
Е вълновото число.

Константата на Планк играе основна роля във физиката. Тази размерна константа дава възможност да се определи количествено колко важни са квантовите ефекти при описанието на всяка конкретна физическа система.

Когато според условията физическа задачаКонстантата на Планк може да се счита за незначителна стойност, достатъчно е класическо (не квантово) описание.