Περίληψη για τη φυσική με θέμα: Διαβάστε την ακτινοβολία. Ακτινοβολία: τα είδη και οι επιπτώσεις της στο σώμα Τι είναι η ακτινοβολία στη φυσική

Σήμερα θα μιλήσουμε για το τι είναι η ακτινοβολία στη φυσική. Ας μιλήσουμε για τη φύση των ηλεκτρονικών μεταβάσεων και ας δώσουμε μια ηλεκτρομαγνητική κλίμακα.

Θεότητα και άτομο

Η δομή της ύλης έγινε αντικείμενο ενδιαφέροντος για τους επιστήμονες πριν από δύο χιλιάδες χρόνια. Οι αρχαίοι Έλληνες φιλόσοφοι έκαναν ερωτήσεις για το πώς διαφέρει ο αέρας από τη φωτιά και η γη από το νερό, γιατί το μάρμαρο είναι λευκό και ο άνθρακας είναι μαύρο. Δημιούργησαν πολύπλοκα συστήματα αλληλοεξαρτώμενων συστατικών, διέψευσαν ή υποστήριξαν το ένα το άλλο. Και τα πιο ακατανόητα φαινόμενα, για παράδειγμα, ένας κεραυνός ή η ανατολή του ηλίου, αποδίδονταν στη δράση των θεών.

Κάποτε, αφού παρατήρησε τα σκαλιά του ναού για πολλά χρόνια, ένας επιστήμονας παρατήρησε: κάθε πόδι που στέκεται πάνω σε μια πέτρα απομακρύνει ένα μικροσκοπικό σωματίδιο ύλης. Με την πάροδο του χρόνου, το μάρμαρο άλλαξε σχήμα και χάλασε στη μέση. Το όνομα αυτού του επιστήμονα είναι Leucippus, και ονόμασε τα μικρότερα σωματίδια άτομα, αδιαίρετα. Αυτό ξεκίνησε το μονοπάτι για τη μελέτη του τι είναι η ακτινοβολία στη φυσική.

Πάσχα και φως

Μετά ήρθαν σκοτεινοί καιροί και η επιστήμη εγκαταλείφθηκε. Όλοι όσοι προσπαθούσαν να μελετήσουν τις δυνάμεις της φύσης ονομάζονταν μάγισσες και μάγοι. Όμως, παραδόξως, ήταν η θρησκεία που έδωσε ώθηση στην περαιτέρω ανάπτυξη της επιστήμης. Η μελέτη του τι είναι η ακτινοβολία στη φυσική ξεκίνησε με την αστρονομία.

Ο χρόνος για τον εορτασμό του Πάσχα υπολογίζονταν διαφορετικά κάθε φορά εκείνες τις ημέρες. Το πολύπλοκο σύστημα σχέσεων μεταξύ της εαρινής ισημερίας, του σεληνιακού κύκλου των 26 ημερών και της εβδομάδας των 7 ημερών εμπόδισε τη σύνταξη πινάκων ημερομηνιών για τον εορτασμό του Πάσχα για περισσότερα από δύο χρόνια. Όμως η εκκλησία έπρεπε να τα σχεδιάσει όλα εκ των προτέρων. Ως εκ τούτου, ο Πάπας Λέων Χ διέταξε τη σύνταξη πιο ακριβών πινάκων. Αυτό απαιτούσε προσεκτική παρατήρηση των κινήσεων της Σελήνης, των αστεριών και του Ήλιου. Και στο τέλος, ο Νικόλαος Κοπέρνικος συνειδητοποίησε: η Γη δεν είναι επίπεδη και δεν είναι το κέντρο του σύμπαντος. Ένας πλανήτης είναι μια μπάλα που περιστρέφεται γύρω από τον Ήλιο. Και η Σελήνη είναι μια σφαίρα στην τροχιά της Γης. Φυσικά, θα μπορούσε κανείς να αναρωτηθεί, «Τι σχέση έχουν όλα αυτά με το τι είναι η ακτινοβολία στη φυσική;» Ας το αποκαλύψουμε τώρα.

Οβάλ και δοκός

Αργότερα, ο Κέπλερ συμπλήρωσε το σύστημα του Κοπέρνικου διαπιστώνοντας ότι οι πλανήτες κινούνται σε οβάλ τροχιές, και αυτή η κίνηση είναι άνιση. Αλλά ήταν ακριβώς αυτό το πρώτο βήμα που ενστάλαξε στην ανθρωπότητα το ενδιαφέρον για την αστρονομία. Και εκεί δεν ήταν μακριά από τις ερωτήσεις: "Τι είναι ένα αστέρι;", "Γιατί οι άνθρωποι βλέπουν τις ακτίνες του;" και "Πώς διαφέρει ένα φωτιστικό από ένα άλλο;" Πρώτα όμως θα πρέπει να μετακινηθείτε από τεράστια αντικείμενα στα πιο μικρά. Και μετά ερχόμαστε στην ακτινοβολία, μια έννοια στη φυσική.

Άτομο και σταφίδα

Στα τέλη του δέκατου ένατου αιώνα, είχε συσσωρευτεί επαρκής γνώση για τις μικρότερες χημικές μονάδες ύλης - άτομα. Ήταν γνωστό ότι ήταν ηλεκτρικά ουδέτερα, αλλά περιέχουν τόσο θετικά όσο και αρνητικά φορτισμένα στοιχεία.

Έχουν γίνει πολλές υποθέσεις: ότι τα θετικά φορτία κατανέμονται σε ένα αρνητικό πεδίο, όπως οι σταφίδες σε ένα κουλούρι, και ότι ένα άτομο είναι μια σταγόνα από ανόμοια φορτισμένα υγρά μέρη. Όμως η εμπειρία του Ράδερφορντ ξεκαθάρισε τα πάντα. Απέδειξε ότι στο κέντρο του ατόμου υπάρχει ένας θετικός βαρύς πυρήνας και γύρω του υπάρχουν ελαφρά αρνητικά ηλεκτρόνια. Και η διαμόρφωση των κελυφών είναι διαφορετική για κάθε άτομο. Εδώ έγκεινται οι ιδιαιτερότητες της ακτινοβολίας στη φυσική των ηλεκτρονικών μεταπτώσεων.

Βόριο και τροχιά

Όταν οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι τα ελαφρώς αρνητικά μέρη του ατόμου είναι ηλεκτρόνια, προέκυψε ένα άλλο ερώτημα - γιατί δεν πέφτουν στον πυρήνα. Εξάλλου, σύμφωνα με τη θεωρία του Maxwell, οποιοδήποτε κινούμενο φορτίο ακτινοβολεί, και ως εκ τούτου χάνει ενέργεια. Αλλά τα άτομα υπήρχαν όσο το σύμπαν, και δεν επρόκειτο να εκμηδενιστούν. Ο Μπορ ήρθε στη διάσωση. Υπέθεσε ότι τα ηλεκτρόνια βρίσκονται σε ορισμένες σταθερές τροχιές γύρω από τον ατομικό πυρήνα και μπορούν να βρίσκονται μόνο σε αυτές. Η μετάβαση ενός ηλεκτρονίου μεταξύ τροχιών πραγματοποιείται από ένα τράνταγμα με την απορρόφηση ή την εκπομπή ενέργειας. Αυτή η ενέργεια θα μπορούσε να είναι, για παράδειγμα, ένα κβάντο φωτός. Στην ουσία, έχουμε τώρα περιγράψει τον ορισμό της ακτινοβολίας στη σωματιδιακή φυσική.

Υδρογόνο και φωτογραφία

Αρχικά, η τεχνολογία φωτογραφίας εφευρέθηκε ως εμπορικό έργο. Οι άνθρωποι ήθελαν να παραμείνουν για αιώνες, αλλά δεν είχαν όλοι την οικονομική δυνατότητα να παραγγείλουν ένα πορτρέτο από έναν καλλιτέχνη. Και οι φωτογραφίες ήταν φθηνές και δεν απαιτούσαν τόσο μεγάλη επένδυση. Στη συνέχεια, η τέχνη του γυαλιού και του νιτρικού αργύρου έθεσε τις στρατιωτικές υποθέσεις στην υπηρεσία της. Και τότε η επιστήμη άρχισε να εκμεταλλεύεται τα φωτοευαίσθητα υλικά.

Τα φάσματα φωτογραφήθηκαν πρώτα. Είναι γνωστό από καιρό ότι το ζεστό υδρογόνο εκπέμπει συγκεκριμένες γραμμές. Η απόσταση μεταξύ τους υπάκουε σε έναν ορισμένο νόμο. Αλλά το φάσμα του ηλίου ήταν πιο περίπλοκο: περιείχε το ίδιο σύνολο γραμμών με το υδρογόνο και μία ακόμη. Η δεύτερη σειρά δεν υπάκουε πλέον στον νόμο που προέκυψε για την πρώτη σειρά. Εδώ βοήθησε η θεωρία του Bohr.

Αποδείχθηκε ότι υπάρχει μόνο ένα ηλεκτρόνιο σε ένα άτομο υδρογόνου και μπορεί να μετακινηθεί από όλες τις υψηλότερες διεγερμένες τροχιές σε μία χαμηλότερη. Αυτή ήταν η πρώτη σειρά γραμμών. Τα βαρύτερα άτομα είναι πιο περίπλοκα.

Φακός, σχάρα, φάσμα

Αυτό σηματοδότησε την αρχή της χρήσης της ακτινοβολίας στη φυσική. Η φασματική ανάλυση είναι ένας από τους πιο ισχυρούς και αξιόπιστους τρόπους προσδιορισμού της σύνθεσης, της ποσότητας και της δομής μιας ουσίας.

1. Το φάσμα εκπομπής ηλεκτρονίων θα σας πει τι περιέχεται στο αντικείμενο και ποιο είναι το ποσοστό ενός συγκεκριμένου συστατικού. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται σε όλους απολύτως τους τομείς της επιστήμης: από τη βιολογία και την ιατρική μέχρι την κβαντική φυσική.
2. Το φάσμα απορρόφησης θα σας πει ποια ιόντα και σε ποιες θέσεις υπάρχουν στο πλέγμα του στερεού.
3. Το περιστροφικό φάσμα θα δείξει πόσο μακριά βρίσκονται τα μόρια μέσα στο άτομο, πόσους και τι είδους δεσμούς έχει κάθε στοιχείο.

Και τα εύρη εφαρμογής της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας είναι αμέτρητα:

• τα ραδιοκύματα εξερευνούν τη δομή πολύ μακρινών αντικειμένων και το εσωτερικό των πλανητών.
• Η θερμική ακτινοβολία θα πει για την ενέργεια των διεργασιών.
• Το ορατό φως θα σας πει σε ποιες κατευθύνσεις βρίσκονται τα φωτεινότερα αστέρια.
• Οι υπεριώδεις ακτίνες θα καταστήσουν σαφές ότι συμβαίνουν αλληλεπιδράσεις υψηλής ενέργειας.
• Το ίδιο το φάσμα ακτίνων Χ επιτρέπει στους ανθρώπους να μελετήσουν τη δομή της ύλης (συμπεριλαμβανομένου του ανθρώπινου σώματος) και η παρουσία αυτών των ακτίνων σε κοσμικά αντικείμενα θα ειδοποιήσει τους επιστήμονες ότι υπάρχει ένα αστέρι νετρονίων, μια έκρηξη σουπερνόβα ή μια μαύρη τρύπα στο επίκεντρο του τηλεσκοπίου.

Καθαρό μαύρο σώμα

Υπάρχει όμως μια ειδική ενότητα που μελετά τι είναι η θερμική ακτινοβολία στη φυσική. Σε αντίθεση με το ατομικό φως, η θερμική εκπομπή φωτός έχει συνεχές φάσμα. Και το καλύτερο αντικείμενο μοντέλου για υπολογισμούς είναι ένα απολύτως μαύρο σώμα. Αυτό είναι ένα αντικείμενο που «πιάνει» όλο το φως που πέφτει πάνω του, αλλά δεν το απελευθερώνει πίσω. Παραδόξως, ένα εντελώς μαύρο σώμα εκπέμπει ακτινοβολία και το μέγιστο μήκος κύματος θα εξαρτηθεί από τη θερμοκρασία του μοντέλου. Στην κλασική φυσική, η θερμική ακτινοβολία προκάλεσε ένα παράδοξο: Αποδείχθηκε ότι κάθε θερμαινόμενο πράγμα θα έπρεπε να ακτινοβολεί όλο και περισσότερη ενέργεια έως ότου, στην υπεριώδη περιοχή, η ενέργειά του θα καταστρέψει το σύμπαν.

Ο Μαξ Πλανκ κατάφερε να λύσει το παράδοξο. Εισήγαγε μια νέα ποσότητα, την κβαντική, στον τύπο της ακτινοβολίας. Χωρίς να του δώσει κάποιο ιδιαίτερο φυσικό νόημα, ανακάλυψε έναν ολόκληρο κόσμο. Τώρα η κβαντοποίηση των ποσοτήτων είναι η βάση της σύγχρονης επιστήμης. Οι επιστήμονες συνειδητοποίησαν ότι τα πεδία και τα φαινόμενα αποτελούνται από αδιαίρετα στοιχεία, κβάντα. Αυτό οδήγησε σε βαθύτερες μελέτες της ύλης. Για παράδειγμα, ο σύγχρονος κόσμος ανήκει στους ημιαγωγούς. Προηγουμένως, όλα ήταν απλά: το μέταλλο άγει ρεύμα, άλλες ουσίες είναι διηλεκτρικά. Και ουσίες όπως το πυρίτιο και το γερμάνιο (ημιαγωγοί) συμπεριφέρονται ακατανόητα σε σχέση με τον ηλεκτρισμό. Για να μάθετε πώς να ελέγχετε τις ιδιότητές τους, ήταν απαραίτητο να δημιουργηθεί μια ολόκληρη θεωρία και να υπολογιστούν όλες οι πιθανότητες των συνδέσεων p-n.

Γνωρίζετε καλά ότι η κύρια πηγή θερμότητας στη Γη είναι ο Ήλιος. Πώς μεταφέρεται η θερμότητα από τον Ήλιο; Άλλωστε η Γη βρίσκεται σε απόσταση 15 10 7 χλμ από αυτήν. Όλος αυτός ο χώρος έξω από την ατμόσφαιρά μας περιέχει πολύ σπάνια ύλη.

Όπως είναι γνωστό, στο κενό, η μεταφορά ενέργειας μέσω θερμικής αγωγιμότητας είναι αδύνατη. Δεν μπορεί να συμβεί ούτε λόγω μεταφοράς. Επομένως, υπάρχει ένας άλλος τύπος μεταφοράς θερμότητας.

Ας μελετήσουμε αυτό το είδος μεταφοράς θερμότητας μέσω πειράματος.

Ας συνδέσουμε το μανόμετρο υγρού χρησιμοποιώντας έναν ελαστικό σωλήνα στην ψύκτρα (Εικ. 12).

Εάν φέρετε ένα κομμάτι μετάλλου που έχει θερμανθεί σε υψηλή θερμοκρασία στη σκοτεινή επιφάνεια της ψύκτρας, η στάθμη του υγρού στον αγκώνα του μανόμετρου που συνδέεται με την ψύκτρα θα μειωθεί (Εικ. 12, α). Προφανώς, ο αέρας στην ψύκτρα έχει θερμανθεί και διευρυνθεί. Η ταχεία θέρμανση του αέρα στην ψύκτρα μπορεί να εξηγηθεί μόνο από τη μεταφορά ενέργειας σε αυτόν από το θερμαινόμενο σώμα.

Ρύζι. 12. Μεταφορά ενέργειας με ακτινοβολία

Η ενέργεια σε αυτή την περίπτωση δεν μεταφέρθηκε με θερμική αγωγιμότητα. Εξάλλου, μεταξύ του θερμαινόμενου σώματος και της ψύκτρας υπήρχε αέρας - ένας κακός αγωγός της θερμότητας. Ούτε εδώ μπορεί να παρατηρηθεί συναγωγή, αφού η ψύκτρα βρίσκεται δίπλα στο θερμαινόμενο σώμα και όχι πάνω από αυτό. Ως εκ τούτου, Σε αυτή την περίπτωση, η μεταφορά ενέργειας γίνεται μέσωακτινοβολία.

Η μεταφορά ενέργειας με ακτινοβολία διαφέρει από άλλους τύπους μεταφοράς θερμότητας. Μπορεί να πραγματοποιηθεί σε πλήρες κενό.

Όλα τα σώματα εκπέμπουν ενέργεια: τόσο τα πολύ θερμαινόμενα όσο και τα ασθενώς θερμαινόμενα, για παράδειγμα, το ανθρώπινο σώμα, μια σόμπα, ένας ηλεκτρικός λαμπτήρας κ.λπ. Αλλά όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία ενός σώματος, τόσο περισσότερη ενέργεια μεταδίδει με ακτινοβολία. Σε αυτή την περίπτωση, η ενέργεια απορροφάται εν μέρει από τα γύρω σώματα και εν μέρει ανακλάται. Όταν απορροφάται ενέργεια, τα σώματα θερμαίνονται διαφορετικά, ανάλογα με την κατάσταση της επιφάνειας.

Εάν γυρίσετε τον δέκτη θερμότητας στο θερμαινόμενο μεταλλικό σώμα, πρώτα με τη σκοτεινή πλευρά και μετά με την ανοιχτή πλευρά, τότε η στήλη υγρού στον γωνιακό μανόμετρο που είναι συνδεδεμένος με τον δέκτη θερμότητας θα μειωθεί στην πρώτη περίπτωση (βλ. Εικ. 12, α), και στο δεύτερο (Εικ. 12, β) θα ανέβει. Αυτό δείχνει ότι τα σώματα με σκοτεινή επιφάνεια απορροφούν ενέργεια καλύτερα από τα σώματα με ανοιχτόχρωμη επιφάνεια.

Ταυτόχρονα, τα σώματα με σκοτεινή επιφάνεια ψύχονται πιο γρήγορα από την ακτινοβολία από τα σώματα με ανοιχτόχρωμη επιφάνεια. Για παράδειγμα, σε έναν ελαφρύ βραστήρα, το ζεστό νερό διατηρεί υψηλή θερμοκρασία περισσότερο από ότι σε ένα σκοτεινό.

Η ικανότητα των σωμάτων να απορροφούν την ενέργεια της ακτινοβολίας με διαφορετικό τρόπο χρησιμοποιείται στην πράξη. Έτσι, η επιφάνεια των αερομεταφερόμενων μετεωρολογικών μπαλονιών και των πτερυγίων του αεροπλάνου βάφονται με ασημί χρώμα ώστε να μην θερμαίνονται από τον ήλιο. Εάν, αντίθετα, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί η ηλιακή ενέργεια, για παράδειγμα, σε όργανα που είναι εγκατεστημένα σε τεχνητούς δορυφόρους της Γης, τότε αυτά τα μέρη των οργάνων βάφονται σκούρα.

Ερωτήσεις

1. Πώς να αποδείξετε πειραματικά τη μεταφορά ενέργειας με ακτινοβολία;
2. Ποια σώματα απορροφούν καλύτερα την ενέργεια της ακτινοβολίας και ποια χειρότερα;
3. Πώς λαμβάνει ένα άτομο υπόψη στην πράξη τις διαφορετικές ικανότητες των σωμάτων να απορροφούν την ενέργεια της ακτινοβολίας;

Άσκηση 5

1. Το καλοκαίρι, ο αέρας στο κτίριο θερμαίνεται, λαμβάνοντας ενέργεια με διάφορους τρόπους: μέσω των τοίχων, μέσω ενός ανοιχτού παραθύρου στο οποίο εισέρχεται ζεστός αέρας, μέσω γυαλιού που επιτρέπει τη διέλευση της ηλιακής ενέργειας. Με τι είδους μεταφορά θερμότητας έχουμε να κάνουμε σε κάθε περίπτωση;
2. Δώστε παραδείγματα που δείχνουν ότι τα σώματα με σκοτεινή επιφάνεια θερμαίνονται πιο έντονα από την ακτινοβολία από εκείνα με ανοιχτόχρωμη επιφάνεια.
3. Γιατί μπορεί να υποστηριχθεί ότι η ενέργεια δεν μπορεί να μεταφερθεί από τον Ήλιο στη Γη με μεταφορά και θερμική αγωγιμότητα; Πώς μεταδίδεται;

Ασκηση

Χρησιμοποιώντας ένα εξωτερικό θερμόμετρο, μετρήστε τη θερμοκρασία πρώτα στην ηλιόλουστη πλευρά του σπιτιού και μετά στη σκιερή πλευρά. Εξηγήστε γιατί διαφέρουν οι ενδείξεις του θερμομέτρου.

Αυτό είναι ενδιαφέρον...

Θερμός. Συχνά είναι απαραίτητο να διατηρείτε το φαγητό ζεστό ή κρύο. Για να αποτρέψετε την ψύξη ή τη θέρμανση του σώματος, πρέπει να μειώσετε τη μεταφορά θερμότητας. Ταυτόχρονα, προσπαθούν να διασφαλίσουν ότι η ενέργεια δεν μεταφέρεται με κανένα είδος μεταφοράς θερμότητας: θερμική αγωγιμότητα, συναγωγή, ακτινοβολία. Για τους σκοπούς αυτούς χρησιμοποιείται θερμός (Εικ. 13).

Ρύζι. 13. Συσκευή θερμός

Αποτελείται από 4 γυάλινο δοχείο με διπλά τοιχώματα. Η εσωτερική επιφάνεια των τοιχωμάτων καλύπτεται με ένα γυαλιστερό μεταλλικό στρώμα και ο αέρας αντλείται από το χώρο μεταξύ των τοιχωμάτων του αγγείου. Ο χώρος μεταξύ των τοίχων, χωρίς αέρα, δεν μεταφέρει σχεδόν καθόλου θερμότητα. Το μεταλλικό στρώμα, που ανακλάται, εμποδίζει τη μεταφορά ενέργειας από την ακτινοβολία. Για την προστασία του γυαλιού από ζημιά, το θερμός τοποθετείται σε μια ειδική μεταλλική ή πλαστική θήκη 3. Το δοχείο σφραγίζεται με ένα πώμα 2 και ένα καπάκι 1 βιδώνεται από πάνω.

Μεταφορά θερμότητας και χλωρίδα. Στη φύση και την ανθρώπινη ζωή, ο φυτικός κόσμος παίζει εξαιρετικά σημαντικό ρόλο. Η ζωή όλων των ζωντανών πραγμάτων στη Γη είναι αδύνατη χωρίς νερό και αέρα.

Οι αλλαγές θερμοκρασίας συμβαίνουν συνεχώς στα στρώματα του αέρα που γειτνιάζουν με τη Γη και το έδαφος. Το έδαφος θερμαίνεται κατά τη διάρκεια της ημέρας καθώς απορροφά ενέργεια. Το βράδυ, αντίθετα, δροσίζει και απελευθερώνει ενέργεια. Η ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ εδάφους και αέρα επηρεάζεται από την παρουσία βλάστησης, καθώς και από τον καιρό. Το έδαφος καλυμμένο με βλάστηση θερμαίνεται ελάχιστα από την ακτινοβολία. Ισχυρή ψύξη του εδάφους παρατηρείται και τις νύχτες καθαρές, χωρίς σύννεφα. Η ακτινοβολία από το έδαφος πηγαίνει ελεύθερα στο διάστημα. Στις αρχές της άνοιξης, τέτοιες νύχτες εμφανίζονται παγετοί. Κατά τις συννεφιασμένες περιόδους, η απώλεια ενέργειας του εδάφους από την ακτινοβολία μειώνεται. Τα σύννεφα χρησιμεύουν ως οθόνη.

Τα θερμοκήπια χρησιμοποιούνται για την αύξηση της θερμοκρασίας του εδάφους και την προστασία των καλλιεργειών από τον παγετό. Τα γυάλινα πλαίσια ή αυτά από φιλμ μεταδίδουν καλά την ηλιακή ακτινοβολία (ορατή). Κατά τη διάρκεια της ημέρας το χώμα ζεσταίνεται. Τη νύχτα, το γυαλί ή το φιλμ μεταδίδουν αόρατη ακτινοβολία από το έδαφος λιγότερο εύκολα. Το χώμα δεν παγώνει. Τα θερμοκήπια εμποδίζουν επίσης την ανοδική κίνηση του θερμού αέρα - συναγωγή.

Ως αποτέλεσμα, η θερμοκρασία στα θερμοκήπια είναι υψηλότερη από ό,τι στη γύρω περιοχή.

Προηγουμένως, οι άνθρωποι, για να εξηγήσουν αυτό που δεν καταλάβαιναν, έβγαζαν διάφορα φανταστικά πράγματα - μύθους, θεούς, θρησκεία, μαγικά πλάσματα. Και παρόλο που ένας μεγάλος αριθμός ανθρώπων εξακολουθεί να πιστεύει σε αυτές τις δεισιδαιμονίες, τώρα γνωρίζουμε ότι υπάρχει εξήγηση για όλα. Ένα από τα πιο ενδιαφέροντα, μυστηριώδη και εκπληκτικά θέματα είναι η ακτινοβολία. Τι είναι αυτό? Τι είδη υπάρχουν; Τι είναι η ακτινοβολία στη φυσική; Πώς απορροφάται; Είναι δυνατόν να προστατευτείτε από την ακτινοβολία;

γενικές πληροφορίες

Έτσι, διακρίνονται οι ακόλουθοι τύποι ακτινοβολίας: η κυματική κίνηση του μέσου, η σωματική και η ηλεκτρομαγνητική. Η μεγαλύτερη προσοχή θα δοθεί στο τελευταίο. Σχετικά με την κυματική κίνηση του μέσου, μπορούμε να πούμε ότι προκύπτει ως αποτέλεσμα της μηχανικής κίνησης ενός συγκεκριμένου αντικειμένου, η οποία προκαλεί μια διαδοχική αραίωση ή συμπίεση του μέσου. Παραδείγματα περιλαμβάνουν υπέρηχο ή υπέρηχο. Η σωματιδιακή ακτινοβολία είναι μια ροή ατομικών σωματιδίων όπως ηλεκτρόνια, ποζιτρόνια, πρωτόνια, νετρόνια, άλφα, η οποία συνοδεύεται από φυσική και τεχνητή διάσπαση των πυρήνων. Ας μιλήσουμε για αυτά τα δύο προς το παρόν.

Επιρροή

Εξετάστε την ηλιακή ακτινοβολία. Αυτός είναι ένας ισχυρός θεραπευτικός και προληπτικός παράγοντας. Το σύνολο των συνοδευτικών φυσιολογικών και βιοχημικών αντιδράσεων που συμβαίνουν με τη συμμετοχή του φωτός ονομάζεται φωτοβιολογικές διεργασίες. Συμμετέχουν στη σύνθεση βιολογικά σημαντικών ενώσεων, χρησιμεύουν στην απόκτηση πληροφοριών και προσανατολισμού στο χώρο (όραση) και μπορούν επίσης να προκαλέσουν επιβλαβείς συνέπειες, όπως η εμφάνιση επιβλαβών μεταλλάξεων, η καταστροφή βιταμινών, ενζύμων και πρωτεϊνών.

Σχετικά με την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία

Στο μέλλον, το άρθρο θα αφιερωθεί αποκλειστικά σε αυτόν. Τι κάνει η ακτινοβολία στη φυσική, πώς μας επηρεάζει; Το EMR είναι ηλεκτρομαγνητικά κύματα που εκπέμπονται από φορτισμένα μόρια, άτομα και σωματίδια. Οι μεγάλες πηγές μπορεί να είναι κεραίες ή άλλα συστήματα ακτινοβολίας. Το μήκος κύματος της ακτινοβολίας (συχνότητα ταλάντωσης) μαζί με τις πηγές είναι καθοριστικής σημασίας. Έτσι, ανάλογα με αυτές τις παραμέτρους, διακρίνονται η ακτινοβολία γάμμα, οι ακτίνες Χ και η οπτική ακτινοβολία. Το τελευταίο χωρίζεται σε μια σειρά από άλλα υποείδη. Έτσι, αυτό είναι υπέρυθρη, υπεριώδης, ραδιοακτινοβολία, καθώς και φως. Το εύρος είναι μέχρι 10 -13. Η ακτινοβολία γάμμα παράγεται από διεγερμένους ατομικούς πυρήνες. Οι ακτίνες Χ μπορούν να ληφθούν με την επιβράδυνση των επιταχυνόμενων ηλεκτρονίων, καθώς και με τη μετάβασή τους από μη ελεύθερα επίπεδα. Τα ραδιοκύματα αφήνουν το σημάδι τους καθώς κινούν εναλλασσόμενα ηλεκτρικά ρεύματα κατά μήκος των αγωγών των συστημάτων ακτινοβολίας (για παράδειγμα, κεραιών).

Σχετικά με την υπεριώδη ακτινοβολία

Βιολογικά, οι ακτίνες UV είναι οι πιο ενεργές. Εάν έρθουν σε επαφή με το δέρμα, μπορεί να προκαλέσουν τοπικές αλλαγές στους ιστούς και τις κυτταρικές πρωτεΐνες. Επιπλέον, καταγράφεται η επίδραση στους υποδοχείς του δέρματος. Επηρεάζει ολόκληρο τον οργανισμό με αντανακλαστικό τρόπο. Δεδομένου ότι είναι ένας μη ειδικός διεγέρτης των φυσιολογικών λειτουργιών, έχει ευεργετική επίδραση στο ανοσοποιητικό σύστημα του σώματος, καθώς και στον μεταβολισμό μετάλλων, πρωτεϊνών, υδατανθράκων και λίπους. Όλα αυτά εκδηλώνονται με τη μορφή μιας γενικής βελτιωτικής, τονωτικής και προληπτικής δράσης της ηλιακής ακτινοβολίας. Αξίζει να αναφέρουμε κάποιες συγκεκριμένες ιδιότητες που έχει ένα συγκεκριμένο εύρος κυμάτων. Έτσι, η επίδραση της ακτινοβολίας σε ένα άτομο με μήκος από 320 έως 400 νανόμετρα συμβάλλει στο φαινόμενο μαυρίσματος του ερυθήματος. Στην περιοχή από 275 έως 320 nm, καταγράφονται ασθενώς βακτηριοκτόνα και αντιραχιτικά αποτελέσματα. Όμως η υπεριώδης ακτινοβολία από 180 έως 275 nm βλάπτει τον βιολογικό ιστό. Επομένως, πρέπει να δίνεται προσοχή. Η παρατεταμένη άμεση ηλιακή ακτινοβολία, ακόμη και στο ασφαλές φάσμα, μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρό ερύθημα με οίδημα του δέρματος και σημαντική επιδείνωση της υγείας. Μέχρι να αυξηθεί η πιθανότητα εμφάνισης καρκίνου του δέρματος.

Αντίδραση στο ηλιακό φως

Πρώτα απ 'όλα, πρέπει να αναφερθεί η υπέρυθρη ακτινοβολία. Έχει θερμική επίδραση στο σώμα, η οποία εξαρτάται από τον βαθμό απορρόφησης των ακτίνων από το δέρμα. Η λέξη «έγκαυμα» χρησιμοποιείται για να περιγράψει την επίδρασή του. Το ορατό φάσμα επηρεάζει τον οπτικό αναλυτή και τη λειτουργική κατάσταση του κεντρικού νευρικού συστήματος. Και μέσω του κεντρικού νευρικού συστήματος και σε όλα τα ανθρώπινα συστήματα και όργανα. Πρέπει να σημειωθεί ότι δεν επηρεαζόμαστε μόνο από τον βαθμό φωτισμού, αλλά και από το χρωματικό εύρος του ηλιακού φωτός, δηλαδή ολόκληρο το φάσμα της ακτινοβολίας. Έτσι, η αντίληψη του χρώματος εξαρτάται από το μήκος κύματος και επηρεάζει τη συναισθηματική μας δραστηριότητα, καθώς και τη λειτουργία διαφόρων συστημάτων του σώματος.

Το κόκκινο χρώμα διεγείρει την ψυχή, ενισχύει τα συναισθήματα και δίνει μια αίσθηση ζεστασιάς. Αλλά γρήγορα κουράζεται, συμβάλλει στην ένταση των μυών, στην αύξηση της αναπνοής και στην αύξηση της αρτηριακής πίεσης. Το πορτοκαλί προκαλεί μια αίσθηση ευεξίας και ευθυμίας, ενώ το κίτρινο ανεβάζει τη διάθεση και τονώνει το νευρικό σύστημα και την όραση. Το πράσινο είναι ηρεμιστικό, χρήσιμο κατά την αϋπνία, την κούραση και βελτιώνει τον συνολικό τόνο του σώματος. Το βιολετί χρώμα έχει χαλαρωτική επίδραση στην ψυχή. Το μπλε ηρεμεί το νευρικό σύστημα και διατηρεί τους μυς τονισμένους.

Μια μικρή υποχώρηση

Γιατί, όταν εξετάζουμε τι είναι η ακτινοβολία στη φυσική, μιλάμε κυρίως για EMR; Το γεγονός είναι ότι αυτό ακριβώς εννοείται στις περισσότερες περιπτώσεις όταν εξετάζεται το θέμα. Η ίδια σωματική ακτινοβολία και η ίδια κυματική κίνηση του μέσου είναι μια τάξη μεγέθους μικρότερη σε κλίμακα και γνωστή. Πολύ συχνά, όταν μιλούν για είδη ακτινοβολίας, εννοούν αποκλειστικά εκείνα στα οποία χωρίζεται το EMR, κάτι που είναι θεμελιωδώς λάθος. Εξάλλου, όταν μιλάμε για το τι είναι η ακτινοβολία στη φυσική, θα πρέπει να δοθεί προσοχή σε όλες τις πτυχές. Ταυτόχρονα όμως δίνεται έμφαση στα πιο σημαντικά σημεία.

Σχετικά με τις πηγές ακτινοβολίας

Συνεχίζουμε να εξετάζουμε την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Γνωρίζουμε ότι αντιπροσωπεύει τα κύματα που προκύπτουν όταν διαταράσσεται ένα ηλεκτρικό ή μαγνητικό πεδίο. Αυτή η διαδικασία ερμηνεύεται από τη σύγχρονη φυσική από τη σκοπιά της θεωρίας της δυαδικότητας κύματος-σωματιδίου. Έτσι, αναγνωρίζεται ότι το ελάχιστο τμήμα του EMR είναι ένα κβαντικό. Αλλά ταυτόχρονα, πιστεύεται ότι έχει επίσης ιδιότητες κυμάτων συχνότητας, από τις οποίες εξαρτώνται τα κύρια χαρακτηριστικά. Για τη βελτίωση της ικανότητας ταξινόμησης πηγών, διακρίνονται διαφορετικά φάσματα εκπομπής συχνοτήτων EMR. Αυτό λοιπόν:

1. Σκληρή ακτινοβολία (ιονισμένη);
2. Οπτικό (ορατό στο μάτι).
3. Θερμική (γνωστή και ως υπέρυθρη);
4. Ραδιοσυχνοτητα.

Ορισμένα από αυτά έχουν ήδη εξεταστεί. Κάθε φάσμα ακτινοβολίας έχει τα δικά του μοναδικά χαρακτηριστικά.

Φύση των πηγών

Ανάλογα με την προέλευσή τους, τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα μπορούν να προκύψουν σε δύο περιπτώσεις:

1. Όταν υπάρχει διαταραχή τεχνητής προέλευσης.
2. Καταγραφή ακτινοβολίας που προέρχεται από φυσική πηγή.

Τι να πεις για τα πρώτα; Οι τεχνητές πηγές αντιπροσωπεύουν τις περισσότερες φορές μια παρενέργεια που εμφανίζεται ως αποτέλεσμα της λειτουργίας διαφόρων ηλεκτρικών συσκευών και μηχανισμών. Η ακτινοβολία φυσικής προέλευσης δημιουργεί το μαγνητικό πεδίο της Γης, ηλεκτρικές διεργασίες στην ατμόσφαιρα του πλανήτη και πυρηνική σύντηξη στα βάθη του ήλιου. Ο βαθμός ισχύος του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου εξαρτάται από το επίπεδο ισχύος της πηγής. Συμβατικά, η ακτινοβολία που καταγράφεται χωρίζεται σε χαμηλής και υψηλής στάθμης. Τα πρώτα περιλαμβάνουν:

1. Σχεδόν όλες οι συσκευές εξοπλισμένες με οθόνη CRT (όπως ένας υπολογιστής).
2. Διάφορες οικιακές συσκευές, από συστήματα κλιματισμού μέχρι σίδερα.
3. Τεχνικά συστήματα που παρέχουν ηλεκτρική ενέργεια σε διάφορα αντικείμενα. Παραδείγματα περιλαμβάνουν καλώδια ρεύματος, πρίζες και μετρητές ηλεκτρικής ενέργειας.

Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία υψηλού επιπέδου παράγεται από:

1. Ηλεκτρικά καλώδια.
2. Όλες οι ηλεκτρικές μεταφορές και οι υποδομές τους.
3. Ραδιοφωνικοί και τηλεοπτικοί πύργοι, καθώς και σταθμοί κινητής και κινητής επικοινωνίας.
4. Ανελκυστήρες και άλλος εξοπλισμός ανύψωσης που χρησιμοποιούν ηλεκτρομηχανολογικούς σταθμούς παραγωγής ενέργειας.
5. Συσκευές μετατροπής τάσης δικτύου (κύματα που προέρχονται από υποσταθμό διανομής ή μετασχηματιστή).

Ξεχωριστά, υπάρχει ειδικός εξοπλισμός που χρησιμοποιείται στην ιατρική και εκπέμπει σκληρή ακτινοβολία. Παραδείγματα περιλαμβάνουν μαγνητική τομογραφία, μηχανήματα ακτίνων Χ και παρόμοια.

Η επίδραση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας στον άνθρωπο

Κατά τη διάρκεια πολυάριθμων μελετών, οι επιστήμονες κατέληξαν στο θλιβερό συμπέρασμα ότι η μακροχρόνια έκθεση στο EMR συμβάλλει σε μια πραγματική έκρηξη ασθενειών. Ωστόσο, πολλές διαταραχές εμφανίζονται σε γενετικό επίπεδο. Επομένως, η προστασία από την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία είναι σημαντική. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το EMR έχει υψηλό επίπεδο βιολογικής δραστηριότητας. Σε αυτή την περίπτωση, το αποτέλεσμα της επιρροής εξαρτάται από:

1. Η φύση της ακτινοβολίας.
2. Διάρκεια και ένταση επιρροής.

Συγκεκριμένες στιγμές επιρροής

Όλα εξαρτώνται από τον εντοπισμό. Η απορρόφηση της ακτινοβολίας μπορεί να είναι τοπική ή γενική. Παράδειγμα της δεύτερης περίπτωσης είναι η επίδραση που έχουν τα ηλεκτροφόρα καλώδια. Ένα παράδειγμα τοπικής έκθεσης είναι τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα που εκπέμπονται από ένα ψηφιακό ρολόι ή ένα κινητό τηλέφωνο. Θα πρέπει επίσης να αναφερθούν τα θερμικά αποτελέσματα. Λόγω της δόνησης των μορίων, η ενέργεια του πεδίου μετατρέπεται σε θερμότητα. Οι εκπομποί μικροκυμάτων λειτουργούν με αυτήν την αρχή και χρησιμοποιούνται για τη θέρμανση διαφόρων ουσιών. Πρέπει να σημειωθεί ότι όταν επηρεάζετε ένα άτομο, το θερμικό αποτέλεσμα είναι πάντα αρνητικό, ακόμη και επιβλαβές. Πρέπει να σημειωθεί ότι είμαστε συνεχώς εκτεθειμένοι σε ακτινοβολία. Στη δουλειά, στο σπίτι, μετακίνηση στην πόλη. Με την πάροδο του χρόνου, το αρνητικό αποτέλεσμα μόνο εντείνεται. Ως εκ τούτου, η προστασία από την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία γίνεται όλο και πιο σημαντική.

Πώς μπορείτε να προστατεύσετε τον εαυτό σας;

Αρχικά, πρέπει να ξέρεις με τι έχεις να κάνεις. Μια ειδική συσκευή για τη μέτρηση της ακτινοβολίας θα βοηθήσει σε αυτό. Θα σας επιτρέψει να αξιολογήσετε την κατάσταση ασφαλείας. Στην παραγωγή, χρησιμοποιούνται απορροφητικές σήτες για προστασία. Αλλά, δυστυχώς, δεν έχουν σχεδιαστεί για χρήση στο σπίτι. Για να ξεκινήσετε, υπάρχουν τρεις συμβουλές που μπορείτε να ακολουθήσετε:

1. Θα πρέπει να μένετε σε απόσταση ασφαλείας από τις συσκευές. Για καλώδια ρεύματος, πύργους τηλεόρασης και ραδιοφώνου, αυτό είναι τουλάχιστον 25 μέτρα. Με οθόνες CRT και τηλεοράσεις, τριάντα εκατοστά είναι αρκετά. Τα ηλεκτρονικά ρολόγια δεν πρέπει να είναι πιο κοντά από 5 εκ. Και δεν συνιστάται να φέρνετε ραδιόφωνα και κινητά τηλέφωνα πιο κοντά από 2,5 εκατοστά. Μπορείτε να επιλέξετε μια τοποθεσία χρησιμοποιώντας μια ειδική συσκευή - ένα μετρητή ροής. Η επιτρεπόμενη δόση ακτινοβολίας που καταγράφεται από αυτό δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 0,2 μT.
2. Προσπαθήστε να μειώσετε τον χρόνο που πρέπει να εκτεθείτε στην ακτινοβολία.
3. Θα πρέπει πάντα να απενεργοποιείτε τις ηλεκτρικές συσκευές όταν δεν τις χρησιμοποιείτε. Εξάλλου, ακόμη και όταν είναι ανενεργά, συνεχίζουν να εκπέμπουν EMR.

Σχετικά με τον σιωπηλό δολοφόνο

Και θα ολοκληρώσουμε το άρθρο με ένα σημαντικό, αν και μάλλον ελάχιστα γνωστό σε μεγάλους κύκλους, θέμα - ακτινοβολία. Σε όλη τη διάρκεια της ζωής, της ανάπτυξης και της ύπαρξής του, ο άνθρωπος ακτινοβολήθηκε από το φυσικό υπόβαθρο. Η φυσική ακτινοβολία μπορεί χονδρικά να χωριστεί σε εξωτερική και εσωτερική έκθεση. Το πρώτο περιλαμβάνει την κοσμική ακτινοβολία, την ηλιακή ακτινοβολία, την επίδραση του φλοιού της γης και του αέρα. Ακόμη και τα δομικά υλικά από τα οποία δημιουργούνται τα σπίτια και οι κατασκευές δημιουργούν ένα συγκεκριμένο υπόβαθρο.

Η ακτινοβολία έχει σημαντική διεισδυτική δύναμη, επομένως η διακοπή της είναι προβληματική. Έτσι, για να απομονώσετε πλήρως τις ακτίνες, πρέπει να κρυφθείτε πίσω από έναν μολύβδινο τοίχο πάχους 80 εκατοστών. Η εσωτερική ακτινοβολία εμφανίζεται όταν οι φυσικές ραδιενεργές ουσίες εισέρχονται στο σώμα μαζί με την τροφή, τον αέρα και το νερό. Το ραδόνιο, το θόριο, το ουράνιο, το θόριο, το ρουβίδιο και το ράδιο μπορούν να βρεθούν στα έγκατα της γης. Όλα αυτά απορροφώνται από τα φυτά, μπορούν να βρίσκονται στο νερό - και όταν τρώγονται, εισέρχονται στο σώμα μας.

περίληψη άλλων παρουσιάσεων

«Ηλεκτρόλυση διαλυμάτων και τήγματος» - Michael Faraday (1791 – 1867). Μην αφήνετε τον ηλεκτρολύτη να πιτσιλάει. Διαγράμματα διαδικασίας. Στόχοι μαθήματος: Οι ηλεκτρολύτες είναι πολύπλοκες ουσίες των οποίων τα τήγματα και τα διαλύματα φέρουν ηλεκτρικό ρεύμα. Γυμνάσιο GBOU Νο. 2046, Μόσχα. Το Cu2+ είναι ένας οξειδωτικός παράγοντας. Άλατα, αλκάλια, οξέα. Κανόνες ασφαλείας κατά την εργασία σε υπολογιστή. Κανόνες ασφαλείας. Η διαδικασία προσθήκης ηλεκτρονίων με ιόντα ονομάζεται αναγωγή. Κάθοδος. Ροκ θέμα: «Ηλεκτρόλυση τήγματος και διαλύματα αλάτων χωρίς οξυγόνο.

"Φυσική του μαγνητικού πεδίου" - Τοποθετώντας μια χαλύβδινη ράβδο μέσα στην ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα, παίρνουμε τον απλούστερο ηλεκτρομαγνήτη. Ας μετρήσουμε χονδρικά τον αριθμό των μαγνητισμένων καρφιών. Θεωρήστε το μαγνητικό πεδίο ενός αγωγού που έχει τη μορφή σπείρας. Μέθοδος γραμμής πεδίου. Στόχοι και στόχοι του έργου: Μια μαγνητική βελόνα βρίσκεται κοντά σε ένα ευθύ σύρμα. Πηγή μαγνητικού πεδίου.

«Ατομική Ενέργεια» - Σε τέτοια συνέδρια, επιλύονται ζητήματα που σχετίζονται με εργασίες εγκατάστασης σε πυρηνικούς σταθμούς. Ραδιενεργά απόβλητα παράγονται σχεδόν σε όλα τα στάδια του πυρηνικού κύκλου. Στο βορρά Φυσικά, η πυρηνική ενέργεια μπορεί να εγκαταλειφθεί εντελώς. Οι πυρηνικοί σταθμοί, οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί, οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί είναι ο σύγχρονος πολιτισμός. NPP Zaporozhye. Ενέργεια: «κατά».

"Φυσική του φωτός" - Επιλογή γυαλιών. Κατασκευή εικόνας σε αποκλίνοντα φακό. Τηλεσκόπιο καθρέφτη (ανακλαστήρας). Συγκλίνων φακός. Γεωμετρική οπτική. Η ευθύτητα της διάδοσης του φωτός εξηγεί το σχηματισμό σκιών. Μια ηλιακή έκλειψη εξηγείται από τη γραμμική διάδοση του φωτός. Συγκλίνοντες (α) και αποκλίνοντες (β) φακοί. Ανθρώπινο μάτι. Διάδοση του φωτός σε οδηγό φωτός ινών.

«Ηλεκτρικά φαινόμενα, βαθμός 8» - Απώθηση. Επικοινωνία. Ουσίες. Η διαδικασία μετάδοσης ηλεκτρικού φορτίου στο σώμα g. Τριβή. Ηλεκτροσκόπιο ηλεκτρόμετρο. Συσκευές. Ηλεκτρικό φορτίο. 8η τάξη Ηλεκτρικά φαινόμενα Δημοτικό εκπαιδευτικό ίδρυμα Pervomaiskaya δευτεροβάθμια εκπαίδευση Khairullina Galina Aleksandrovna. + ΔΥΟ είδη χρεώσεων -. Ηλεκτρικά φαινόμενα αρχές 17ου αιώνα. Μη αγωγοί (Διηλεκτρικά) - εβονίτης - κεχριμπαρένιο λάστιχο πορσελάνης. Από διηλεκτρικά. ΗΛΕΚΤΡΟΝ (Ελληνικά) - Κεχριμπάρι. Τα φορτία δεν εξαφανίζονται ούτε εμφανίζονται, αλλά ανακατανέμονται μόνο μεταξύ δύο σωμάτων. Μονωτές. Προσελκύουν άχυρα, χνούδι και γούνα. Τριβή. Και τα δύο σώματα είναι ηλεκτρισμένα.

"Οι δραστηριότητες του Lomonosov" - Η εκπαίδευση διεξήχθη όλο το χρόνο. : Λογοτεχνική δραστηριότητα. Ανάπτυξη των δραστηριοτήτων του Lomonosov. Ο Λομονόσοφ είναι 300 ετών. Μια νέα περίοδος στη ζωή. Ταξιδέψτε στη Μόσχα. Η σημασία της χημείας στη ζωή του Lomonosov.

Η ακτινοβολία είναι μια φυσική διαδικασία που έχει ως αποτέλεσμα τη μεταφορά ενέργειας χρησιμοποιώντας ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Η αντίστροφη διαδικασία της ακτινοβολίας ονομάζεται απορρόφηση. Ας εξετάσουμε αυτό το ζήτημα με περισσότερες λεπτομέρειες και ας δώσουμε επίσης παραδείγματα ακτινοβολίας στην καθημερινή ζωή και στη φύση.

Φυσική εμφάνισης ακτινοβολίας

Κάθε σώμα αποτελείται από άτομα, τα οποία, με τη σειρά τους, σχηματίζονται από πυρήνες, φορτισμένους θετικά, και ηλεκτρόνια, τα οποία σχηματίζουν ηλεκτρονιακά κελύφη γύρω από τους πυρήνες και είναι αρνητικά φορτισμένα. Τα άτομα είναι σχεδιασμένα με τέτοιο τρόπο ώστε να μπορούν να βρίσκονται σε διαφορετικές ενεργειακές καταστάσεις, δηλαδή να έχουν και υψηλότερη και χαμηλότερη ενέργεια. Όταν ένα άτομο έχει τη χαμηλότερη ενέργεια, μιλάμε για τη θεμελιώδη του κατάσταση· οποιαδήποτε άλλη ενεργειακή κατάσταση του ατόμου ονομάζεται διεγερμένη.

Η ύπαρξη διαφορετικών ενεργειακών καταστάσεων ενός ατόμου οφείλεται στο γεγονός ότι τα ηλεκτρόνια του μπορούν να βρίσκονται σε ορισμένα ενεργειακά επίπεδα. Όταν ένα ηλεκτρόνιο μετακινείται από ένα υψηλότερο επίπεδο σε ένα χαμηλότερο, το άτομο χάνει ενέργεια, την οποία εκπέμπει στον περιβάλλοντα χώρο με τη μορφή ενός φωτονίου, του σωματιδίου φορέα των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Αντίθετα, η μετάβαση ενός ηλεκτρονίου από ένα χαμηλότερο σε ένα υψηλότερο επίπεδο συνοδεύεται από την απορρόφηση ενός φωτονίου.

Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να μεταφερθεί ένα ηλεκτρόνιο ενός ατόμου σε υψηλότερο ενεργειακό επίπεδο, οι οποίοι περιλαμβάνουν τη μεταφορά ενέργειας. Αυτό μπορεί να είναι είτε η επίδραση της εξωτερικής ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας στο εν λόγω άτομο, είτε η μεταφορά ενέργειας σε αυτό με μηχανικά ή ηλεκτρικά μέσα. Επιπλέον, τα άτομα μπορούν να λάβουν και στη συνέχεια να απελευθερώσουν ενέργεια μέσω χημικών αντιδράσεων.

Ηλεκτρομαγνητικό φάσμα

Πριν προχωρήσουμε σε παραδείγματα ακτινοβολίας στη φυσική, θα πρέπει να σημειωθεί ότι κάθε άτομο εκπέμπει ορισμένα μέρη ενέργειας. Αυτό συμβαίνει επειδή οι καταστάσεις στις οποίες ένα ηλεκτρόνιο μπορεί να βρίσκεται σε ένα άτομο δεν είναι αυθαίρετες, αλλά αυστηρά καθορισμένες. Κατά συνέπεια, η μετάβαση μεταξύ αυτών των καταστάσεων συνοδεύεται από την εκπομπή ορισμένης ποσότητας ενέργειας.

Είναι γνωστό από την ατομική φυσική ότι τα φωτόνια που δημιουργούνται ως αποτέλεσμα ηλεκτρονικών μεταπτώσεων σε ένα άτομο έχουν ενέργεια που είναι ευθέως ανάλογη με τη συχνότητα ταλάντωσής τους και αντιστρόφως ανάλογη με το μήκος κύματος (ένα φωτόνιο είναι ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα, το οποίο χαρακτηρίζεται από ταχύτητα διάδοσης, μήκος και συχνότητα). Δεδομένου ότι ένα άτομο μιας ουσίας μπορεί να εκπέμπει μόνο ένα συγκεκριμένο σύνολο ενεργειών, αυτό σημαίνει ότι τα μήκη κύματος των εκπεμπόμενων φωτονίων είναι επίσης συγκεκριμένα. Το σύνολο όλων αυτών των μηκών ονομάζεται ηλεκτρομαγνητικό φάσμα.

Εάν το μήκος κύματος ενός φωτονίου κυμαίνεται μεταξύ 390 nm και 750 nm, τότε μιλάμε για ορατό φως, αφού ένα άτομο μπορεί να το αντιληφθεί με τα μάτια του· εάν το μήκος κύματος είναι μικρότερο από 390 nm, τότε τέτοια ηλεκτρομαγνητικά κύματα έχουν υψηλή ενέργεια και είναι που ονομάζεται υπεριώδης ακτινοβολία, ακτίνες Χ ή ακτινοβολία γάμμα. Για μήκη μεγαλύτερα από 750 nm, τα φωτόνια έχουν χαμηλή ενέργεια και ονομάζονται υπέρυθρη, μικρο- ή ραδιοακτινοβολία.

Θερμική ακτινοβολία σωμάτων

Κάθε σώμα που έχει κάποια θερμοκρασία διαφορετική από το απόλυτο μηδέν εκπέμπει ενέργεια, στην περίπτωση αυτή μιλάμε για θερμική ή θερμοκρασιακή ακτινοβολία. Σε αυτή την περίπτωση, η θερμοκρασία καθορίζει τόσο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα της θερμικής ακτινοβολίας όσο και την ποσότητα ενέργειας που εκπέμπεται από το σώμα. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο περισσότερη ενέργεια εκπέμπει το σώμα στον περιβάλλοντα χώρο και τόσο περισσότερο το ηλεκτρομαγνητικό του φάσμα μετατοπίζεται στην περιοχή υψηλής συχνότητας. Οι διαδικασίες θερμικής ακτινοβολίας περιγράφονται από τους νόμους Stefan-Boltzmann, Planck και Wien.

Παραδείγματα ακτινοβολίας στην καθημερινή ζωή

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, απολύτως οποιοδήποτε σώμα εκπέμπει ενέργεια με τη μορφή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, αλλά αυτή η διαδικασία δεν μπορεί πάντα να φανεί με γυμνό μάτι, καθώς οι θερμοκρασίες των σωμάτων γύρω μας είναι συνήθως πολύ χαμηλές, επομένως το φάσμα τους βρίσκεται σε χαμηλό περιοχή συχνότητας αόρατη στον άνθρωπο.

Ένα εντυπωσιακό παράδειγμα ακτινοβολίας στο ορατό εύρος είναι ένας ηλεκτρικός λαμπτήρας πυρακτώσεως. Περνώντας κατά μήκος μιας σπείρας, το ηλεκτρικό ρεύμα θερμαίνει το νήμα βολφραμίου στους 3000 K. Μια τέτοια υψηλή θερμοκρασία οδηγεί στο γεγονός ότι το νήμα αρχίζει να εκπέμπει ηλεκτρομαγνητικά κύματα, το μέγιστο των οποίων πέφτει στο τμήμα μεγάλου μήκους κύματος του ορατού φάσματος.

Ένα άλλο παράδειγμα ακτινοβολίας στην καθημερινή ζωή είναι ένας φούρνος μικροκυμάτων, ο οποίος εκπέμπει μικροκύματα που είναι αόρατα στο ανθρώπινο μάτι. Αυτά τα κύματα απορροφώνται από αντικείμενα που περιέχουν νερό, αυξάνοντας έτσι την κινητική τους ενέργεια και, κατά συνέπεια, τη θερμοκρασία.

Τέλος, ένα παράδειγμα ακτινοβολίας στο υπέρυθρο φάσμα στην καθημερινή ζωή είναι το ψυγείο μιας μπαταρίας θέρμανσης. Δεν βλέπουμε την ακτινοβολία του, αλλά νιώθουμε αυτή τη ζεστασιά.

Φυσικά αντικείμενα που εκπέμπουν

Ίσως το πιο εντυπωσιακό παράδειγμα ακτινοβολίας στη φύση είναι το αστέρι μας - ο Ήλιος. Η θερμοκρασία στην επιφάνεια του Ήλιου είναι περίπου επομένως η μέγιστη ακτινοβολία του εμφανίζεται σε μήκος κύματος 475 nm, δηλαδή βρίσκεται εντός του ορατού φάσματος.

Ο ήλιος θερμαίνει τους πλανήτες γύρω του και τους δορυφόρους τους, οι οποίοι επίσης αρχίζουν να λάμπουν. Εδώ είναι απαραίτητο να γίνει διάκριση μεταξύ ανακλώμενου φωτός και θερμικής ακτινοβολίας. Έτσι, η Γη μας μπορεί να φαίνεται από το διάστημα με τη μορφή μπλε μπάλας ακριβώς λόγω του ανακλώμενου ηλιακού φωτός. Αν μιλάμε για τη θερμική ακτινοβολία του πλανήτη, τότε εμφανίζεται επίσης, αλλά βρίσκεται στην περιοχή του φάσματος μικροκυμάτων (περίπου 10 μικρά).

Εκτός από το ανακλώμενο φως, είναι ενδιαφέρον να δώσουμε ένα άλλο παράδειγμα ακτινοβολίας στη φύση, που σχετίζεται με τους γρύλους. Το ορατό φως που εκπέμπουν δεν έχει καμία σχέση με τη θερμική ακτινοβολία και είναι το αποτέλεσμα μιας χημικής αντίδρασης μεταξύ του ατμοσφαιρικού οξυγόνου και της λουσιφερίνης (μια ουσία που βρίσκεται στα κύτταρα των εντόμων). Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται βιοφωταύγεια.