Işın fiziği türleri. Radyoaktif radyasyon türleri

Dünyadaki ana ısı kaynağının Güneş olduğunu çok iyi biliyorsunuz. Güneşten ısı nasıl aktarılır? Sonuçta, Dünya ondan 15 107 km uzaklıkta bulunuyor. Atmosferimizin dışındaki tüm bu boşluk çok nadir madde içerir.

Bildiğiniz gibi, vakumda ısı iletimi yoluyla enerji aktarımı imkansızdır. Konveksiyon nedeniyle de oluşamaz. Bu nedenle, başka bir tür ısı transferi vardır.

Bu tür ısı transferini deneysel olarak inceleyelim.

Sıvı basınç göstergesini kauçuk bir boru ile bir ısı emiciye bağlarız (Şek. 12).

Soğutucunun karanlık yüzeyine yüksek sıcaklığa ısıtılmış bir metal parçası getirilirse, soğutucuya bağlı manometrenin dizindeki sıvı seviyesi azalacaktır (Şekil 12, a). Açıkçası, ısı alıcısındaki hava ısındı ve genişledi. Isı alıcıdaki havanın hızlı ısınması, ancak ısıtılan gövdeden ona enerji aktarımı ile açıklanabilir.

Pirinç. 12. Radyasyonla enerji transferi

Bu durumda enerji, ısı iletimi ile aktarılmadı. Sonuçta, ısıtılan gövde ile soğutucu arasında hava vardı - zayıf bir ısı iletkeni. Isı alıcısı, ısıtılmış gövdenin yanında yer aldığından, üstünde değil, burada da konveksiyon gözlenemez. Buradan, bu durumda, enerji transferi gerçekleşirradyasyon.

Radyasyonla enerji transferi, diğer ısı transferi türlerinden farklıdır. Tam bir vakumda gerçekleştirilebilir.

Tüm cisimler enerji yayar: örneğin bir insan vücudu, bir soba, bir elektrik ampulü vb. gibi hem güçlü hem de zayıf bir şekilde ısıtılır. Ancak vücut sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, radyasyon yoluyla o kadar fazla enerji aktarır. Bu durumda, enerji kısmen çevredeki cisimler tarafından emilir ve kısmen yansıtılır. Enerji emildiğinde, vücutlar yüzeyin durumuna bağlı olarak farklı şekillerde ısınır.

Isı alıcıyı ısıtılmış bir metal gövdeye doğru çevirirseniz, önce karanlık, sonra iyi taraf, daha sonra soğutucuya bağlı manometrenin dizindeki sıvı sütunu ilk durumda azalacak (bkz. Şekil 12, a) ve ikinci durumda artacaktır (Şekil 12, b). Bu, karanlık bir yüzeye sahip cisimlerin enerjiyi açık bir yüzeye sahip cisimlerden daha iyi emdiğini gösterir.

Aynı zamanda, karanlık bir yüzeye sahip cisimler, ışık yüzeyi olan cisimlere göre radyasyonla daha hızlı soğutulur. Örneğin, hafif bir su ısıtıcısında sıcak su, karanlık olandan daha yüksek bir sıcaklığı daha uzun süre korur.

Vücutların radyasyon enerjisini farklı şekillerde absorbe etme yeteneği pratikte kullanılır. Yani hava meteorolojik balonların yüzeyi, uçakların kanatları güneşten ısınmasın diye gümüş boya ile boyanmaktadır. Aksine, örneğin, kurulu cihazlarda güneş enerjisi kullanılması gerekiyorsa, yapay uydular Toprak, daha sonra cihazların bu kısımları koyu renkle boyanır.

sorular

1. Radyasyonla enerji aktarımı deneysel olarak nasıl gösterilir?
2. Radyasyon enerjisini emmede hangi bedenler daha iyi ve hangileri daha kötü?
3. Bir kişi, vücutların radyasyon enerjisini emme konusundaki farklı yeteneklerini pratikte nasıl hesaba katar?

Egzersiz # 5

1. Yaz aylarında bina içindeki hava ısınarak enerji alır. Farklı yollar: duvarlardan, sıcak havanın girdiği açık bir pencereden, güneş enerjisinin geçmesine izin veren camdan. Her durumda ne tür bir ısı transferi ile uğraşıyoruz?
2. Yüzeyi karanlık olan cisimlerin ışıma ile açık renkli cisimlere göre daha güçlü şekilde ısıtıldığını gösteren örnekler veriniz.
3. Enerjinin Güneş'ten Dünya'ya konveksiyon ve ısı iletimi yoluyla aktarılamayacağı neden tartışılabilir? Nasıl bulaşır?

Egzersiz yapmak

Bir dış mekan termometresi kullanarak, sıcaklığı önce evin güneşli tarafında, sonra gölgeli tarafında ölçün. Termometre okumalarının neden farklı olduğunu açıklayın.

Bu merak...

Termos... Yiyecekleri sıcak veya soğuk tutmak çoğu zaman gereklidir. Vücudun soğumasını veya ısınmasını önlemek için ısı transferini azaltmanız gerekir. Aynı zamanda, enerjinin herhangi bir ısı transferi türüyle (ısı iletimi, konveksiyon, radyasyon) iletilmemesini sağlamaya çalışırlar. Bunun için bir termos kullanın (Şek. 13).

Pirinç. 13. Termos cihazı

4 adet çift cidarlı cam kaptan oluşur. Duvarların iç yüzeyi parlak bir metal tabaka ile kaplanmıştır ve kabın duvarları arasındaki boşluktan hava pompalanır. Havadan yoksun duvarlar arasındaki boşluk, ısıyı zorlukla iletir. Metalik tabaka yansıtırken, enerjinin radyasyon yoluyla iletilmesini engeller. Camı hasardan korumak için termos özel bir metal veya plastik kasa 3'e yerleştirilmiştir. Kap bir tıpa 2 ile kapatılmıştır ve üstüne bir kapak 1 vidalanmıştır.

Isı transferi ve sebze dünyası ... Doğada ve insan yaşamında, bitki dünyası yalnızca önemli rol... Su ve hava olmadan dünyadaki tüm yaşamın yaşamı imkansızdır.

Dünyaya bitişik hava katmanlarında ve toprakta sıcaklık sürekli değişir. Toprak gün içerisinde enerji emdiği için ısınır. Geceleri ise tam tersine soğur - enerjiden vazgeçer. Toprak ve hava arasındaki ısı değişimi, havanın yanı sıra bitki örtüsünün varlığından etkilenir. Bitki örtüsüyle kaplı toprak, radyasyonla zayıf bir şekilde ısınır. Toprağın kuvvetli soğuması da berrak, bulutsuz geceler... Topraktan radyasyon serbestçe uzaya gider. Erken ilkbaharda, bu tür gecelerde don görülür. Bulutlu dönemlerde, radyasyon yoluyla toprak enerjisi kaybı azalır. Bulutlar bir ekran görevi görür.

Toprağın sıcaklığını arttırmak ve dikimleri dondan korumak için seralar kullanılır. Cam veya folyodan yapılmış çerçeveler güneş ışığına karşı oldukça şeffaftır (görünür). Gün boyunca toprak ısınır. Geceleri, toprağın görünmez radyasyonu cam veya film için daha az geçirgendir. Toprak donmaz. Seralar ayrıca sıcak havanın yukarı doğru hareket etmesini de engeller - konveksiyon.

Sonuç olarak, seralardaki sıcaklık çevredekinden daha yüksektir.

Makalede gezinme:

Radyasyon ve türler radyoaktif radyasyon, radyoaktif (iyonlaştırıcı) radyasyonun bileşimi ve temel özellikleri. Radyasyonun madde üzerindeki etkisi.

radyasyon nedir

Öncelikle radyasyonun ne olduğunu tanımlayalım:

Bir maddenin parçalanması veya sentezi sürecinde, atomik elementlerin (protonlar, nötronlar, elektronlar, fotonlar) fırlatılması meydana gelir, aksi takdirde söyleyebiliriz. radyasyon oluşur bu unsurlar. Bu tür radyasyon denir - iyonlaştırıcı radyasyon ya da daha yaygın olanı radyoaktif radyasyon, hatta daha basit radyasyon ... İyonlaştırıcı radyasyon ayrıca X-ışını ve gama radyasyonunu da içerir.

Radyasyon elektronlar, protonlar, nötronlar, helyum atomları veya fotonlar ve müonlar şeklinde yüklü temel parçacıkların madde ile radyasyon sürecidir. Radyasyonun türü, hangi elementin yayıldığına bağlıdır.

iyonlaşma nötr yüklü atom veya moleküllerden pozitif veya negatif yüklü iyonların veya serbest elektronların oluşum sürecidir.

Radyoaktif (iyonlaştırıcı) radyasyon oluştuğu elemanların türüne bağlı olarak birkaç türe ayrılabilir. Farklı şekiller Radyasyona çeşitli mikropartiküller neden olur ve bu nedenle bir madde üzerinde farklı bir enerji etkisine, içinden farklı bir nüfuz etme yeteneğine ve sonuç olarak radyasyonun farklı bir biyolojik etkisine sahiptir.

Alfa, beta ve nötron radyasyonuçeşitli atom parçacıklarından oluşan radyasyondur.

Gama ve X-ışını enerjinin radyasyonudur.

alfa radyasyonu

• yayılan: iki proton ve iki nötron
• nüfuz yeteneği: düşük
• kaynaktan ışınlama: 10 cm'ye kadar
• emisyon oranı: 20.000 km / s
• iyonlaşma: 1 cm çalışma başına 30.000 çift iyon
• yüksek

Alfa (α) radyasyonu, kararsızların bozunmasından kaynaklanır. izotoplar elementler.

alfa radyasyonu- bu, helyum atomlarının çekirdeği olan (iki nötron ve iki proton) ağır, pozitif yüklü alfa parçacıklarının radyasyonudur. Alfa parçacıkları, daha karmaşık çekirdeklerin bozunması sırasında, örneğin uranyum, radyum, toryum atomlarının bozunması sırasında yayılır.

Alfa parçacıkları büyük bir kütleye sahiptir ve ışık hızından yaklaşık 15 kat daha az olan ortalama 20 bin km / s gibi nispeten düşük bir hızda yayılır. Alfa parçacıkları çok ağır olduğu için, bir madde ile temas ettiklerinde, parçacıklar bu maddenin molekülleri ile çarpışır, onlarla etkileşmeye başlar, enerjilerini kaybeder ve bu nedenle bu parçacıkların nüfuz etme kabiliyeti büyük değildir ve hatta basit bir tabakadır. kağıt onları alıkoyabilir.

Bununla birlikte, alfa parçacıkları çok fazla enerji taşır ve bir madde ile etkileşime girdiğinde önemli iyonlaşmasına neden olur. Ve canlı bir organizmanın hücrelerinde, iyonizasyona ek olarak, alfa radyasyonu dokuları yok ederek canlı hücrelerde çeşitli hasarlara yol açar.

Tüm radyasyon türleri arasında, alfa radyasyonu en düşük nüfuz etme kabiliyetine sahiptir, ancak canlı dokuların bu tür radyasyonla ışınlanmasının sonuçları diğer radyasyon türlerine kıyasla en şiddetli ve önemlidir.

Alfa radyasyonu biçiminde radyasyona maruz kalma, radyoaktif elementler vücuda örneğin hava, su veya yiyecek yoluyla veya kesikler veya yaralar yoluyla girdiğinde meydana gelebilir. Vücuda girdikten sonra, bu radyoaktif elementler kan dolaşımıyla vücutta taşınır, doku ve organlarda birikir ve bunlar üzerinde güçlü bir enerji etkisi yaratır. Alfa radyasyonu yayan bazı radyoaktif izotop türleri uzun bir ömre sahip olduğundan, vücuda girerek hücrelerde ciddi değişikliklere neden olarak doku dejenerasyonu ve mutasyonlara yol açabilirler.

Radyoaktif izotoplar aslında vücuttan kendi başlarına atılmazlar, bu nedenle vücuda girdiklerinde, ciddi değişikliklere yol açana kadar uzun yıllar dokuları içeriden ışınlarlar. İnsan vücudu, vücuda giren radyoaktif izotopların çoğunu nötralize edemez, işleyemez, özümseyemez veya kullanamaz.

nötron radyasyonu

• yayılan: nötronlar
• nüfuz yeteneği: yüksek
• kaynaktan ışınlama: kilometre
• emisyon oranı: 40.000 km / s
• iyonlaşma: 1 cm çalışma başına 3000 ila 5000 çift iyon
• radyasyonun biyolojik etkisi: yüksek

nötron radyasyonuçeşitli ortamlarda ortaya çıkan teknojenik radyasyondur. nükleer reaktörler ve atom patlamalarında. Ayrıca, aktif termonükleer reaksiyonların gerçekleştiği yıldızlar tarafından nötron radyasyonu yayılır.

Yüksüz, nötron radyasyonu, madde ile çarpışır, atom seviyesinde atom elementleri ile zayıf bir şekilde etkileşime girer, bu nedenle yüksek nüfuz etme kabiliyetine sahiptir. Nötron radyasyonunu, örneğin su içeren bir kap gibi yüksek hidrojen içeriğine sahip malzemeler kullanarak durdurmak mümkündür. Nötron radyasyonu ayrıca polietilene zayıf bir şekilde nüfuz eder.

Nötron radyasyonu, biyolojik dokulardan geçerken önemli bir kütleye ve alfa radyasyonundan daha yüksek bir hıza sahip olduğu için hücrelerde ciddi hasara neden olur.

beta radyasyonu

• yayılan: elektronlar veya pozitronlar
• nüfuz yeteneği: ortalama
• kaynaktan ışınlama: 20 m'ye kadar
• emisyon oranı: 300.000 km / s
• iyonlaşma: 1 cm çalışma başına 40 ila 150 çift iyon
• radyasyonun biyolojik etkisi: ortalama

Beta (β) radyasyonu bir element diğerine dönüştüğünde meydana gelirken, proton ve nötronların özelliklerinde bir değişiklik olan bir maddenin bir atomunun çekirdeğinde süreçler meydana gelir.

Beta radyasyonu ile, bir nötronun bir protona veya bir protonun bir nötrona dönüşümü vardır, bu dönüşüm ile, dönüşümün türüne bağlı olarak bir elektron veya bir pozitron (bir elektronun antiparçacığı) emisyonu vardır. Yayılan elementlerin hızı ışık hızına yaklaşır ve yaklaşık olarak 300.000 km/s'ye eşittir. Bu durumda yayılan elementlere beta parçacıkları denir.

Başlangıçta yüksek bir radyasyon hızına ve yayılan elementlerin küçük boyutlarına sahip olan beta radyasyonu, alfa radyasyonundan daha yüksek bir nüfuz gücüne sahiptir, ancak maddeyi alfa radyasyonundan yüzlerce kat daha az iyonize etme yeteneğine sahiptir.

Beta radyasyonu giysilerden ve kısmen canlı dokulardan kolayca nüfuz eder, ancak daha yoğun madde yapılarından, örneğin bir metalden geçerken, onunla daha yoğun bir şekilde etkileşime girmeye başlar ve enerjisinin çoğunu kaybeder ve onu maddenin elementlerine aktarır. . Birkaç milimetrelik bir metal levha, beta radyasyonunu tamamen durdurabilir.

Alfa radyasyonu yalnızca radyoaktif bir izotopla doğrudan temas halinde tehlikeliyse, yoğunluğuna bağlı olarak beta radyasyonu, radyasyon kaynağından birkaç on metre uzaklıkta yaşayan bir organizmaya zaten önemli zararlar verebilir.

Beta radyasyonu yayan bir radyoaktif izotop canlı bir organizmaya girerse, doku ve organlarda birikir, bunlar üzerinde enerjik bir etki yaparak dokuların yapısında değişikliklere yol açar ve zamanla önemli hasarlara neden olur.

Beta radyasyonlu bazı radyoaktif izotoplar uzun bir dönemçürüme, yani vücuda girme, doku dejenerasyonuna ve sonuç olarak kansere yol açana kadar yıllarca ışınlayacaklar.

gama radyasyonu

• yayılan: foton şeklinde enerji
• nüfuz yeteneği: yüksek
• kaynaktan ışınlama: yüzlerce metreye kadar
• emisyon oranı: 300.000 km / s
• iyonlaşma:
• radyasyonun biyolojik etkisi: düşük

Gama (γ) radyasyonu fotonlar şeklinde enerjik elektromanyetik radyasyondur.

Gama radyasyonu, bir maddenin atomlarının bozunma sürecine eşlik eder ve kendini, serbest bırakıldığında serbest bırakılan fotonlar şeklinde yayılan elektromanyetik enerji şeklinde gösterir. enerji durumu atomun çekirdeği. Gama ışınları çekirdekten ışık hızında yayılır.

Bir atomun radyoaktif bozunması meydana geldiğinde, bazı maddelerden diğerleri oluşur. Yeni oluşan maddelerin atomu, enerjik olarak kararsız (uyarılmış) bir durumdadır. Çekirdekteki nötron ve protonlar birbirlerine etki ederek etkileşim kuvvetlerinin dengelendiği bir duruma gelirler ve fazla enerji atom tarafından gama radyasyonu şeklinde yayılır.

Gama radyasyonu yüksek nüfuz etme kabiliyetine sahiptir ve giysilerden, canlı dokulardan kolayca nüfuz eder, metal gibi bir maddenin yoğun yapılarından biraz daha zor. Gama ışınlarını durdurmak için önemli bir kalınlıkta çelik veya beton gerekir. Ama aynı zamanda, gama radyasyonunun madde üzerinde beta radyasyonundan yüz kat, alfa radyasyonundan on binlerce kat daha zayıf etkisi vardır.

Gama radyasyonunun ana tehlikesi, uzun mesafeler kat edebilme ve gama radyasyonu kaynağından birkaç yüz metre uzaklıktaki canlı organizmaları etkileme yeteneğidir.

röntgen radyasyonu

• yayılan: foton şeklinde enerji
• nüfuz yeteneği: yüksek
• kaynaktan ışınlama: yüzlerce metreye kadar
• emisyon oranı: 300.000 km / s
• iyonlaşma: 1 cm çalışma başına 3 ila 5 çift iyon
• radyasyonun biyolojik etkisi: düşük

röntgen radyasyonu- Bu, bir atomun içindeki bir elektronun bir yörüngeden diğerine geçişinden kaynaklanan fotonlar biçimindeki enerjik elektromanyetik radyasyondur.

X-ışını radyasyonu, eylem olarak gama radyasyonuna benzer, ancak daha uzun bir dalga boyuna sahip olduğu için daha az nüfuz eder.

Çeşitli radyoaktif radyasyon türleri göz önüne alındığında, radyasyon kavramının madde ve canlı dokular üzerinde doğrudan bombardımandan farklı etkileri olan tamamen farklı radyasyon türlerini içerdiği açıktır. temel parçacıklar(alfa, beta ve nötron radyasyonu) gama ve X-ışını kürü şeklinde enerjik maruziyetten önce.

Dikkate alınan emisyonların her biri tehlikelidir!

Farklı radyasyon türlerinin özelliklerine sahip karşılaştırmalı tablo

Tablodan da anlaşılacağı gibi, radyasyonun türüne bağlı olarak, aynı yoğunluktaki radyasyon, örneğin 0.1 Röntgen, canlı bir organizmanın hücreleri üzerinde farklı bir yıkıcı etkiye sahip olacaktır. Bu farkı hesaba katmak için, canlı nesneler üzerindeki radyoaktif radyasyona maruz kalma derecesini yansıtan k katsayısı tanıtıldı.

"K katsayısı" ne kadar yüksek olursa, canlı bir organizmanın dokuları için belirli bir radyasyon türünün etkisi o kadar tehlikelidir.

Video:

Fiziğe aşina olmayan veya onu yeni öğrenmeye başlayanlar için radyasyonun ne olduğu sorusu zordur. Ama verilenlerle fiziksel fenomen neredeyse her gün buluşuyoruz. Basitçe söylemek gerekirse, radyasyon elektromanyetik dalgalar ve parçacıklar şeklinde enerji yayılımı sürecidir veya başka bir deyişle, etrafta yayılan enerji dalgalarıdır.

Radyasyon kaynağı ve çeşitleri

Elektromanyetik dalgaların kaynağı hem yapay hem de doğal olabilir. Örneğin, X ışınlarına yapay radyasyon denir.

Radyasyonu evinizden çıkmadan bile hissedebilirsiniz: Elinizi yanan bir mumun üzerinde tutmanız yeterlidir ve hemen ısı radyasyonunu hissedeceksiniz. Termal olarak adlandırılabilir, ancak bunun yanında fizikte başka radyasyon türleri de vardır. Bunlardan bazıları:

• Ultraviyole - bir kişi güneşlenirken bu radyasyonu kendi üzerinde hissedebilir.
• X-ışınları en kısa dalga boylarına sahiptir, bunlara X-ışınları denir.
• Bir kişi bile kızılötesi ışınları görebilir, bunun bir örneği sıradan bir çocuk lazeridir. Bu tür radyasyon, mikrodalga radyo emisyonları ve görünür ışık çakıştığında oluşur. Kızılötesi radyasyon genellikle fizyoterapide kullanılır.
• Radyoaktif kimyasal elementlerin bozunması sırasında radyoaktif radyasyon üretilir. Makaleden radyasyon hakkında daha fazla bilgi edinebilirsiniz.
• Optik radyasyon, kelimenin en geniş anlamıyla ışık olan ışık radyasyonundan başka bir şey değildir.
• Gama radyasyonu, kısa dalga boyuna sahip bir elektromanyetik radyasyon türüdür. Örneğin radyasyon tedavisinde kullanılır.

Bilim adamları uzun zamandır bazı radyasyonun insan vücudu üzerinde zararlı bir etkisi olduğunu biliyorlardı. Bu etkinin ne kadar güçlü olacağı radyasyonun süresine ve gücüne bağlıdır. kendini ifşa edersen uzun zaman radyasyon, bu değişikliklere neden olabilir hücresel Seviye... Cep telefonu, bilgisayar veya mikrodalga fırın gibi bizi çevreleyen tüm elektronik cihazlar - tüm bunların sağlık üzerinde etkisi vardır. Bu nedenle kendinizi gereksiz radyasyona maruz bırakmamaya özen göstermelisiniz.

Bir kişi sürekli olarak çeşitli dış faktörlerin etkisi altındadır. Bazıları hava koşulları gibi görülebilir ve etkileri kontrol edilebilir. Diğerleri insan gözüyle görülmez ve radyasyon olarak adlandırılır. Herkes radyasyon türlerini, rollerini ve uygulamalarını bilmelidir.

Bir kişi her yerde bazı radyasyon türleriyle karşılaşabilir. Radyo dalgaları en iyi örnektir. Uzayda ışık hızında dağılabilen elektromanyetik nitelikteki titreşimleri temsil ederler. Bu tür dalgalar, jeneratörlerden enerji taşır.

Radyo dalgalarının kaynakları iki gruba ayrılabilir.

1. Doğal, bunlar yıldırım ve astronomik birimleri içerir.
2. Yapay, yani insan yapımı. Alternatif akım yayıcıları içerirler. Bunlar radyo iletişim cihazları, yayın cihazları, bilgisayarlar ve navigasyon sistemleri olabilir.

İnsan derisi, yüzeyinde bu tür dalgaları biriktirme yeteneğine sahiptir, bu nedenle insanlar üzerindeki etkilerinin bir takım olumsuz sonuçları vardır. Radyo dalgası radyasyonu, beyin yapılarının aktivitesini yavaşlatmanın yanı sıra genetik düzeyde mutasyonlara neden olabilir.

Kalp pili takılı olan kişiler için bu tür bir maruziyet ölümcüldür. Bu cihazların net bir izin verilen maksimum radyasyon seviyesi vardır, bunun üzerindeki artış, uyarıcı sistemin çalışmasında bir dengesizliğe neden olur ve bozulmasına neden olur.

Radyo dalgalarının vücut üzerindeki tüm etkileri sadece hayvanlar üzerinde incelenmiştir, insanlar üzerindeki olumsuz etkilerine dair doğrudan bir kanıt yoktur, ancak bilim adamları hala korunma yolları aramaktadır. Gibi etkili yollar henüz değil. Tek tavsiye tehlikeli cihazlardan uzak durmaktır. Şebekeye bağlı ev aletleri de etraflarında bir radyo dalgası alanı oluşturduğundan, kişinin o anda kullanmadığı cihazlara giden gücü kapatmak yeterlidir.

Kızılötesi emisyon

Tüm radyasyon türleri şu veya bu şekilde ilişkilidir. Bazıları insan gözüyle görülebilir. Kızılötesi radyasyon, spektrumun insan gözünün alabileceği kısmına bitişiktir. Sadece yüzeyi aydınlatmakla kalmaz, aynı zamanda ısıtabilir.

Kızılötesi ışınların ana doğal kaynağı güneştir.İnsan, gerekli termal etkinin elde edildiği yapay yayıcılar yarattı.

Şimdi bu tür radyasyonun insanlar için ne kadar yararlı veya zararlı olduğunu bulmamız gerekiyor. Neredeyse tüm uzun dalga kızılötesi radyasyon, cildin üst katmanları tarafından emilir, bu nedenle sadece güvenli değil, aynı zamanda bağışıklığı artırma ve dokulardaki yenilenme süreçlerini iyileştirme yeteneğine de sahiptir.

Kısa dalgalara gelince, dokuların derinlerine inebilir ve organların aşırı ısınmasına neden olabilirler. Sözde sıcak çarpması, kısa kızılötesi dalgalara maruz kalmanın bir sonucudur. Bu patolojinin belirtileri hemen hemen herkes tarafından bilinmektedir:

• kafada dönme görünümü;
• mide bulantısı hissi;
• kalp atış hızında artış;
• gözlerde koyulaşma ile karakterize görme bozuklukları.

Kendinizi tehlikeli etkilerden nasıl koruyabilirsiniz? Isıdan koruyucu giysi ve perde kullanırken güvenlik önlemlerine uyulması gerekir. Kısa dalgalı ısıtıcıların kullanımı doğru bir şekilde dozlanmalı, ısıtma elemanı, yardımıyla yumuşaktan yayılan bir ısı yalıtım malzemesi ile kaplanmalıdır. uzun dalgalar.

Düşünürseniz, her türlü radyasyon dokulara nüfuz edebilir. Ancak bu özelliği tıpta pratikte kullanmayı mümkün kılan X-ışını radyasyonuydu.

X-ışını kaynaklı ışınları ışık ışınlarıyla karşılaştırırsak, ilki çok uzundur, bu da onların opak malzemelerden bile nüfuz etmelerini sağlar. Bu tür ışınlar yansıtılamaz ve kırılamaz. Bu tür spektrumun yumuşak ve sert bir bileşeni vardır. Yumuşak, insan dokuları tarafından tamamen emilebilen uzun dalgalardan oluşur. Böylece uzun dalgalara sürekli maruz kalmak hücre hasarına ve DNA mutasyonuna yol açar.

X-ışınlarını içlerinden geçiremeyen bir dizi yapı vardır. Bunlara örneğin kemik ve metaller dahildir. Buna dayanarak, bütünlüklerini teşhis etmek için insan kemiklerinin görüntüleri alınır.

Şu anda, örneğin bir uzvun yalnızca sabit bir resmini çekmeyi değil, aynı zamanda onunla meydana gelen değişiklikleri “çevrimiçi” olarak gözlemlemeyi sağlayan cihazlar oluşturulmuştur. Bu cihazlar, doktorun geniş travmatik kesiler yapmadan görsel kontrol altında kemiklere cerrahi müdahale yapmasına yardımcı olur. Bu tür cihazların yardımıyla eklemlerin biyomekaniğini incelemek mümkündür.

olumsuz etkisine gelince röntgen, daha sonra onlarla uzun süreli temas, bir takım işaretlerle kendini gösteren radyasyon hastalığının gelişmesine yol açabilir:

• nörolojik bozukluklar;
• dermatit;
• azalmış bağışıklık;
• normal hematopoezin baskılanması;
• onkolojik patolojinin gelişimi;
• kısırlık.

Kendinizi bu tür radyasyonla temas ederken korkunç sonuçlardan korumak için, ışınların geçmesine izin vermeyen malzemelerden yapılmış koruyucu kalkanlar ve pedler kullanmanız gerekir.

İnsanlar bu tür ışınlara basitçe ışık derlerdi. Bu tür radyasyon, etki nesnesi tarafından kısmen geçerek ve kısmen yansıtılarak emilebilir. Bu tür özellikler, bilim ve teknolojide, özellikle optik cihazların imalatında yaygın olarak kullanılmaktadır.

Tüm optik radyasyon kaynakları birkaç gruba ayrılır.

1. Sürekli spektrumlu termal olanlar. Akım veya yanma süreci nedeniyle içlerinde ısı açığa çıkar. Bunlar elektrik ve halojen akkor lambalar olabileceği gibi piroteknik ürünler ve elektrikli aydınlatma cihazları da olabilir.
2. Foton akımları tarafından uyarılan gazları içeren ışıldayan. Enerji tasarruflu cihazlar ve katodolüminesans cihazlar bu tür kaynaklardır. Radyo ve kemilüminesan kaynaklara gelince, radyoaktif bozunma ürünleri nedeniyle içlerindeki akılar uyarılır ve kimyasal reaksiyonlar sırasıyla.
3. Özellikleri, içinde oluşan plazmanın sıcaklığına ve basıncına bağlı olan plazma. Bunlar gaz deşarjlı, cıva borulu ve ksenon lambalar olabilir. Darbeli nitelikteki spektral kaynaklar ve cihazlar istisna değildir.

İnsan vücudundaki optik radyasyon, deride melanin üretimini tetikleyen ultraviyole radyasyon ile birlikte hareket eder. Böylece, pozitif etki, ötesinde yanık ve kutanöz onkopatoloji riskinin bulunduğu maruziyet eşik değerine ulaşılana kadar sürer.

Etkileri her yerde bulunabilen en ünlü ve yaygın olarak kullanılan radyasyon, ultraviyole radyasyondur. Bu radyasyon, biri dünyaya ulaşan ve dünyadaki tüm süreçlere katılan iki spektruma sahiptir. İkincisi, bir ozon tabakası tarafından tutulur ve içinden geçmez. Ozon tabakası bu spektrumu nötralize ederek koruyucu bir rol üstlenir. Ozon tabakasının tahribatı, zararlı ışınların yeryüzüne nüfuz etmesi nedeniyle tehlikelidir.

Bu tür radyasyonun doğal kaynağı Güneş'tir. Çok sayıda yapay kaynak icat edildi:

• Eritem lambaları, cildin katmanlarında D vitamini üretimini aktive eder ve raşitizm tedavisine yardımcı olur.
• Sadece güneşlenmeye izin vermeyen solaryumlar, güneş ışığı eksikliğinden kaynaklanan patolojileri olan kişiler için de iyileştirici bir etkiye sahiptir.
• Biyoteknoloji, tıp ve elektronikte kullanılan lazer yayıcılar.

İnsan vücudu üzerindeki etkiye gelince, iki yönlüdür. Bir yandan, ultraviyole radyasyon eksikliği çeşitli hastalıklara neden olabilir. Bu tür radyasyonla dozlanmış yükleme, bağışıklık sistemine, kasların ve akciğerlerin çalışmasına yardımcı olur ve ayrıca hipoksiyi önler.

Tüm etki türleri dört gruba ayrılır:

• bakterileri öldürme yeteneği;
• iltihabın giderilmesi;
• hasarlı dokuların restorasyonu;
• ağrının azaltılması.

Ultraviyole radyasyonun olumsuz etkileri, uzun süreli maruz kalma ile cilt kanserini provoke etme yeteneğini içerir. Cildin melanomu, son derece kötü huylu bir tümör türüdür. Böyle bir teşhis, neredeyse yüzde 100 yaklaşan ölüm anlamına gelir.

Görme organı ile ilgili olarak, ultraviyole ışınlarına aşırı maruz kalmak gözün retina, kornea ve zarlarına zarar verir. Bu nedenle, bu tür radyasyon ölçülü olarak kullanılmalıdır. Belirli koşullar altında uzun süre ultraviyole ışınlarıyla temas etmeniz gerekiyorsa, gözlerinizi gözlüklerle, cildinizi özel kremler veya giysilerle korumalısınız.

Bunlar, radyoaktif maddelerin ve elementlerin atomlarının çekirdeklerini taşıyan sözde kozmik ışınlardır. Gama radyasyonunun akışı çok yüksek bir enerjiye sahiptir ve vücudun hücrelerine hızla nüfuz ederek içeriklerini iyonize edebilir. Yok edilen hücresel elementler zehir gibi hareket ederek tüm vücudu bozar ve zehirler. Süreç zorunlu olarak genomda mutasyonlara yol açan hücre çekirdeğini içerir. Sağlıklı hücreler yok edilir ve onların yerine vücuda ihtiyaç duyduğu her şeyi tam olarak sağlayamayan mutant hücreler oluşur.

Bu radyasyon tehlikelidir çünkü kişi bunu hiçbir şekilde hissetmez. Maruz kalmanın sonuçları hemen ortaya çıkmaz, ancak uzun vadeli bir etkiye sahiptir. Her şeyden önce, hematopoietik sistem hücreleri, saç, cinsel organlar ve lenfoid sistem etkilenir.

Radyasyon, radyasyon hastalığının gelişmesi nedeniyle çok tehlikelidir, ancak bu spektrum bile yararlı uygulamalar bulmuştur:

• ürünleri, ekipmanları ve tıbbi aletleri sterilize etmek için kullanılır;
• yeraltı kuyularının derinliğinin ölçülmesi;
• uzay aracının yol uzunluğunun ölçülmesi;
• verimli çeşitlerin belirlenmesi için bitkiler üzerindeki etkisi;
• tıpta, bu tür radyasyon, onkoloji tedavisinde radyasyon tedavisi yapmak için kullanılır.

Sonuç olarak, her türlü ışının insan tarafından başarıyla uygulandığı ve gerekli olduğu söylenmelidir. Onlar sayesinde bitkiler, hayvanlar ve insanlar var oluyor. Çalışırken aşırı maruziyetten korunma bir öncelik olmalıdır.

§ 1. Termal radyasyon

Isıtılmış cisimlerin radyasyonunu inceleme sürecinde, ısıtılmış herhangi bir cismin geniş bir frekans aralığında elektromanyetik dalgalar (ışık) yaydığı bulundu. Buradan, termal radyasyon, vücudun iç enerjisinden kaynaklanan elektromanyetik dalgaların radyasyonudur.

Termal radyasyon herhangi bir sıcaklıkta meydana gelir. Bununla birlikte, düşük sıcaklıklarda, pratik olarak yalnızca uzun (kızılötesi) elektromanyetik dalgalar yayılır.

Vücutlar tarafından enerjinin radyasyonunu ve emilimini karakterize eden aşağıdaki miktarları gerçekleştiriyoruz:

enerjik parlaklıkr(T) Işıltılı bir cismin yüzeyinin 1 m2'sinin 1 s'de yaydığı W enerjisidir.

W / m2.

vücut emisyonu r(λ, Т) ( veya ışıma parlaklığının spektral yoğunluğu) Aydınlık bir cismin yüzeyinin 1 m2'si tarafından 1 s'de yayılan birim dalga boyu aralığındaki enerjidir.

.
.

Burada
λ'dan dalga boylarına sahip radyasyon enerjisidir.
.

Entegre ışıma parlaklığı ile ışıma parlaklığının spektral yoğunluğu arasındaki ilişki, aşağıdaki ilişki ile verilir:

.

.

Emisivite ve absorpsiyon kapasitesi oranının cismin doğasına bağlı olmadığı deneysel olarak tespit edilmiştir. Bu, tüm cisimler için dalga boyunun (frekans) ve sıcaklığın aynı (evrensel) işlevi olduğu anlamına gelir. Bu ampirik yasa Kirchhoff tarafından keşfedilmiştir ve onun adını taşımaktadır.

Kirchhoff yasası: soğurma ve soğurma kapasitesi oranı cismin doğasına bağlı değildir, tüm cisimler için dalga boyu (frekans) ve sıcaklığın aynı (evrensel) işlevidir:

.

Herhangi bir sıcaklıkta, üzerine gelen tüm radyasyonu tamamen emen bir gövdeye, AHT'nin mutlak siyah gövdesi denir.

Kesinlikle siyah bir cismin emme kapasitesi ve a.ch.t. (λ, T) bire eşittir. Bu, evrensel Kirchhoff fonksiyonunun
siyah bir cismin emisyonu ile aynı
... Bu nedenle, termal radyasyon problemini çözmek için Kirchhoff fonksiyonunun formunu veya kesinlikle siyah bir cismin emisyonunu oluşturmak gerekiyordu.

Deneysel verilerin analizi ve termodinamik yöntemlerin uygulanması Avusturyalı fizikçiler Joseph Stefan(1835 - 1893) ve Ludwig Boltzmann(1844-1906), 1879'da a.ch.t.'nin radyasyon problemini kısmen çözdü. Bir AFC'nin enerjik parlaklığını belirlemek için bir formül elde ettiler. - Racht (T). Stefan-Boltzmann yasasına göre

,
.

V
1896'da, Wilhelm Wien liderliğindeki Alman fizikçiler, kesinlikle siyah bir cismin termal radyasyon spektrumunda radyasyon yoğunluğunun dalga boylarına (frekanslara) göre dağılımını incelemek için o zamanlar için ultra modern bir deney düzeneği yarattılar. Bu kurulum üzerinde gerçekleştirilen deneyler: ilk olarak, Avusturyalı fizikçiler J. Stephan ve L. Boltzmann tarafından elde edilen sonucu doğruladılar; ikinci olarak, termal radyasyon yoğunluğunun dalga boyuna göre dağılımının grafikleri elde edildi. Hız açısından kapalı bir hacimde gaz moleküllerinin dağılımı için daha önce J. Maxwell tarafından elde edilen eğrilere şaşırtıcı bir şekilde benziyorlardı.

Elde edilen grafiklerin teorik açıklaması, 19. yüzyılın 90'lı yıllarının temel sorunu haline geldi.

İngiliz klasik fizik efendisi Rayleigh(1842-1919) ve efendim James kot pantolon(1877-1946) termal radyasyona uygulandı istatistiksel fizik yöntemleri(enerjinin serbestlik derecelerine göre eşit dağılımına ilişkin klasik yasayı kullandı). Rayleigh ve Jeans, istatistiksel fizik yöntemini dalgalara uyguladılar, tıpkı Maxwell'in kapalı bir boşlukta düzensiz hareket eden bir denge parçacıklar topluluğuna uyguladığı gibi. Her elektromanyetik salınım için kT'ye eşit bir ortalama enerji olduğunu varsaydılar ( elektrik enerjisi için ve manyetik enerji üzerine). Bu düşüncelerden yola çıkarak, a.ch.t'nin emisyonu için aşağıdaki formülü elde ettiler:

.

E
Bu formül, uzun dalga boylarında (düşük frekanslarda) deneysel bağımlılığın gidişatını iyi tanımladı. Ancak kısa dalga boyları için (yüksek frekanslar veya spektrumun ultraviyole bölgesinde), klasik Rayleigh ve Jeans teorisi radyasyon yoğunluğunda sonsuz bir artış öngördü. Bu etkiye ultraviyole felaketi denir.

Rayleigh ve Jeans, aynı enerjinin herhangi bir frekansın duran bir elektromanyetik dalgasına karşılık geldiğini varsayarak, sıcaklık arttıkça daha yüksek frekansların radyasyona katkıda bulunduğu gerçeğini ihmal ettiler. Doğal olarak benimsedikleri model, yüksek frekanslarda radyasyon enerjisinde sonsuz bir artışa yol açmalıydı. Ultraviyole felaketi, klasik fizikte ciddi bir paradoks haline geldi.

İLE
a.ch.t.'nin emisyonunun bağımlılığı için bir formül elde etmek için bir sonraki girişim. dalga boylarından Vin tarafından alınmıştır. yöntemleri kullanma klasik termodinamik ve elektrodinamik Suçlamak grafik görüntüsü deneyde elde edilen verilerin kısa dalga (yüksek frekans) kısmı ile tatmin edici bir şekilde çakışan, ancak uzun dalga boyları (düşük frekanslar) için deneysel sonuçlarla kesinlikle uyuşmayan bir ilişki türetmek mümkündü.

.

Bu formülden, o dalga boyunu birbirine bağlayan bir ilişki elde edildi.
, maksimum radyasyon yoğunluğuna ve mutlak vücut sıcaklığına T karşılık gelir (Wien'in yer değiştirme yasası):

,
.

Bu, Wien tarafından elde edilen ve artan sıcaklıkla maksimum radyasyon yoğunluğunun daha kısa dalga boylarına doğru kaydığını izleyen deneysel sonuçlarla tutarlıydı.

Ancak tüm eğriyi açıklayan bir formül yoktu.

Ardından, o zamanlar Berlin Kaiser Wilhelm Enstitüsü'nde Fizik Bölümü'nde çalışan Max Planck (1858-1947), sorunun çözümünü ele aldı. Planck, Prusya Akademisi'nin çok tutucu bir üyesiydi ve tamamen klasik fizik yöntemlerine dalmıştı. Termodinamik konusunda tutkuluydu. Pratikte, 1879'da tezini savunduğu andan ve neredeyse yüzyılın sonuna kadar, üst üste yirmi yıl boyunca Planck, termodinamik yasalarıyla ilgili problemlerin incelenmesiyle meşgul oldu. Planck, klasik elektrodinamiğin, denge radyasyonunun enerjisinin dalga boyları (frekanslar) üzerine nasıl dağıldığı sorusuna cevap veremeyeceğini anladı. Ortaya çıkan problem termodinamik alanıyla ilgiliydi. Planck, madde ve radyasyon (ışık) arasında denge kurmanın geri dönüşü olmayan sürecini araştırdı.... Teori ve deney arasında bir anlaşmaya varmak için Planck, klasik teoriden yalnızca bir noktada saptı: ışık yayılımının kısımlar halinde gerçekleştiği hipotezini kabul etti (kuanta)... Planck tarafından benimsenen hipotez, deneye karşılık gelen termal radyasyon spektrumu üzerinde böyle bir enerji dağılımı elde etmeyi mümkün kıldı.

.

14 Aralık 1900'de Planck sonuçlarını Berlin Fizik Derneği'ne sundu. Kuantum fiziği böyle doğdu.

Planck tarafından fiziğe tanıtılan radyasyon enerjisinin kuantumunun, radyasyon frekansıyla orantılı olduğu ortaya çıktı. (ve dalga boyu ile ters orantılı):

.

- şimdi Planck sabiti olarak adlandırılan evrensel bir sabit. Şuna eşittir:
.

Işık, hem dalga hem de parçacık özelliklerine sahip karmaşık bir malzeme nesnesidir.

dalga parametreleri- dalga boyu , ışık frekansı ve dalga sayısı .

korpüsküler özellikler- enerji ve momentum .

Işığın dalga parametreleri, Planck sabiti kullanılarak parçacık özellikleriyle ilişkilidir:

.

Burada
ve
Dalga sayısıdır.

Planck sabiti fizikte temel bir rol oynar. Bu boyut sabiti, her bir belirli fiziksel sistemi tanımlamada kuantum etkilerinin ne kadar önemli olduğunu ölçmeyi mümkün kılar.

Koşullara göre ne zaman fiziksel görev Planck sabiti ihmal edilebilir bir değer olarak kabul edilebilir, klasik (kuantum değil) bir tanımlama yeterlidir.