Monoenergetyczne promieniowanie jonizujące- promieniowanie jonizujące, składające się z fotonów o tej samej energii lub cząstek tego samego rodzaju o tej samej energii kinetycznej.

Mieszane promieniowanie jonizujące- promieniowanie jonizujące, składające się z cząstek różnego rodzaju lub z cząstek i fotonów.

Ukierunkowane promieniowanie jonizujące promieniowanie jonizujące o wybranym kierunku propagacji.

Naturalne tło promieniowania- promieniowanie jonizujące powstające w wyniku promieniowania kosmicznego oraz promieniowania naturalnie rozproszonych naturalnych substancji promieniotwórczych (na powierzchni Ziemi, w atmosferze powierzchniowej, w żywności, wodzie, w organizmie człowieka itp.).

Tło - promieniowanie jonizujące, składające się z naturalnego tła i promieniowania jonizującego ze źródeł zewnętrznych.

Promieniowanie kosmiczne- promieniowanie jonizujące, na które składa się promieniowanie pierwotne pochodzące z przestrzeni kosmicznej oraz promieniowanie wtórne powstałe w wyniku oddziaływania promieniowania pierwotnego z atmosferą.

Wąska wiązka promieniowania- geometria promieniowania, w której detektor rejestruje jedynie nierozproszone promieniowanie źródła.

Szeroka wiązka promieniowania- taka geometria promieniowania, w której detektor rejestruje promieniowanie nierozproszone i rozproszone ze źródła.

Pole promieniowania jonizującego- czasoprzestrzenny rozkład promieniowania jonizującego w rozpatrywanym ośrodku.

Przepływ cząstek jonizujących (fotonów)- stosunek liczby cząstek jonizujących (fotonów) dN przechodzących przez daną powierzchnię w przedziale czasu dt do tego przedziału: F = dN/dt.

Przepływ energii cząstek- stosunek energii spadających cząstek do przedziału czasu Ψ=dE/dt.

Gęstość strumienia cząstek jonizujących (fotonów)- stosunek strumienia cząstek jonizujących (fotonów) dF

wnikając w objętość elementarnej kuli, do środkowego pola przekroju poprzecznego dS tej kuli: φ = dF/dS = d 2 N/dtdS. (W podobny sposób wyznacza się gęstość strumienia energii cząstek).

Fluencja (przenoszenie) cząstek jonizujących (fotonów)- stosunek liczby cząstek jonizujących (fotonów) dN wnikających do objętości sfery elementarnej do pola centralnego przekroju dS tej kuli: Ф = dN/dS.

Widmo energetyczne cząstek jonizujących- rozkład cząstek jonizujących według ich energii. Efektywna energia fotonów- energia fotonów takiego fotonu monoenergetycznego

promieniowanie, którego względne tłumienie w absorberze o określonym składzie i określonej grubości jest takie samo, jak rozpatrywanego niemonoenergetycznego promieniowania fotonowego.

Energia widma granicznego Promieniowanie β - najwyższa energia cząstek β w ciągłym widmie energii promieniowania β danego radionuklidu.

Albedo promieniowania- stosunek liczby cząstek (fotonów) odbitych od granicy dwóch ośrodków do liczby cząstek (fotonów) padających na granicę faz.

Opóźnione promieniowanie: cząstki emitowane przez produkty rozszczepienia, w przeciwieństwie do cząstek (neutronów i promieni gamma) wytwarzanych bezpośrednio w momencie rozszczepienia.

Jonizacja w gazach: usunięcie jednego lub większej liczby elektronów z atomu lub cząsteczki gazu. W wyniku jonizacji w gazie pojawiają się nośniki ładunku swobodnego (elektrony i jony), który nabiera zdolności przewodzenia prądu elektrycznego.

Termin „promieniowanie” obejmuje szereg fal elektromagnetycznych, w tym widmo widzialne, obszary podczerwone i ultrafioletowe, a także fale radiowe, prąd elektryczny i promieniowanie jonizujące. Cała odmienność tych zjawisk wynika jedynie z częstotliwości (długości fali) promieniowania. Promieniowanie jonizujące może stanowić zagrożenie dla zdrowia ludzkiego. I promieniowanie jonizujące(promieniowanie) – rodzaj promieniowania, który zmienia stan fizyczny atomów lub jąder atomowych, zamieniając je w elektrycznie naładowane jony lub produkty reakcji jądrowych. W pewnych okolicznościach obecność takich jonów lub produktów reakcji jądrowych w tkankach organizmu może zmienić przebieg procesów w komórkach i cząsteczkach, a kumulacja tych zdarzeń może zakłócić przebieg reakcji biologicznych w organizmie , tj. stwarzać zagrożenie dla zdrowia ludzkiego.

2. RODZAJE PROMIENIOWANIA

Rozróżnia się promieniowanie korpuskularne, składające się z cząstek o masie różnej od zera, oraz promieniowanie elektromagnetyczne (fotonowe).

2.1. Promieniowanie korpuskularne

Korpuskularne promieniowanie jonizujące obejmuje promieniowanie alfa, promieniowanie elektronowe, protonowe, neutronowe i mezonowe. Promieniowanie korpuskularne składające się ze strumienia naładowanych cząstek (cząstek α, β, protonów, elektronów), których energia kinetyczna jest wystarczająca do zjonizowania atomów w

zderzenie, należy do klasy promieniowania bezpośrednio jonizującego. Neutrony i inne cząstki elementarne nie powodują bezpośrednio jonizacji, ale w procesie oddziaływania z ośrodkiem uwalniają naładowane cząstki (elektrony, protony), które są zdolne do jonizacji atomów i cząsteczek ośrodka, przez który przechodzą.

W związku z tym promieniowanie korpuskularne składające się ze strumienia nienaładowanych cząstek nazywa się promieniowaniem pośrednio jonizującym.

Ryc.1. Schemat rozpadu 212 Bi.

2.1.1 Promieniowanie alfa

Cząstki alfa (cząstki α) to jądra atomu helu, emitowane podczas rozpadu α ​​przez niektóre atomy radioaktywne. α - cząstka składa się z dwóch protonów i dwóch neutronów.

Promieniowanie alfa to strumień jąder atomów helu (naładowanych dodatnio i

stosunkowo ciężkie cząstki).

Naturalne promieniowanie alfa powstałe w wyniku rozpadu promieniotwórczego jądra jest charakterystyczne dla niestabilnych jąder ciężkich pierwiastków, zaczynających się od liczby atomowej większej niż 83, tj. dla naturalnych radionuklidów szeregu uranu i toru, a także dla sztucznie otrzymywanych pierwiastków transuranowych.

Typowy schemat rozpadu α ​​naturalnego radionuklidu przedstawiono na ryc. 1, a widmo energetyczne cząstek α ​​powstałych podczas rozpadu radionuklidu pokazano na rys. 1

Ryc.2.

Rys.2 Widmo energetyczne cząstek α

Możliwość rozpadu α ​​wynika z faktu, że masa (a zatem całkowita energia jonów) jądra α jest większa niż suma mas cząstki α i jądra potomnego powstałego po α -rozkład. Nadmiar energii jądra pierwotnego (matki) jest uwalniany w postaci energii kinetycznej cząstki α i odrzutu jądra potomnego. Cząstki α to dodatnio naładowane jądra helu - 2 He4 i wylatują z jądra z prędkością 15-20 tys. km/s. Po drodze wytwarzają silną jonizację środowiska,

wyrywanie elektronów z orbit atomów.

Zasięg cząstek α ​​w powietrzu wynosi około 5-8 cm, w wodzie - 30-50 mikronów, w metalach - 10-20 mikronów. Po zjonizowaniu promieniami α obserwuje się zmiany chemiczne w substancji i zaburza się strukturę krystaliczną ciał stałych. Ponieważ między cząstką α a jądrem istnieje odpychanie elektrostatyczne, prawdopodobieństwo reakcji jądrowych pod wpływem cząstek α ​​naturalnych radionuklidów (maksymalna energia 8,78 MeV w 214 Po) jest bardzo małe i obserwuje się je tylko na lekkich jądrach ( Li, Be, B, C , N, Na, Al) z powstawaniem izotopów promieniotwórczych i wolnych neutronów.

2.1.2 Promieniowanie protonowe

Promieniowanie protonowe– promieniowanie powstające podczas spontanicznego rozpadu jąder atomowych z niedoborem neutronów lub jako wiązka wyjściowa akceleratora jonów (na przykład synchrofazotoronu).

2.1.3 Promieniowanie neutronowe

Promieniowanie neutronowe - przepływ neutronów, które przekształcają swoją energię w oddziaływaniach sprężystych i niesprężystych z jądrami atomowymi. Oddziaływania nieelastyczne wytwarzają promieniowanie wtórne, które może składać się zarówno z naładowanych cząstek, jak i kwantów gamma (promieniowania gamma). W oddziaływaniach elastycznych możliwa jest zwykła jonizacja substancji.

Źródłami promieniowania neutronowego są: radionuklidy samoistnie rozszczepialne; specjalnie wyprodukowane radionuklidowe źródła neutronów; akceleratory elektronów, protonów, jonów; reaktor nuklearny; promieniowanie kosmiczne.

Z biologicznego punktu widzenia Neutrony powstają w reakcjach jądrowych (w reaktorach jądrowych oraz w innych instalacjach przemysłowych i laboratoryjnych, a także podczas wybuchów jądrowych).

Neutrony nie mają ładunku elektrycznego. Umownie neutrony, w zależności od ich energii kinetycznej, dzielą się na szybkie (do 10 MeV), ultraszybkie, pośrednie, wolne i termiczne. Promieniowanie neutronowe ma dużą siłę penetracji. Neutrony powolne i termiczne wchodzą w reakcje jądrowe, w wyniku których mogą powstać stabilne lub radioaktywne izotopy.

Swobodny neutron to niestabilna, elektrycznie obojętna cząstka posiadająca następujące cechy:

nieruchomości:

Te właściwości neutronu pozwalają na wykorzystanie go z jednej strony jako przedmiotu badań, z drugiej zaś jako narzędzia, za pomocą którego przeprowadza się badania. W pierwszym przypadku badane są unikalne właściwości neutronu, co jest istotne i pozwala najbardziej wiarygodnie i dokładnie określić podstawowe parametry oddziaływania elektrosłabego, a tym samym potwierdzić lub obalić Model Standardowy. Obecność momentu magnetycznego w neutronie wskazuje już na jego złożoną strukturę, tj. jego „nieelementarność”. W drugim przypadku oddziaływanie niespolaryzowanych i spolaryzowanych neutronów o różnych energiach z jądrami pozwala na ich wykorzystanie w fizyce jąder i cząstek elementarnych. Badanie skutków naruszenia parytetu i niezmienności przestrzennej pod wpływem odwrócenia czasu w różnych procesach - od optyki neutronów po rozszczepienie jądra atomowego przez neutrony - nie stanowi pełnej listy najbardziej aktualnych obszarów badań.

Fakt, że neutrony w reaktorach termicznych mają długości fal porównywalne z odległościami międzyatomowymi w materii, czyni je niezbędnym narzędziem do badania materii skondensowanej. Oddziaływanie neutronów z atomami jest stosunkowo słabe, co pozwala neutronom wnikać dość głęboko w materię – jest to ich znacząca przewaga w porównaniu z promieniami rentgenowskimi i γ, a także wiązkami naładowanych cząstek. ze względu na obecność masy neutrony o tym samym pędzie (a więc na tej samej długości fali) mają znacznie mniejszą energię niż promienie X i γ, a energia ta okazuje się porównywalna z energią drgań termicznych atomów i cząsteczek w materii, co pozwala badać nie tylko uśrednioną statyczną strukturę atomową substancji, ale także zachodzące w niej procesy dynamiczne. Obecność momentu magnetycznego w neutronach pozwala na wykorzystanie ich do badania struktury magnetycznej i wzbudzeń magnetycznych materii, co jest bardzo ważne dla zrozumienia właściwości i natury magnetyzmu materiałów.

Rozpraszanie neutronów na atomach jest spowodowane głównie siłami jądrowymi, dlatego przekroje ich spójnego rozpraszania nie są w żaden sposób powiązane z liczbą atomową (w przeciwieństwie do promieni rentgenowskich i promieni γ). Dlatego napromienianie materiałów neutronami umożliwia rozróżnienie położenia atomów pierwiastków świetlnych (wodór, tlen itp.), których identyfikacja jest prawie niemożliwa za pomocą promieni rentgenowskich i promieni γ. Z tego powodu neutrony są z powodzeniem wykorzystywane w badaniach obiektów biologicznych, w materiałoznawstwie, medycynie i innych dziedzinach. Ponadto różnica w przekrojach rozpraszania neutronów dla różnych izotopów umożliwia nie tylko rozróżnienie pierwiastków w materiale o podobnej liczbie atomowej, ale także badanie ich składu izotopowego. Obecność izotopów o ujemnej amplitudzie spójnego rozpraszania stwarza wyjątkową okazję do kontrastowania badanych ośrodków, co jest również bardzo często wykorzystywane w biologii i medycynie.

Spójne rozpraszanie- rozpraszanie promieniowania z zachowaniem częstotliwości i fazie różniącej się o π od fazy promieniowania pierwotnego. Fala rozproszona może zakłócać falę padającą lub inne fale spójnie rozproszone.

Promieniowanie to proces fizyczny, w wyniku którego następuje przekazywanie energii za pomocą fal elektromagnetycznych. Odwrotny proces promieniowania nazywany jest absorpcją. Rozważmy tę kwestię bardziej szczegółowo, a także podamy przykłady promieniowania w życiu codziennym i przyrodzie.

Fizyka występowania promieniowania

Każde ciało składa się z atomów, które z kolei tworzą jądra, naładowane dodatnio, oraz elektrony, które tworzą powłoki elektronowe wokół jąder i są naładowane ujemnie. Atomy są zaprojektowane w taki sposób, że mogą znajdować się w różnych stanach energetycznych, czyli mogą mieć zarówno energię wyższą, jak i niższą. Kiedy atom ma najniższą energię, mówimy o jego stanie podstawowym, każdy inny stan energetyczny atomu nazywa się wzbudzonym.

Istnienie różnych stanów energetycznych atomu wynika z faktu, że jego elektrony mogą znajdować się na określonych poziomach energetycznych. Kiedy elektron przemieszcza się z wyższego poziomu na niższy, atom traci energię, którą emituje do otaczającej przestrzeni w postaci fotonu, cząstki nośnej fal elektromagnetycznych. Przeciwnie, przejściu elektronu z niższego na wyższy poziom towarzyszy absorpcja fotonu.

Istnieje kilka sposobów przeniesienia elektronu atomu na wyższy poziom energetyczny, które polegają na przeniesieniu energii. Może to być albo wpływ zewnętrznego promieniowania elektromagnetycznego na dany atom, albo przeniesienie do niego energii za pomocą środków mechanicznych lub elektrycznych. Ponadto atomy mogą otrzymywać, a następnie uwalniać energię w wyniku reakcji chemicznych.

Widmo elektromagnetyczne

Zanim przejdziemy do przykładów promieniowania w fizyce, należy zauważyć, że każdy atom emituje określone porcje energii. Dzieje się tak dlatego, że stany, w jakich elektron może znajdować się w atomie, nie są arbitralne, ale ściśle określone. W związku z tym przejściu między tymi stanami towarzyszy emisja pewnej ilości energii.

Z fizyki atomowej wiadomo, że fotony powstające w wyniku przejść elektronowych w atomie mają energię wprost proporcjonalną do częstotliwości ich oscylacji i odwrotnie proporcjonalną do długości fali (foton jest falą elektromagnetyczną, którą charakteryzuje prędkość propagacji, długość i częstotliwość). Ponieważ atom substancji może emitować tylko określony zestaw energii, oznacza to, że długości fal emitowanych fotonów są również specyficzne. Zbiór wszystkich tych długości nazywany jest widmem elektromagnetycznym.

Jeśli długość fali fotonu mieści się w przedziale od 390 nm do 750 nm, wówczas mówimy o świetle widzialnym, ponieważ człowiek może je dostrzec na własne oczy; jeśli długość fali jest mniejsza niż 390 nm, wówczas takie fale elektromagnetyczne mają dużą energię i są zwane promieniowaniem ultrafioletowym, rentgenowskim lub gamma. W przypadku długości większych niż 750 nm fotony mają niską energię i nazywane są promieniowaniem podczerwonym, mikro- lub radiowym.

Promieniowanie cieplne ciał

Każde ciało, które ma temperaturę różną od zera absolutnego, emituje energię, w tym przypadku mówimy o promieniowaniu cieplnym lub temperaturowym. W tym przypadku temperatura określa zarówno widmo elektromagnetyczne promieniowania cieplnego, jak i ilość energii emitowanej przez ciało. Im wyższa temperatura, tym więcej energii ciało emituje do otaczającej przestrzeni i tym bardziej jego widmo elektromagnetyczne przesuwa się w stronę obszaru wysokich częstotliwości. Procesy promieniowania cieplnego opisują prawa Stefana-Boltzmanna, Plancka i Wiena.

Przykłady promieniowania w życiu codziennym

Jak powiedziano powyżej, absolutnie każde ciało emituje energię w postaci fal elektromagnetycznych, ale procesu tego nie zawsze można zobaczyć gołym okiem, ponieważ temperatury otaczających nas ciał są zwykle zbyt niskie, więc ich widmo leży w niskim obszar częstotliwości niewidoczny dla ludzi.

Uderzającym przykładem promieniowania w zakresie widzialnym jest żarówka elektryczna. Płynąc spiralnie, prąd elektryczny nagrzewa włókno wolframowe do 3000 K. Tak wysoka temperatura powoduje, że włókno zaczyna emitować fale elektromagnetyczne, których maksimum przypada na długofalową część widma widzialnego.

Innym przykładem promieniowania w życiu codziennym jest kuchenka mikrofalowa, która emituje mikrofale niewidoczne dla ludzkiego oka. Fale te są pochłaniane przez obiekty zawierające wodę, zwiększając w ten sposób ich energię kinetyczną, a w efekcie temperaturę.

Wreszcie przykładem promieniowania w zakresie podczerwieni w życiu codziennym jest promiennik akumulatora grzewczego. Nie widzimy jego promieniowania, ale czujemy to ciepło.

Naturalnie emitujące obiekty

Być może najbardziej uderzającym przykładem promieniowania w przyrodzie jest nasza gwiazda - Słońce. Temperatura na powierzchni Słońca wynosi ok. dlatego jego maksymalne promieniowanie występuje przy długości fali 475 nm, czyli mieści się w widmie widzialnym.

Słońce nagrzewa otaczające go planety i ich satelity, które również zaczynają świecić. Należy tu rozróżnić światło odbite i promieniowanie cieplne. Zatem naszą Ziemię można zobaczyć z kosmosu w postaci niebieskiej kuli właśnie dzięki odbitemu światłu słonecznemu. Jeśli mówimy o promieniowaniu cieplnym planety, to ono również występuje, ale leży w obszarze widma mikrofalowego (około 10 mikronów).

Oprócz światła odbitego interesujące jest podanie innego przykładu promieniowania w przyrodzie, które jest kojarzone ze świerszczami. Emitowane przez nie światło widzialne nie ma nic wspólnego z promieniowaniem cieplnym i jest wynikiem reakcji chemicznej pomiędzy tlenem atmosferycznym a lucyferyną (substancją występującą w komórkach owadów). Zjawisko to nazywa się bioluminescencją.

Aby skorzystać z podglądu prezentacji utwórz konto Google i zaloguj się na nie: https://accounts.google.com

Podpisy slajdów:

Promieniowanie

Promieniowanie to przenoszenie energii poprzez emisję fal elektromagnetycznych. Mogą to być promienie słoneczne, a także promienie emitowane przez nagrzane ciała wokół nas. Promienie te nazywane są promieniowaniem cieplnym. Kiedy promieniowanie rozchodzące się z ciała źródłowego dociera do innych ciał, jego część jest przez nie odbijana, a część pochłaniana. Po absorpcji energia promieniowania cieplnego zamienia się w energię wewnętrzną ciał i nagrzewają się. Wszystkie obiekty wokół nas emitują ciepło w takim czy innym stopniu.

Jaka sukienka jest modna latem?

Wraz ze wzrostem temperatury ciała wzrasta promieniowanie cieplne, tj. Im wyższa temperatura ciała, tym intensywniejsze jest promieniowanie cieplne. Jak fantastycznie wyglądałby otaczający nas świat, gdybyśmy mogli zobaczyć promieniowanie cieplne innych ciał, które jest niedostępne dla naszych oczu!

CZY WIESZ? Węże doskonale odbierają promieniowanie cieplne, ale nie oczami, ale skórą. Dlatego nawet w całkowitej ciemności są w stanie wykryć stałocieplną ofiarę.

Stworzono materiały, które można wykorzystać do zamiany promieniowania cieplnego na promieniowanie widzialne. Wykorzystuje się je do produkcji specjalnych klisz fotograficznych do fotografowania w zupełnej ciemności oraz w urządzeniach noktowizyjnych – kamerach termowizyjnych.

noktowizory, kamery termowizyjne

1) Jakiemu rodzajowi wymiany ciepła towarzyszy przenoszenie materii A) Przewodnictwo cieplne B) Konwekcja C) Test promieniowania na temat: rodzaje wymiany ciepła

2) Podczas wymiany ciepła przez promieniowanie A) Energia jest przenoszona przez strumienie i przepływy materii B) Energia jest przenoszona przez warstwy materii stacjonarnej C) Energia może być przenoszona w przestrzeni pozbawionej powietrza

3) W jaki sposób energia jest przekazywana ze Słońca na Ziemię? A) Przewodnictwo cieplne B) Konwekcja C) Promieniowanie

4) Po włączeniu lampki stołowej i lampki leżąca na stole książka zrobiła się gorąca. Wybierz prawidłowe stwierdzenie A) Książka nagrzewa się na skutek konwekcji w powietrzu B) Książka nagrzewa się na skutek promieniowania C) Książka nagrzewa się tym bardziej, im jaśniejsza jest okładka

5) Przenikanie ciepła poprzez promieniowanie i konwekcję jest możliwe poprzez A) Powietrze atmosferyczne B) Kołdrę C) Metalową płytkę

6) Od czego zależy intensywność konwekcji A) Od prędkości ruchu cząsteczek B) Od różnicy temperatur C) Od siły wiatru

7) Dzięki jakiemu sposobowi przekazywania ciepła można ogrzać się przy ognisku? A) Przewodność cieplna B) Konwekcja C) Promieniowanie

8) Jakiemu rodzajowi wymiany ciepła NIE towarzyszy przenoszenie materii? A) Konwekcja i przewodność cieplna; B) Promieniowanie i konwekcja; B) Przewodność cieplna i promieniowanie

9) Jak nazywa się rodzaj konwekcji, podczas której unosi się ciepłe powietrze z akumulatora A) Sztuczna B) Naturalna C) Wymuszona

10) Jak nazywa się rodzaj konwekcji, gdy mieszamy łyżką gorącą herbatę, aby ją ostudzić A) Sztuczna B) Naturalna C) Wymuszona

Osoba jest stale pod wpływem różnych czynników zewnętrznych. Niektóre z nich są widoczne, np. warunki pogodowe, a zasięg ich oddziaływania można kontrolować. Inne nie są widoczne dla ludzkiego oka i nazywane są promieniowaniem. Każdy powinien znać rodzaje promieniowania, ich rolę i zastosowania.

Ludzie mogą spotkać się z pewnymi rodzajami promieniowania wszędzie. Doskonałym przykładem są fale radiowe. Są to wibracje o charakterze elektromagnetycznym, które mogą rozprzestrzeniać się w przestrzeni z prędkością światła. Fale takie niosą energię z generatorów.

Źródła fal radiowych można podzielić na dwie grupy.

1. Naturalnie obejmują one błyskawice i jednostki astronomiczne.
2. Sztuczne, czyli stworzone przez człowieka. Należą do nich emitery prądu przemiennego. Mogą to być urządzenia radiokomunikacyjne, urządzenia nadawcze, komputery i systemy nawigacyjne.

Ludzka skóra ma zdolność odkładania się tego typu fal na swojej powierzchni, dlatego istnieje szereg negatywnych konsekwencji ich oddziaływania na człowieka. Promieniowanie fal radiowych może spowalniać aktywność struktur mózgowych, a także powodować mutacje na poziomie genów.

Dla osób z rozrusznikiem serca takie narażenie jest śmiertelne. Urządzenia te mają wyraźny maksymalny dopuszczalny poziom promieniowania, którego przekroczenie wprowadza brak równowagi w pracy układu stymulatorowego i prowadzi do jego awarii.

Cały wpływ fal radiowych na organizm badano wyłącznie na zwierzętach, nie ma bezpośrednich dowodów na ich negatywny wpływ na ludzi, ale naukowcy wciąż szukają sposobów, aby się chronić. Nie ma jeszcze skutecznych metod jako takich. Jedyne, co możemy doradzić, to trzymać się z daleka od niebezpiecznych urządzeń. Ponieważ urządzenia gospodarstwa domowego podłączone do sieci również wytwarzają wokół siebie pole fal radiowych, wystarczy po prostu wyłączyć zasilanie urządzeń, z których dana osoba aktualnie nie korzysta.

Promieniowanie widma podczerwonego

Wszystkie rodzaje promieniowania są ze sobą powiązane w ten czy inny sposób. Niektóre z nich są widoczne dla ludzkiego oka. Promieniowanie podczerwone sąsiaduje z częścią widma, którą ludzkie oko może wykryć. Nie tylko oświetla powierzchnię, ale może ją również ogrzać.

Głównym naturalnym źródłem promieni podczerwonych jest słońce. Człowiek stworzył sztuczne emitery, dzięki którym osiąga się niezbędny efekt termiczny.

Teraz musimy dowiedzieć się, jak użyteczny lub szkodliwy jest ten rodzaj promieniowania dla ludzi. Prawie całe promieniowanie długofalowe z zakresu podczerwieni jest pochłaniane przez górne warstwy skóry, dzięki czemu jest nie tylko bezpieczne, ale może także poprawić odporność i wzmagać procesy regeneracyjne w tkankach.

Jeśli chodzi o fale krótkie, mogą one wniknąć głęboko w tkanki i spowodować przegrzanie narządów. Tak zwany udar cieplny jest następstwem narażenia na krótkie fale podczerwone. Objawy tej patologii są znane prawie wszystkim:

• pojawienie się zawrotów głowy w głowie;
• uczucie mdłości;
• wzrost częstości akcji serca;
• zaburzenia widzenia charakteryzujące się ciemnieniem oczu.

Jak chronić się przed niebezpiecznymi wpływami? Należy przestrzegać zasad bezpieczeństwa, stosować odzież termoochronną i osłony. Stosowanie grzejników krótkofalowych musi być ściśle dozowane, element grzejny należy przykryć materiałem termoizolacyjnym, za pomocą którego uzyskuje się promieniowanie miękkich fal długich.

Jeśli się nad tym zastanowić, wszystkie rodzaje promieniowania mogą przenikać przez tkankę. Ale to promieniowanie rentgenowskie umożliwiło wykorzystanie tej właściwości w praktyce w medycynie.

Jeśli porównamy promienie rentgenowskie z promieniami świetlnymi, te pierwsze są bardzo długie, co pozwala im przenikać nawet przez nieprzezroczyste materiały. Promieni takich nie można odbić ani załamać. Ten typ widma ma składnik miękki i twardy. Soft składa się z długich fal, które mogą zostać całkowicie wchłonięte przez ludzką tkankę. Zatem ciągła ekspozycja na długie fale prowadzi do uszkodzenia komórek i mutacji DNA.

Istnieje wiele struktur, które nie są w stanie same przepuszczać promieni rentgenowskich. Należą do nich na przykład tkanka kostna i metale. Na tej podstawie wykonuje się zdjęcia ludzkich kości w celu sprawdzenia ich integralności.

Obecnie powstały urządzenia, które umożliwiają nie tylko wykonanie nieruchomego zdjęcia np. kończyny, ale także obserwację zachodzących w niej zmian „online”. Urządzenia te pomagają lekarzowi przeprowadzić operację na kościach pod kontrolą wzrokową, bez wykonywania szerokich, traumatycznych nacięć. Za pomocą takich urządzeń możliwe jest badanie biomechaniki stawów.

Jeśli chodzi o negatywne skutki promieni rentgenowskich, długotrwały kontakt z nimi może prowadzić do rozwoju choroby popromiennej, która objawia się wieloma objawami:

• zaburzenia neurologiczne;
• zapalenie skóry;
• obniżona odporność;
• hamowanie normalnej hematopoezy;
• rozwój patologii onkologicznej;
• bezpłodność.

Aby uchronić się przed tragicznymi konsekwencjami w przypadku kontaktu z tego typu promieniowaniem, należy stosować osłony i wyściółki wykonane z materiałów, które nie przepuszczają promieni.

Ludzie są przyzwyczajeni do nazywania tego typu promieni po prostu światłem. Ten rodzaj promieniowania może zostać pochłonięty przez obiekt oddziaływania, częściowo przechodząc przez niego i częściowo odbijając. Takie właściwości są szeroko stosowane w nauce i technologii, zwłaszcza w produkcji instrumentów optycznych.

Wszystkie źródła promieniowania optycznego są podzielone na kilka grup.

1. Termiczne, posiadające widmo ciągłe. Ciepło wydziela się w nich pod wpływem prądu lub procesu spalania. Mogą to być żarówki elektryczne i halogenowe, a także wyroby pirotechniczne i elektryczne urządzenia oświetleniowe.
2. Luminescencyjny, zawierający gazy wzbudzane strumieniami fotonów. Źródłami takimi są urządzenia energooszczędne i urządzenia katodoluminescencyjne. Jeśli chodzi o źródła radio- i chemiluminescencyjne, przepływy w nich są wzbudzane odpowiednio przez produkty rozpadu promieniotwórczego i reakcje chemiczne.
3. Plazma, której właściwości zależą od temperatury i ciśnienia tworzącej się w nich plazmy. Mogą to być lampy wyładowcze, rtęciowe i ksenonowe. Źródła widmowe i urządzenia impulsowe nie są wyjątkiem.

Promieniowanie optyczne działa na organizm ludzki w połączeniu z promieniowaniem ultrafioletowym, które powoduje produkcję melaniny w skórze. Zatem pozytywny efekt utrzymuje się do momentu osiągnięcia progowej wartości narażenia, powyżej której istnieje ryzyko poparzenia i raka skóry.

Najbardziej znanym i szeroko stosowanym promieniowaniem, którego skutki można spotkać wszędzie, jest promieniowanie ultrafioletowe. Promieniowanie to ma dwa widma, z których jedno dociera do Ziemi i uczestniczy we wszystkich procesach zachodzących na Ziemi. Druga jest zatrzymywana przez warstwę ozonową i przez nią nie przechodzi. Warstwa ozonowa neutralizuje to widmo, pełniąc w ten sposób rolę ochronną. Zniszczenie warstwy ozonowej jest niebezpieczne ze względu na przenikanie szkodliwych promieni na powierzchnię ziemi.

Naturalnym źródłem tego typu promieniowania jest Słońce. Wynaleziono ogromną liczbę sztucznych źródeł:

• Lampy rumieniowe, które aktywują produkcję witaminy D w warstwach skóry i pomagają w leczeniu krzywicy.
• Solaria nie tylko pozwalają się opalać, ale także mają działanie lecznicze dla osób z patologiami spowodowanymi brakiem światła słonecznego.
• Emitery laserowe stosowane w biotechnologii, medycynie i elektronice.

Jeśli chodzi o wpływ na organizm ludzki, jest on dwojaki. Z jednej strony brak promieniowania ultrafioletowego może powodować różne choroby. Dozowany ładunek takiego promieniowania wspomaga układ odpornościowy, pracę mięśni i płuc, a także zapobiega niedotlenieniu.

Wszystkie rodzaje wpływów są podzielone na cztery grupy:

• zdolność do zabijania bakterii;
• łagodzenie stanów zapalnych;
• przywrócenie uszkodzonych tkanek;
• redukcja bólu.

Negatywne skutki promieniowania ultrafioletowego obejmują zdolność wywoływania raka skóry przy długotrwałym narażeniu. Czerniak skóry jest niezwykle złośliwym typem nowotworu. Taka diagnoza niemal na 100 procent oznacza zbliżającą się śmierć.

Jeśli chodzi o narząd wzroku, nadmierna ekspozycja na promienie ultrafioletowe uszkadza siatkówkę, rogówkę i błony oka. Dlatego tego rodzaju promieniowanie należy stosować z umiarem. Jeżeli w pewnych okolicznościach konieczne jest długotrwałe przebywanie w kontakcie ze źródłem promieni ultrafioletowych, należy chronić oczy okularami, a skórę specjalnymi kremami lub odzieżą.

Są to tak zwane promienie kosmiczne, które przenoszą jądra atomów substancji i pierwiastków radioaktywnych. Strumień promieniowania gamma ma bardzo dużą energię i jest w stanie szybko przenikać do komórek organizmu, jonizując ich zawartość. Zniszczone elementy komórkowe działają jak trucizny, rozkładając i zatruwając cały organizm. Jądro komórkowe jest koniecznie zaangażowane w proces, który prowadzi do mutacji w genomie. Zdrowe komórki ulegają zniszczeniu, a na ich miejscu powstają zmutowane komórki, które nie są w stanie w pełni zapewnić organizmowi wszystkiego, czego potrzebuje.

Promieniowanie to jest niebezpieczne, ponieważ człowiek w ogóle go nie odczuwa. Konsekwencje narażenia nie pojawiają się natychmiast, ale mają długotrwały efekt. Dotknięte są przede wszystkim komórki układu krwiotwórczego, włosów, narządów płciowych i układu limfatycznego.

Promieniowanie jest bardzo niebezpieczne dla rozwoju choroby popromiennej, ale nawet to widmo znalazło przydatne zastosowania:

• służy do sterylizacji produktów, sprzętu i instrumentów do celów medycznych;
• pomiary głębokości studni podziemnych;
• pomiar długości ścieżki statku kosmicznego;
• oddziaływanie na rośliny w celu identyfikacji odmian produkcyjnych;
• W medycynie takie promieniowanie wykorzystuje się w radioterapii w leczeniu onkologii.

Podsumowując, należy stwierdzić, że wszystkie rodzaje promieni są z powodzeniem wykorzystywane przez człowieka i są niezbędne. Dzięki nim istnieją rośliny, zwierzęta i ludzie. Ochrona przed nadmiernym narażeniem powinna być priorytetem podczas pracy.

Dzisiaj porozmawiamy o tym, czym jest promieniowanie w fizyce. Porozmawiajmy o naturze przejść elektronowych i podajmy skalę elektromagnetyczną.

Bóstwo i atom

Budowa materii stała się przedmiotem zainteresowania naukowców ponad dwa tysiące lat temu. Starożytni greccy filozofowie zadawali pytania o to, czym powietrze różni się od ognia, a ziemia od wody, dlaczego marmur jest biały, a węgiel czarny. Tworzyli złożone systemy współzależnych komponentów, które wzajemnie się obalały lub wspierały. A najbardziej niezrozumiałe zjawiska, na przykład uderzenie pioruna lub wschód słońca, przypisywano działaniu bogów.

Pewnego razu, obserwując przez wiele lat stopnie świątyni, pewien naukowiec zauważył: każda stopa, która stoi na kamieniu, unosi maleńką cząstkę materii. Z biegiem czasu marmur zmienił kształt i zapadł się w środku. Nazwisko tego naukowca to Leucippus i najmniejsze cząstki nazwał atomami, niepodzielnymi. To zapoczątkowało drogę do badania, czym jest promieniowanie w fizyce.

Wielkanoc i światło

Potem nadeszły mroczne czasy i nauka została porzucona. Wszystkich, którzy próbowali badać siły natury, nazywano czarownicami i czarownikami. Ale, co dziwne, to religia dała impuls do dalszego rozwoju nauki. Badanie tego, czym jest promieniowanie w fizyce, rozpoczęło się od astronomii.

W tych dniach czas świętowania Wielkanocy był każdorazowo obliczany inaczej. Złożony system zależności między równonocą wiosenną, 26-dniowym cyklem księżycowym i 7-dniowym tygodniem uniemożliwiał tworzenie tabel dat obchodów Wielkanocy przez ponad kilka lat. Ale Kościół musiał wszystko zaplanować z wyprzedzeniem. Dlatego papież Leon X nakazał sporządzenie dokładniejszych tablic. Wymagało to uważnej obserwacji ruchów Księżyca, gwiazd i Słońca. I w końcu Mikołaj Kopernik zrozumiał: Ziemia nie jest płaska i nie jest centrum wszechświata. Planeta to kula krążąca wokół Słońca. A Księżyc jest kulą na orbicie Ziemi. Oczywiście ktoś mógłby zapytać: „Co to wszystko ma wspólnego z promieniowaniem w fizyce?” Ujawnijmy to teraz.

Owalne i belkowe

Później Kepler uzupełnił system Kopernika, ustalając, że planety poruszają się po owalnych orbitach, a ruch ten jest nierówny. Ale to właśnie ten pierwszy krok zaszczepił w ludzkości zainteresowanie astronomią. I tam nie było daleko od pytań: „Co to jest gwiazda?”, „Dlaczego ludzie widzą jej promienie?” oraz „Czym różni się jedno źródło światła od drugiego?” Ale najpierw będziesz musiał przejść od ogromnych obiektów do najmniejszych. A potem dochodzimy do promieniowania, pojęcia z fizyki.

Atom i rodzynka

Pod koniec XIX wieku zgromadzono wystarczającą wiedzę na temat najmniejszych jednostek chemicznych materii - atomów. Wiadomo było, że są elektrycznie obojętne, ale zawierają zarówno elementy naładowane dodatnio, jak i ujemnie.

Przyjęto wiele założeń: że ładunki dodatnie są rozmieszczone w polu ujemnym, jak rodzynki w bułce, i że atom jest kroplą różnie naładowanych części cieczy. Ale doświadczenie Rutherforda wszystko wyjaśniło. Udowodnił, że w centrum atomu znajduje się dodatnie ciężkie jądro, a wokół niego lekkie ujemne elektrony. Konfiguracja powłok jest inna dla każdego atomu. Na tym właśnie polega specyfika promieniowania w fizyce przejść elektronowych.

Bor i orbita

Kiedy naukowcy odkryli, że lekkie ujemne części atomu to elektrony, pojawiło się kolejne pytanie - dlaczego nie spadają one na jądro. W końcu, zgodnie z teorią Maxwella, każdy poruszający się ładunek promieniuje i dlatego traci energię. Ale atomy istniały tak długo jak wszechświat i nie zamierzały anihilować. Bohr przybył na ratunek. Postulował, że elektrony znajdują się na pewnych stacjonarnych orbitach wokół jądra atomowego i mogą tylko w nich przebywać. Przejście elektronu pomiędzy orbitami odbywa się poprzez szarpnięcie z absorpcją lub emisją energii. Energią tą może być na przykład kwant światła. W skrócie, zarysowaliśmy teraz definicję promieniowania w fizyce cząstek elementarnych.

Wodór i fotografia

Początkowo technologia fotograficzna została wynaleziona jako projekt komercyjny. Ludzie chcieli pozostać na wieki, ale nie każdego było stać na zamówienie portretu u artysty. A fotografie były tanie i nie wymagały tak dużej inwestycji. Następnie sztuka szkła i azotanu srebra oddała na swoje usługi sprawy wojskowe. A potem nauka zaczęła wykorzystywać materiały światłoczułe.

Widma zostały sfotografowane jako pierwsze. Od dawna wiadomo, że gorący wodór emituje specyficzne linie. Odległość między nimi podlegała pewnemu prawu. Ale widmo helu było bardziej złożone: zawierało ten sam zestaw linii co wodór i jeszcze jeden. Druga seria nie była już zgodna z prawem wyprowadzonym dla pierwszej serii. Tutaj z pomocą przyszła teoria Bohra.

Okazało się, że w atomie wodoru jest tylko jeden elektron i może on przemieszczać się ze wszystkich wyżej wzbudzonych orbit na jedną niższą. To była pierwsza seria linii. Cięższe atomy są bardziej złożone.

Soczewka, siatka, widmo

To zapoczątkowało wykorzystanie promieniowania w fizyce. Analiza spektralna jest jedną z najpotężniejszych i najbardziej niezawodnych metod określania składu, ilości i struktury substancji.

1. Widmo emisji elektronów powie Ci, co znajduje się w obiekcie i jaki jest procent danego składnika. Metodę tę stosuje się w absolutnie wszystkich dziedzinach nauki: od biologii i medycyny po fizykę kwantową.
2. Widmo absorpcji powie Ci, które jony i w jakich pozycjach są obecne w siatce ciała stałego.
3. Widmo rotacyjne pokaże, jak daleko od siebie znajdują się cząsteczki wewnątrz atomu, ile i jakiego rodzaju wiązania ma każdy pierwiastek.

A zakresy zastosowania promieniowania elektromagnetycznego są niezliczone:

• fale radiowe badają strukturę bardzo odległych obiektów i wnętrza planet;
• promieniowanie cieplne powie o energii procesów;
• światło widzialne powie Ci, w którym kierunku leżą najjaśniejsze gwiazdy;
• promienie ultrafioletowe wyjaśnią, że zachodzą interakcje wysokoenergetyczne;
• Samo widmo rentgenowskie pozwala ludziom badać strukturę materii (w tym także ciała ludzkiego), a obecność tych promieni w obiektach kosmicznych powiadomi naukowców, że w ognisku znajduje się gwiazda neutronowa, wybuch supernowej lub czarna dziura teleskopu.

Czysto czarne ciało

Istnieje jednak specjalna sekcja, która bada, czym jest promieniowanie cieplne w fizyce. W przeciwieństwie do światła atomowego, emisja termiczna światła ma widmo ciągłe. A najlepszym obiektem modelowym do obliczeń jest ciało absolutnie czarne. Jest to obiekt, który „łapie” całe padające na niego światło, ale go nie uwalnia. Co dziwne, całkowicie czarne ciało emituje promieniowanie, a maksymalna długość fali będzie zależała od temperatury modelu. W fizyce klasycznej promieniowanie cieplne doprowadziło do paradoksu: okazało się, że każda nagrzana rzecz powinna emitować coraz więcej energii, aż w zakresie ultrafioletu jej energia zniszczy wszechświat.

Max Planck był w stanie rozwiązać ten paradoks. Do wzoru na promieniowanie wprowadził nową wielkość – kwant. Nie nadając mu żadnego specjalnego znaczenia fizycznego, odkrył cały świat. Kwantyzacja wielkości jest podstawą współczesnej nauki. Naukowcy zdali sobie sprawę, że pola i zjawiska składają się z niepodzielnych elementów, kwantów. Doprowadziło to do głębszych badań materii. Na przykład współczesny świat należy do półprzewodników. Wcześniej wszystko było proste: metal przewodzi prąd, inne substancje są dielektrykami. A substancje takie jak krzem i german (półprzewodniki) zachowują się w sposób niezrozumiały w stosunku do elektryczności. Aby nauczyć się kontrolować ich właściwości, należało stworzyć całą teorię i obliczyć wszystkie możliwości złącz p-n.