Tipos de rayos física. Tipos de radiación radiactiva

Usted sabe muy bien que la principal fuente de calor en la Tierra es el Sol. ¿Cómo se transfiere el calor del Sol? Después de todo, la Tierra se encuentra a una distancia de 15 10 7 km. Todo este espacio fuera de nuestra atmósfera contiene materia muy enrarecida.

Como saben, en el vacío, la transferencia de energía por conducción de calor es imposible. Tampoco puede ocurrir por convección. Por lo tanto, hay otro tipo de transferencia de calor.

Estudiemos experimentalmente este tipo de transferencia de calor.

Conectamos el manómetro de líquido con un tubo de goma a un disipador de calor (Fig. 12).

Si una pieza de metal calentada a alta temperatura se lleva a la superficie oscura del disipador de calor, el nivel de líquido en la rodilla del manómetro conectado al disipador de calor disminuirá (Fig. 12, a). Obviamente, el aire en el receptor de calor se ha calentado y expandido. El rápido calentamiento del aire en el receptor de calor solo puede explicarse por la transferencia de energía del cuerpo calentado hacia él.

Arroz. 12. Transferencia de energía por radiación

La energía en este caso no se transfirió por conducción de calor. Después de todo, había aire entre el cuerpo calentado y el disipador de calor, un mal conductor del calor. Aquí tampoco se puede observar convección, ya que el receptor de calor está ubicado al lado del cuerpo calentado, y no sobre él. Por eso, en este caso, la transferencia de energía se produce a través deradiación.

La transferencia de energía por radiación es diferente de otros tipos de transferencia de calor. Se puede llevar a cabo en un vacío completo.

Todos los cuerpos emiten energía: tanto con calor fuerte como débil, por ejemplo, un cuerpo humano, una estufa, una bombilla eléctrica, etc. Pero cuanto más alta es la temperatura del cuerpo, más energía transfiere a través de la radiación. En este caso, la energía es parcialmente absorbida por los cuerpos circundantes y parcialmente reflejada. Cuando se absorbe energía, los cuerpos se calientan de diferentes maneras, según el estado de la superficie.

Si gira el disipador de calor hacia un cuerpo de metal calentado, primero oscuro y luego Lado positivo, entonces la columna de líquido en la rodilla del manómetro conectado al disipador de calor disminuirá en el primer caso (ver Fig. 12, a) y aumentará en el segundo (Fig. 12, b). Esto demuestra que los cuerpos con una superficie oscura absorben mejor la energía que los cuerpos con una superficie clara.

Al mismo tiempo, los cuerpos con una superficie oscura se enfrían más rápido por la radiación que los cuerpos con una superficie clara. Por ejemplo, en una tetera liviana, el agua caliente retiene una temperatura alta por más tiempo que en una oscura.

En la práctica se utiliza la capacidad de los cuerpos para absorber energía de radiación de diferentes maneras. Entonces, la superficie de los globos meteorológicos aéreos, las alas de los aviones están pintadas con pintura plateada para que no se calienten con el sol. Si, por el contrario, es necesario utilizar energía solar, por ejemplo, en electrodomésticos instalados en satélites artificiales Tierra, luego estas partes de los dispositivos están pintadas en un color oscuro.

Preguntas

1. ¿Cómo mostrar experimentalmente la transferencia de energía por radiación?
2. ¿Qué cuerpos son mejores y cuáles son peores para absorber energía de radiación?
3. ¿Cómo tiene en cuenta una persona en la práctica la diferente capacidad de los cuerpos para absorber energía de radiación?

Ejercicio # 5

1. En verano, el aire del edificio se calienta, recibiendo energía diferentes caminos: a través de paredes, a través de una ventana abierta por la que entra aire caliente, a través de un cristal, que deja pasar la energía solar. ¿A qué tipo de transferencia de calor nos enfrentamos en cada caso?
2. Dé ejemplos que muestren que los cuerpos con una superficie oscura se calientan más intensamente por la radiación que con uno claro.
3. ¿Por qué se puede argumentar que la energía no se puede transferir del Sol a la Tierra por convección y conducción de calor? ¿Cómo se transmite?

Ejercicio

Usando un termómetro para exteriores, mida la temperatura primero en el lado soleado de la casa y luego en el lado sombreado. Explique por qué las lecturas del termómetro son diferentes.

Esto es curioso...

Termo... A menudo es necesario mantener los alimentos fríos o calientes. Para evitar que el cuerpo se enfríe o se caliente, debe reducir la transferencia de calor. Al mismo tiempo, se esfuerzan por asegurarse de que la energía no se transfiera por ningún tipo de transferencia de calor: conducción de calor, convección, radiación. Para ello, utilice un termo (Fig. 13).

Arroz. 13. Dispositivo termo

Consiste en un recipiente de vidrio de 4 paredes dobles. La superficie interna de las paredes está cubierta con una capa de metal brillante y el aire se bombea desde el espacio entre las paredes del recipiente. El espacio entre las paredes, privado de aire, apenas conduce el calor. La capa metálica, al tiempo que refleja, impide la transmisión de energía por radiación. Para proteger el vidrio de daños, el termo se coloca en una caja especial de metal o plástico 3. El recipiente se sella con un tapón 2 y se atornilla una tapa 1 en la parte superior.

transferencia de calor y mundo vegetal ... En la naturaleza y en la vida humana, el mundo vegetal juega exclusivamente papel importante... La vida de toda la vida en la Tierra es imposible sin agua y aire.

En las capas de aire adyacentes a la Tierra y en el suelo, la temperatura cambia constantemente. El suelo se calienta durante el día a medida que absorbe energía. Por la noche, por el contrario, se enfría, pierde energía. El intercambio de calor entre el suelo y el aire está influenciado por la presencia de vegetación, así como por el clima. El suelo cubierto de vegetación se calienta poco por la radiación. También se observa un fuerte enfriamiento del suelo en claro, noches sin nubes... La radiación del suelo va libremente al espacio. A principios de la primavera, se observan heladas en esas noches. Durante los períodos nublados, se reduce la pérdida de energía del suelo a través de la radiación. Las nubes sirven de pantalla.

Para aumentar la temperatura del suelo y proteger las plantaciones de las heladas, se utilizan invernaderos. Los marcos de vidrio o de lámina son altamente transparentes a la luz solar (visibles). Durante el día, el suelo se calienta. Por la noche, la radiación invisible del suelo es menos permeable al vidrio o la película. El suelo no se congela. Los invernaderos también evitan que el aire caliente se mueva hacia arriba: convección.

Como resultado, la temperatura en los invernaderos es más alta que en el área circundante.

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Radiación y especies radiación radiactiva, la composición de la radiación radiactiva (ionizante) y sus principales características. El efecto de la radiación sobre la materia.

que es la radiacion

Primero, demos una definición de lo que es la radiación:

En el proceso de desintegración de una sustancia o su síntesis se produce la eyección de elementos atómicos (protones, neutrones, electrones, fotones), en caso contrario podemos decir se produce radiación estos elementos Tal radiación se llama - radiación ionizante o lo que es mas comun radiación radiactiva, o incluso más simple radiación ... La radiación ionizante también incluye rayos X y radiación gamma.

Radiación es el proceso de radiación por materia de partículas elementales cargadas, en forma de electrones, protones, neutrones, átomos de helio o fotones y muones. El tipo de radiación depende del elemento que se emite.

ionización Es el proceso de formación de iones cargados positiva o negativamente o electrones libres a partir de átomos o moléculas con carga neutra.

Radiación radiactiva (ionizante) se puede dividir en varios tipos, según el tipo de elementos de los que consta. Diferentes tipos La radiación es causada por varias micropartículas y, por lo tanto, tiene un efecto energético diferente sobre una sustancia, una capacidad diferente para penetrar a través de ella y, como consecuencia, un efecto biológico diferente de la radiación.

Radiación alfa, beta y de neutrones Son radiaciones formadas por varias partículas de átomos.

Gamma y rayos X es la radiación de energía.

radiación alfa

• emitido: dos protones y dos neutrones
• capacidad de penetración: bajo
• irradiación de la fuente: hasta 10cm
• tasa de emisión: 20.000 km/s
• ionización: 30.000 pares de iones por 1 cm de corrida
• alto

La radiación alfa (α) surge de la descomposición de la inestable isótopos elementos.

radiación alfa- esta es la radiación de partículas alfa pesadas cargadas positivamente, que son los núcleos de los átomos de helio (dos neutrones y dos protones). Las partículas alfa se emiten durante la descomposición de núcleos más complejos, por ejemplo, durante la descomposición de los átomos de uranio, radio y torio.

Las partículas alfa tienen una gran masa y se emiten a una velocidad relativamente baja, en promedio 20 mil km/s, que es unas 15 veces menor que la velocidad de la luz. Dado que las partículas alfa son muy pesadas, al entrar en contacto con una sustancia, las partículas chocan con las moléculas de esta sustancia, comienzan a interactuar con ellas, perdiendo su energía, y por lo tanto la capacidad de penetración de estas partículas no es grande e incluso una simple lámina. de papel puede detenerlos.

Sin embargo, las partículas alfa transportan mucha energía y, al interactuar con una sustancia, provocan su importante ionización. Y en las células de un organismo vivo, además de la ionización, la radiación alfa destruye los tejidos, lo que provoca diversos daños a las células vivas.

De todos los tipos de radiación, la radiación alfa tiene la capacidad de penetración más baja, pero las consecuencias de la irradiación de tejidos vivos con este tipo de radiación son las más graves y significativas en comparación con otros tipos de radiación.

La exposición a la radiación en forma de radiación alfa puede ocurrir cuando los elementos radiactivos ingresan al cuerpo, por ejemplo, a través del aire, el agua o los alimentos, oa través de cortes o heridas. Una vez en el organismo, estos elementos radiactivos son transportados por el torrente sanguíneo por todo el organismo, se acumulan en tejidos y órganos, ejerciendo sobre ellos un poderoso efecto energético. Dado que algunos tipos de isótopos radiactivos que emiten radiación alfa tienen una vida útil prolongada, al ingresar al cuerpo, pueden causar cambios graves en las células y conducir a la degeneración y mutaciones de los tejidos.

Los isótopos radiactivos en realidad no se excretan del cuerpo por sí solos, por lo tanto, al ingresar al cuerpo, irradiarán tejidos desde el interior durante muchos años hasta que provoquen cambios graves. El cuerpo humano no puede neutralizar, procesar, asimilar o utilizar la mayoría de los isótopos radiactivos que han entrado en el cuerpo.

radiación de neutrones

• emitido: neutrones
• capacidad de penetración: alto
• irradiación de la fuente: kilómetros
• tasa de emisión: 40.000 km/s
• ionización: de 3000 a 5000 pares de iones por 1 cm de corrida
• efecto biológico de la radiación: alto

radiación de neutrones es la radiación tecnogénica que surge en varios reactores nucleares y en explosiones atómicas. Además, la radiación de neutrones es emitida por estrellas en las que tienen lugar reacciones termonucleares activas.

Al no tener carga, la radiación de neutrones, al chocar con la materia, interactúa débilmente con los elementos de los átomos a nivel atómico, por lo que tiene una alta capacidad de penetración. Es posible detener la radiación de neutrones utilizando materiales con un alto contenido de hidrógeno, por ejemplo, un recipiente con agua. La radiación de neutrones también penetra mal en el polietileno.

La radiación de neutrones, al atravesar los tejidos biológicos, provoca graves daños en las células, ya que tiene una masa importante y una velocidad superior a la radiación alfa.

radiación beta

• emitido: electrones o positrones
• capacidad de penetración: promedio
• irradiación de la fuente: hasta 20m
• tasa de emisión: 300.000 km/s
• ionización: de 40 a 150 pares de iones por 1 cm de corrida
• efecto biológico de la radiación: la media

Radiación beta (β) ocurre cuando un elemento se transforma en otro, mientras que los procesos ocurren en el núcleo mismo de un átomo de una sustancia con un cambio en las propiedades de los protones y neutrones.

Con la radiación beta, hay una transformación de un neutrón en un protón o un protón en un neutrón, con esta transformación hay una emisión de un electrón o un positrón (antipartícula de un electrón), dependiendo del tipo de transformación. La velocidad de los elementos emitidos se acerca a la velocidad de la luz y es aproximadamente igual a 300.000 km/s. Los elementos emitidos en este caso se denominan partículas beta.

Teniendo inicialmente una alta velocidad de radiación y pequeñas dimensiones de los elementos emitidos, la radiación beta tiene un mayor poder de penetración que la radiación alfa, pero tiene cientos de veces menos capacidad para ionizar la materia que la radiación alfa.

La radiación beta penetra fácilmente a través de la ropa y parcialmente a través de los tejidos vivos, pero al atravesar estructuras más densas de la materia, por ejemplo, a través de un metal, comienza a interactuar más intensamente con este y pierde la mayor parte de su energía transfiriéndola a los elementos de la sustancia. . Una hoja de metal de unos pocos milímetros puede detener por completo la radiación beta.

Si la radiación alfa es peligrosa solo en contacto directo con un isótopo radiactivo, entonces la radiación beta, dependiendo de su intensidad, ya puede causar un daño significativo a un organismo vivo a una distancia de varias decenas de metros de la fuente de radiación.

Si un isótopo radiactivo que emite radiación beta ingresa a un organismo vivo, se acumula en los tejidos y órganos, ejerciendo un efecto energético sobre ellos, provocando cambios en la estructura de los tejidos y causando daños significativos con el tiempo.

Algunos isótopos radiactivos con radiación beta tienen un largo período caries, es decir, al ingresar al cuerpo, lo irradiarán durante años hasta que provoquen la degeneración de los tejidos y, como resultado, el cáncer.

Radiación gamma

• emitido: energía en forma de fotones
• capacidad de penetración: alto
• irradiación de la fuente: hasta cientos de metros
• tasa de emisión: 300.000 km/s
• ionización:
• efecto biológico de la radiación: bajo

Radiación gamma (γ) es una radiación electromagnética energética en forma de fotones.

La radiación gamma acompaña el proceso de descomposición de los átomos de una sustancia y se manifiesta en forma de energía electromagnética radiada en forma de fotones liberados cuando estado de energía el núcleo del átomo. Los rayos gamma son emitidos desde el núcleo a la velocidad de la luz.

Cuando se produce la desintegración radiactiva de un átomo, se forman otros a partir de algunas sustancias. El átomo de las sustancias recién formadas se encuentra en un estado energéticamente inestable (excitado). Actuando unos sobre otros, los neutrones y los protones del núcleo llegan a un estado en el que las fuerzas de interacción se equilibran y el átomo emite el exceso de energía en forma de radiación gamma.

La radiación gamma tiene una alta capacidad de penetración y penetra fácilmente a través de la ropa, tejidos vivos, un poco más difícil a través de estructuras densas de una sustancia como el metal. Para detener los rayos gamma, se requiere un espesor significativo de acero u hormigón. Pero al mismo tiempo, la radiación gamma tiene un efecto cien veces más débil sobre la materia que la radiación beta y decenas de miles de veces más débil que la radiación alfa.

El principal peligro de la radiación gamma es su capacidad para viajar largas distancias y afectar a los organismos vivos a varios cientos de metros de la fuente de radiación gamma.

radiación de rayos x

• emitido: energía en forma de fotones
• capacidad de penetración: alto
• irradiación de la fuente: hasta cientos de metros
• tasa de emisión: 300.000 km/s
• ionización: de 3 a 5 pares de iones por 1 cm de corrida
• efecto biológico de la radiación: bajo

radiación de rayos x- Es una radiación electromagnética energética en forma de fotones que surge del paso de un electrón dentro de un átomo de una órbita a otra.

La radiación de rayos X tiene una acción similar a la radiación gamma, pero es menos penetrante porque tiene una longitud de onda más larga.

Habiendo considerado varios tipos de radiación radiactiva, está claro que el concepto de radiación incluye tipos de radiación completamente diferentes que tienen diferentes efectos sobre la materia y los tejidos vivos, desde el bombardeo directo partículas elementales(radiación alfa, beta y de neutrones) antes de la exposición energética en forma de curado por rayos gamma y rayos X.

¡Cada una de las emisiones consideradas es peligrosa!

Cuadro comparativo con características de diferentes tipos de radiación

Como se puede ver en la tabla, según el tipo de radiación, la radiación a la misma intensidad, por ejemplo, 0,1 Roentgen, tendrá un efecto destructivo diferente en las células de un organismo vivo. Para tener en cuenta esta diferencia, se introdujo el coeficiente k, que refleja el grado de exposición a la radiación radiactiva de los objetos vivos.

Cuanto mayor sea el "coeficiente k", más peligrosa será la acción de un determinado tipo de radiación para los tejidos de un organismo vivo.

Video:

Para aquellos que no están familiarizados con la física o recién están comenzando a estudiarla, la pregunta de qué es la radiación es difícil. Pero con lo dado fenómeno físico nos reunimos casi todos los días. En pocas palabras, la radiación es el proceso de propagación de energía en forma de ondas y partículas electromagnéticas o, en otras palabras, son ondas de energía que se propagan.

Fuente de radiación y sus tipos.

La fuente de ondas electromagnéticas puede ser tanto artificial como natural. Por ejemplo, los rayos X se conocen como radiación artificial.

Puedes sentir la radiación sin siquiera salir de tu casa: solo tienes que poner tu mano sobre una vela encendida e inmediatamente sentirás la radiación de calor. Puede llamarse térmica, pero además de ella, hay varios otros tipos de radiación en la física. Éstos son algunos de ellos:

• Ultravioleta: una persona puede sentir esta radiación sobre sí misma mientras toma el sol.
• Los rayos X tienen las longitudes de onda más cortas, estos se llaman rayos X.
• Incluso una persona puede ver los rayos infrarrojos, un ejemplo de esto es un láser para niños ordinario. Este tipo de radiación se forma cuando coinciden las emisiones de radio de microondas y la luz visible. La radiación infrarroja se utiliza a menudo en fisioterapia.
• La radiación radiactiva se genera durante la descomposición de los elementos químicos radiactivos. Puede obtener más información sobre la radiación en el artículo.
• La radiación óptica no es más que radiación luminosa, luz en el sentido más amplio de la palabra.
• La radiación gamma es un tipo de radiación electromagnética con una longitud de onda corta. Se utiliza, por ejemplo, en radioterapia.

Los científicos saben desde hace mucho tiempo que algunas radiaciones tienen un efecto perjudicial en el cuerpo humano. La intensidad de este efecto dependerá de la duración y la potencia de la radiación. Si te expones largo tiempo radiación, esto puede conducir a cambios en nivel celular... Todos los equipos electrónicos que nos rodean, ya sea un teléfono móvil, una computadora o un horno de microondas, todo esto tiene un impacto en la salud. Por lo tanto, debe tener cuidado de no exponerse a radiación innecesaria.

Una persona está constantemente bajo la influencia de varios factores externos. Algunos de ellos son visibles, como las condiciones climáticas, y su impacto puede controlarse. Otros son invisibles al ojo humano y se denominan radiación. Todo el mundo debería conocer los tipos de radiación, su función y aplicaciones.

Una persona puede encontrar algunos tipos de radiación en todas partes. Las ondas de radio son un buen ejemplo. Representan vibraciones de naturaleza electromagnética que son capaces de distribuirse en el espacio a la velocidad de la luz. Tales ondas transportan energía de los generadores.

Las fuentes de ondas de radio se pueden dividir en dos grupos.

1. Naturales, estos incluyen relámpagos y unidades astronómicas.
2. Artificial, es decir, hecho por el hombre. Incluyen emisores de corriente alterna. Estos pueden ser dispositivos de comunicación por radio, dispositivos de transmisión, computadoras y sistemas de navegación.

La piel humana es capaz de depositar este tipo de ondas en su superficie, por lo que su impacto en el ser humano tiene una serie de consecuencias negativas. La radiación de ondas de radio puede ralentizar la actividad de las estructuras cerebrales, así como causar mutaciones a nivel genético.

Para personas con un marcapasos instalado, dicha exposición es fatal. Estos dispositivos tienen un nivel de radiación máximo permisible claro, el aumento por encima introduce un desequilibrio en el funcionamiento del sistema estimulador y conduce a su avería.

Todos los efectos de las ondas de radio en el cuerpo se han estudiado solo en animales, no hay evidencia directa de su efecto negativo en los humanos, pero los científicos aún están buscando formas de protección. Como tal formas efectivas aún no. El único consejo es mantenerse alejado de los aparatos peligrosos. Dado que los electrodomésticos conectados a la red también crean un campo de ondas de radio a su alrededor, simplemente es necesario apagar los dispositivos que una persona no usa en este momento.

Emisión infrarroja

Todos los tipos de radiación están relacionados de una forma u otra. Algunos de ellos son visibles al ojo humano. La radiación infrarroja es adyacente a la parte del espectro que el ojo humano puede captar. No solo ilumina la superficie, sino que también es capaz de calentarla.

La principal fuente natural de rayos infrarrojos es el sol. El hombre ha creado emisores artificiales, a través de los cuales se consigue el efecto térmico necesario.

Ahora tenemos que averiguar qué tan útil o dañina es este tipo de radiación para los humanos. Casi toda la radiación infrarroja de onda larga es absorbida por las capas superiores de la piel, por lo que no solo es segura, sino que también es capaz de aumentar la inmunidad y mejorar los procesos de regeneración de los tejidos.

En cuanto a las ondas cortas, pueden penetrar profundamente en los tejidos y provocar un sobrecalentamiento de los órganos. El llamado golpe de calor es consecuencia de la exposición a ondas infrarrojas cortas. Los síntomas de esta patología son conocidos por casi todos:

• la apariencia de dar vueltas en la cabeza;
• sensación de náuseas;
• aumento de la frecuencia cardíaca;
• Alteraciones visuales caracterizadas por oscurecimiento de los ojos.

¿Cómo puedes protegerte de las influencias peligrosas? Es necesario observar las precauciones de seguridad al usar ropa y pantallas de protección contra el calor. El uso de calentadores de onda corta debe dosificarse con precisión, el elemento calefactor debe cubrirse con un material aislante térmico, con la ayuda de la cual la radiación de suave olas largas.

Si lo piensas bien, todos los tipos de radiación pueden penetrar en los tejidos. Pero fue la radiación de rayos X la que hizo posible el uso de esta propiedad en la práctica de la medicina.

Si comparamos los rayos de origen de rayos X con los rayos de luz, entonces los primeros son muy largos, lo que les permite penetrar incluso a través de materiales opacos. Dichos rayos no pueden ser reflejados y refractados. Este tipo de espectro tiene un componente blando y uno duro. Suave consiste en ondas largas que pueden ser absorbidas completamente por los tejidos humanos. Por lo tanto, la exposición constante a ondas largas provoca daño celular y mutación del ADN.

Hay una serie de estructuras que no pueden transmitir rayos X a través de ellas. Estos incluyen, por ejemplo, huesos y metales. En base a esto, se toman imágenes de huesos humanos para diagnosticar su integridad.

Actualmente se han creado dispositivos que permiten no solo tomar una fotografía fija, por ejemplo, de una extremidad, sino también observar los cambios que se producen con ella “online”. Estos dispositivos ayudan al médico a realizar intervenciones quirúrgicas en los huesos bajo control visual, sin realizar incisiones traumáticas amplias. Con la ayuda de tales dispositivos, es posible estudiar la biomecánica de las articulaciones.

En cuanto al impacto negativo rayos X, luego, el contacto prolongado con ellos puede conducir al desarrollo de la enfermedad por radiación, que se manifiesta por una serie de signos:

• desórdenes neurológicos;
• dermatitis;
• disminución de la inmunidad;
• opresión de la hematopoyesis normal;
• desarrollo de patología oncológica;
• esterilidad.

Para protegerse de las terribles consecuencias, al entrar en contacto con este tipo de radiación, debe usar escudos protectores y almohadillas hechas de materiales que no dejen pasar los rayos.

La gente solía llamar a este tipo de rayos simplemente: luz. Este tipo de radiación puede ser absorbida por el objeto de influencia, atravesándolo parcialmente y reflejado parcialmente. Tales propiedades son ampliamente utilizadas en ciencia y tecnología, especialmente en la fabricación de dispositivos ópticos.

Todas las fuentes de radiación óptica se dividen en varios grupos.

1. Térmicas de espectro continuo. En ellos se libera calor debido a la corriente o al proceso de combustión. Estos pueden ser lámparas incandescentes eléctricas y halógenas, así como productos pirotécnicos y dispositivos de iluminación eléctrica.
2. Luminiscente, que contiene gases excitados por corrientes de fotones. Los dispositivos de ahorro de energía y los dispositivos catodoluminiscentes son tales fuentes. En cuanto a las fuentes radioluminiscentes y quimioluminiscentes, los flujos en ellas se excitan debido a los productos de la desintegración radiactiva y reacciones químicas respectivamente.
3. Plasma, cuyas características dependen de la temperatura y presión del plasma formado en ellos. Pueden ser lámparas de descarga de gas, tubulares de mercurio y de xenón. Las fuentes espectrales y los dispositivos de naturaleza pulsada no son una excepción.

La radiación óptica sobre el cuerpo humano actúa en combinación con la radiación ultravioleta, lo que provoca la producción de melanina en la piel. Así, el efecto positivo se prolonga hasta alcanzar el valor umbral de exposición, más allá del cual se sitúa el riesgo de quemaduras y oncopatología cutánea.

La radiación más famosa y ampliamente utilizada, cuyos efectos se pueden encontrar en todas partes, es la radiación ultravioleta. Esta radiación tiene dos espectros, uno de los cuales llega a la tierra y participa en todos los procesos en la tierra. El segundo queda atrapado por una capa de ozono y no la atraviesa. La capa de ozono neutraliza este espectro, cumpliendo así una función protectora. La destrucción de la capa de ozono es peligrosa por la penetración de rayos nocivos sobre la superficie de la tierra.

La fuente natural de este tipo de radiación es el Sol. Se ha inventado una gran cantidad de fuentes artificiales:

• Lámparas de eritema, activando la producción de vitamina D en las capas de la piel y ayudando a tratar el raquitismo.
• Soláriums, que no solo permiten tomar el sol, sino que también tienen un efecto curativo para personas con patologías provocadas por la falta de luz solar.
• Emisores láser utilizados en biotecnología, medicina y electrónica.

En cuanto al impacto en el cuerpo humano, es doble. Por un lado, la falta de radiación ultravioleta puede provocar diversas enfermedades. La carga dosificada con dicha radiación ayuda al sistema inmunológico, el trabajo de los músculos y los pulmones, y también previene la hipoxia.

Todos los tipos de influencias se dividen en cuatro grupos:

• la capacidad de matar bacterias;
• eliminación de la inflamación;
• restauración de tejidos dañados;
• reducción del dolor.

Los efectos negativos de la radiación ultravioleta incluyen la capacidad de provocar cáncer de piel con una exposición prolongada. El melanoma de la piel es un tipo de tumor extremadamente maligno. Tal diagnóstico significa casi el 100 por ciento de muerte inminente.

Con respecto al órgano de la visión, la exposición excesiva a los rayos ultravioleta daña la retina, la córnea y las membranas del ojo. Por lo tanto, este tipo de radiación debe usarse con moderación. Si, en determinadas circunstancias, tiene que estar en contacto con una fuente de rayos ultravioleta durante un tiempo prolongado, debe proteger sus ojos con gafas y su piel con cremas o prendas especiales.

Estos son los llamados rayos cósmicos, que transportan los núcleos de los átomos de sustancias y elementos radiactivos. El flujo de radiación gamma tiene una energía muy alta y puede penetrar rápidamente en las células del cuerpo, ionizando su contenido. Los elementos celulares destruidos actúan como venenos, descomponiendo y envenenando todo el cuerpo. El proceso involucra necesariamente al núcleo celular, lo que conduce a mutaciones en el genoma. Las células sanas se destruyen y, en su lugar, se forman células mutantes, incapaces de proporcionar al cuerpo todo lo que necesita.

Esta radiación es peligrosa porque una persona no la siente de ninguna manera. Las consecuencias de la exposición no aparecen inmediatamente, sino que tienen un efecto a largo plazo. En primer lugar, se ven afectadas las células del sistema hematopoyético, el cabello, los genitales y el sistema linfoide.

La radiación es muy peligrosa por el desarrollo de la enfermedad por radiación, pero incluso este espectro ha encontrado aplicaciones útiles:

• se utiliza para esterilizar productos, equipos e instrumentos médicos;
• medir la profundidad de pozos subterráneos;
• medir la longitud de la trayectoria de la nave espacial;
• impacto en las plantas para identificar variedades productivas;
• en medicina, dicha radiación se usa para realizar radioterapia en el tratamiento de la oncología.

En conclusión, debe decirse que todos los tipos de rayos son aplicados con éxito por el hombre y son necesarios. Gracias a ellos existen las plantas, los animales y las personas. La protección contra la sobreexposición debe ser una prioridad cuando se trabaja.

§ 1. Radiación térmica

En el proceso de estudio de la radiación de los cuerpos calentados, se encontró que cualquier cuerpo calentado emite ondas electromagnéticas (luz) en un amplio rango de frecuencias. Por eso, La radiación térmica es la radiación de ondas electromagnéticas debido a la energía interna del cuerpo.

La radiación térmica se produce a cualquier temperatura. Sin embargo, a bajas temperaturas, prácticamente solo se emiten ondas electromagnéticas largas (infrarrojas).

Realizamos las siguientes cantidades que caracterizan la radiación y la absorción de energía por parte de los cuerpos:

luminosidad energéticaR(T) Es la energía W emitida por 1 m 2 de la superficie de un cuerpo luminoso en 1 s.

W/m2.

emisividad del cuerpo r(λ, Т) ( o densidad espectral de la luminosidad radiante) Es la energía en un intervalo de longitud de onda unitaria emitida por 1 m 2 de la superficie de un cuerpo luminoso en 1 s.

.
.

Aquí
¿Es la energía de radiación con longitudes de onda de λ a
.

La relación entre la luminosidad radiante integrada y la densidad espectral de la luminosidad radiante viene dada por la siguiente relación:

.

.

Se estableció experimentalmente que la relación entre la emisividad y la capacidad de absorción no depende de la naturaleza del cuerpo. Esto significa que es la misma función (universal) de longitud de onda (frecuencia) y temperatura para todos los cuerpos. Esta ley empírica fue descubierta por Kirchhoff y lleva su nombre.

Ley de Kirchhoff: la relación entre la emisividad y la capacidad de absorción no depende de la naturaleza del cuerpo, es para todos los cuerpos la misma función (universal) de longitud de onda (frecuencia) y temperatura:

.

Un cuerpo que, a cualquier temperatura, absorbe completamente toda la radiación que incide sobre él, se denomina cuerpo absolutamente negro de un AHT.

Capacidad de absorción de un cuerpo absolutamente negro y a.ch.t. (λ, T) es igual a uno. Esto significa que la función universal de Kirchhoff
idéntica a la emisividad de un cuerpo negro
... Así, para resolver el problema de la radiación térmica, fue necesario establecer la forma de la función de Kirchhoff o la emisividad de un cuerpo absolutamente negro.

Analizar datos experimentales y aplicando métodos termodinámicos físicos austriacos jose stefano(1835 - 1893) y Luis Boltzmann(1844-1906) en 1879 resolvió parcialmente el problema de la radiación de a.ch.t. Obtuvieron una fórmula para determinar la luminosidad energética de un AFC. - Racht (T). Según la ley de Stefan-Boltzmann

,
.

V
En 1896, físicos alemanes dirigidos por Wilhelm Wien crearon un montaje experimental ultramoderno para aquellos tiempos para estudiar la distribución de la intensidad de la radiación por longitudes de onda (frecuencias) en el espectro de radiación térmica de un cuerpo absolutamente negro. Los experimentos realizados en esta instalación: en primer lugar, confirmaron el resultado obtenido por los físicos austriacos J. Stephan y L. Boltzmann; en segundo lugar, se obtuvieron gráficas de la distribución de la intensidad de la radiación térmica por longitud de onda. Eran sorprendentemente similares a las curvas obtenidas anteriormente por J. Maxwell para la distribución de moléculas de gas en un volumen cerrado en términos de velocidad.

La explicación teórica de las gráficas obtenidas se convirtió en el problema central de finales de la década de los 90 del siglo XIX.

Señor de la física clásica inglesa Rayleigh(1842-1919) y señor vaqueros(1877-1946) aplicado a la radiación térmica metodos de fisica estadistica(se utiliza la ley clásica de equipartición de la energía por grados de libertad). Rayleigh y Jeans aplicaron el método de la física estadística a las ondas, al igual que Maxwell lo aplicó a un conjunto en equilibrio de partículas que se movían caóticamente en una cavidad cerrada. Asumieron que para cada oscilación electromagnética existe una energía promedio igual a kT ( para energía eléctrica y sobre la energía magnética). Partiendo de estas consideraciones, obtuvieron la siguiente fórmula para la emisividad de a.ch.t.:

.

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Esta fórmula describió bien el curso de la dependencia experimental a longitudes de onda largas (a bajas frecuencias). Pero para longitudes de onda cortas (frecuencias altas o en la región ultravioleta del espectro), la teoría clásica de Rayleigh y Jeans predecía un aumento infinito en la intensidad de la radiación. Este efecto se llama la catástrofe ultravioleta.

Suponiendo que la misma energía corresponde a una onda electromagnética estacionaria de cualquier frecuencia, Rayleigh y Jeans ignoraron el hecho de que las frecuencias cada vez más altas contribuyen a la radiación a medida que aumenta la temperatura. Naturalmente, el modelo que adoptaron debería haber conducido a un aumento infinito en la energía de radiación a altas frecuencias. La catástrofe ultravioleta se ha convertido en una seria paradoja en la física clásica.

CON
el próximo intento de obtener una fórmula para la dependencia de la emisividad de a.ch.t. de las longitudes de onda fue tomada por Vin. Usando métodos termodinámica y electrodinámica clásicas Culpar fue posible derivar una relación, cuya imagen gráfica coincidió satisfactoriamente con la parte de onda corta (alta frecuencia) de los datos obtenidos en el experimento, pero totalmente en desacuerdo con los resultados experimentales para longitudes de onda largas (bajas frecuencias).

.

A partir de esta fórmula, se obtuvo una relación que vincula esa longitud de onda
, que corresponde a la máxima intensidad de radiación, y la temperatura corporal absoluta T (ley de desplazamiento de Wien):

,
.

Esto coincidía con los resultados experimentales obtenidos por Wien, de los que se deduce que al aumentar la temperatura, la intensidad máxima de radiación se desplaza hacia longitudes de onda más cortas.

Pero no había una fórmula que describiera toda la curva.

Luego, Max Planck (1858-1947), quien en ese momento trabajaba en el Departamento de Física del Instituto Kaiser Wilhelm de Berlín, asumió la solución al problema. Planck era un miembro muy conservador de la Academia Prusiana, completamente absorto en los métodos de la física clásica. Era un apasionado de la termodinámica. Prácticamente, desde el momento de defender su tesis en 1879, y casi hasta finales de siglo, durante veinte años seguidos, Planck se dedicó al estudio de problemas asociados a las leyes de la termodinámica. Planck entendió que la electrodinámica clásica no puede responder la pregunta de cómo se distribuye la energía de la radiación de equilibrio sobre las longitudes de onda (frecuencias). El problema que se planteó estaba relacionado con el campo de la termodinámica. Planck investigó el proceso irreversible de establecer el equilibrio entre la materia y la radiación (luz)... Para lograr el acuerdo entre teoría y experimento, Planck se desvió de la teoría clásica en un solo punto: aceptó la hipótesis de que la emisión de luz ocurre en porciones (quanta)... La hipótesis adoptada por Planck permitió obtener tal distribución de energía sobre el espectro de radiación térmica, que correspondía al experimento.

.

El 14 de diciembre de 1900, Planck presentó sus resultados a la Sociedad de Física de Berlín. Así nació la física cuántica.

El cuanto de energía de radiación, introducido por Planck en la física, resultó ser proporcional a la frecuencia de radiación. (e inversamente proporcional a la longitud de onda):

.

- una constante universal, ahora llamada constante de Planck. es igual a:
.

La luz es un objeto material complejo que tiene propiedades ondulatorias y corpusculares.

Parámetros de onda- longitud de onda , frecuencia de luz y número de onda .

Características corpusculares- energía y el impulso .

Los parámetros de onda de la luz se relacionan con sus características corpusculares utilizando la constante de Planck:

.

Aquí
y
es el número de onda.

La constante de Planck juega un papel fundamental en la física. Esta constante dimensional permite cuantificar la importancia de los efectos cuánticos en la descripción de cada sistema físico específico.

Cuando de acuerdo a las condiciones tarea fisica La constante de Planck puede considerarse un valor insignificante, una descripción clásica (no cuántica) es suficiente.