Radyasyon, elektromanyetik dalgalar kullanılarak enerjinin aktarılmasıyla sonuçlanan fiziksel bir süreçtir. Radyasyonun ters işlemine emilim denir. Bu konuyu daha detaylı ele alalım ve ayrıca günlük yaşamda ve doğadaki radyasyona örnekler verelim.
Radyasyonun oluşum fiziği
Herhangi bir cisim, pozitif yüklü çekirdeklerden ve çekirdeklerin etrafında elektron kabukları oluşturan ve negatif yüklü elektronlardan oluşan atomlardan oluşur. Atomlar farklı enerji durumlarında olabilecek, yani hem yüksek hem de düşük enerjiye sahip olabilecek şekilde tasarlanmıştır. Bir atom en düşük enerjiye sahip olduğunda onun temel durumundan söz ederiz; atomun diğer herhangi bir enerji durumuna heyecanlı denir.
Bir atomun farklı enerji durumlarının varlığı, elektronlarının belirli enerji seviyelerinde bulunabilmesinden kaynaklanmaktadır. Bir elektron daha yüksek bir seviyeden daha düşük bir seviyeye hareket ettiğinde atom, elektromanyetik dalgaların taşıyıcı parçacığı olan foton şeklinde çevredeki boşluğa yaydığı enerjiyi kaybeder. Tam tersine, bir elektronun daha düşük bir seviyeden daha yüksek bir seviyeye geçişine bir fotonun soğurulması eşlik eder.
Bir atomun elektronunu daha yüksek bir enerji düzeyine aktarmanın, enerji aktarımını içeren birkaç yolu vardır. Bu, harici elektromanyetik radyasyonun söz konusu atom üzerindeki etkisi veya enerjinin ona mekanik veya elektriksel yollarla aktarılması olabilir. Ayrıca atomlar kimyasal reaksiyonlar yoluyla enerji alıp daha sonra serbest bırakabilirler.
Elektromanyetik spektrum
Fizikteki radyasyon örneklerine geçmeden önce her atomun belli oranda enerji yaydığını belirtmekte yarar var. Bunun nedeni, bir elektronun bir atomda bulunabileceği durumların keyfi değil, kesin olarak tanımlanmış olmasıdır. Buna göre bu durumlar arasındaki geçişe belirli miktarda enerjinin emisyonu eşlik eder.
Atom fiziğinden, bir atomdaki elektronik geçişler sonucu oluşan fotonların, salınım frekanslarıyla doğru orantılı ve dalga boyuyla ters orantılı enerjiye sahip olduğu bilinmektedir (foton, yayılma hızı, uzunluğu ile karakterize edilen bir elektromanyetik dalgadır). ve frekans). Bir maddenin atomu yalnızca belirli bir enerji kümesini yayabildiğinden, bu, yayılan fotonların dalga boylarının da belirli olduğu anlamına gelir. Bu uzunlukların tümüne elektromanyetik spektrum denir.
Bir fotonun dalga boyu 390 nm ile 750 nm arasındaysa, kişi bunu kendi gözleriyle algılayabileceği için görünür ışıktan bahsederiz; dalga boyu 390 nm'den azsa bu tür elektromanyetik dalgalar yüksek enerjiye sahiptir ve ultraviyole, x-ışını veya gama radyasyonu denir. 750 nm'den daha büyük uzunluklar için fotonlar düşük enerjiye sahiptir ve kızılötesi, mikro veya radyo radyasyonu olarak adlandırılır.
Vücutların termal radyasyonu
Mutlak sıfırdan farklı bir sıcaklığa sahip herhangi bir cisim enerji yayar; bu durumda termal veya sıcaklık radyasyonundan bahsediyoruz. Bu durumda sıcaklık, hem termal radyasyonun elektromanyetik spektrumunu hem de vücut tarafından yayılan enerji miktarını belirler. Sıcaklık ne kadar yüksek olursa, vücut çevredeki alana o kadar fazla enerji yayar ve elektromanyetik spektrumu o kadar yüksek frekans bölgesine kayar. Termal radyasyon süreçleri Stefan-Boltzmann, Planck ve Wien yasalarıyla tanımlanır.
Günlük hayatta radyasyon örnekleri
Yukarıda söylendiği gibi, kesinlikle herhangi bir cisim elektromanyetik dalgalar şeklinde enerji yayar, ancak bu süreç her zaman çıplak gözle görülemez, çünkü etrafımızdaki cisimlerin sıcaklıkları genellikle çok düşüktür, bu nedenle spektrumları düşük bir seviyededir. insanların göremediği frekans bölgesi.
Görünür aralıktaki radyasyonun çarpıcı bir örneği elektrikli akkor lambadır. Bir spiral boyunca geçen elektrik akımı, tungsten filamanı 3000 K'ye ısıtır. Bu kadar yüksek bir sıcaklık, filamanın, maksimumu görünür spektrumun uzun dalga boyu kısmına düşen elektromanyetik dalgalar yaymaya başlamasına neden olur.
Günlük yaşamdaki radyasyonun bir başka örneği, insan gözünün göremediği mikrodalgalar yayan bir mikrodalga fırındır. Bu dalgalar su içeren nesneler tarafından emilir, böylece kinetik enerjileri ve dolayısıyla sıcaklıkları artar.
Son olarak, günlük yaşamdaki kızılötesi aralıktaki radyasyona bir örnek, bir ısıtma pilinin radyatörüdür. Radyasyonunu görmüyoruz ama bu sıcaklığı hissediyoruz.
Doğal ışık yayan nesneler
Belki de doğadaki radyasyonun en çarpıcı örneği yıldızımız Güneş'tir. Güneş'in yüzeyindeki sıcaklık yaklaşık olarak bu nedenle maksimum radyasyonu 475 nm dalga boyunda meydana gelir, yani görünür spektrum içinde yer alır.
Güneş etrafındaki gezegenleri ve uydularını ısıtır ve onlar da parlamaya başlar. Burada yansıyan ışık ile termal radyasyon arasında ayrım yapmak gerekir. Böylece Dünyamız, tam olarak yansıyan güneş ışığı nedeniyle uzaydan mavi bir top şeklinde görülebilmektedir. Gezegenin termal radyasyonundan bahsedersek, o zaman da meydana gelir, ancak mikrodalga spektrumu bölgesinde (yaklaşık 10 mikron) bulunur.
Yansıyan ışığın yanı sıra, cırcır böcekleriyle ilişkilendirilen doğadaki radyasyona başka bir örnek vermek ilginçtir. Yaydıkları görünür ışığın termal radyasyonla hiçbir ilgisi yoktur ve atmosferik oksijen ile lusiferin (böcek hücrelerinde bulunan bir madde) arasındaki kimyasal reaksiyonun sonucudur. Bu olaya biyolüminesans denir.
İyonlaştırıcı radyasyon (bundan sonra IR olarak anılacaktır), madde ile etkileşimi atomların ve moleküllerin iyonlaşmasına yol açan radyasyondur; bu etkileşim atomun uyarılmasına ve bireysel elektronların (negatif yüklü parçacıklar) atom kabuklarından ayrılmasına yol açar. Sonuç olarak, bir veya daha fazla elektrondan yoksun kalan atom, pozitif yüklü bir iyona dönüşür - birincil iyonlaşma meydana gelir. II, elektromanyetik radyasyonu (gama radyasyonu) ve yüklü ve nötr parçacıkların akışlarını - parçacık radyasyonunu (alfa radyasyonu, beta radyasyonu ve nötron radyasyonu) içerir.
Alfa radyasyonu korpüsküler radyasyonu ifade eder. Bu, uranyum, radyum ve toryum gibi ağır elementlerin atomlarının bozunmasından kaynaklanan ağır pozitif yüklü alfa parçacıklarının (helyum atomlarının çekirdekleri) akışıdır. Parçacıklar ağır olduğundan, bir maddedeki alfa parçacıklarının aralığı (yani iyonlaşmayı ürettikleri yol) çok kısadır: biyolojik ortamda milimetrenin yüzde biri, havada 2,5-8 cm. Böylece normal bir kağıt parçası veya derinin dış ölü tabakası bu parçacıkları hapsedebilir.
Ancak alfa parçacıkları yayan maddeler uzun ömürlüdür. Bu tür maddelerin vücuda besinlerle, havayla veya yaralar yoluyla girmesi sonucu, kan yoluyla tüm vücutta taşınır, metabolizmadan ve vücudun korunmasından sorumlu organlarda (örneğin dalak veya lenf düğümleri) birikerek, vücudun iç ışınlanmasına neden olur. Vücudun bu tür dahili ışınlanması tehlikesi yüksektir, çünkü bu alfa parçacıkları çok fazla sayıda iyon oluşturur (dokulardaki 1 mikronluk yol başına birkaç bin iyon çiftine kadar). İyonlaşma ise maddede, özellikle canlı dokuda meydana gelen kimyasal reaksiyonların bir dizi özelliğini belirler (güçlü oksitleyici maddelerin oluşumu, serbest hidrojen ve oksijen vb.).
Beta radyasyonu(beta ışınları veya beta parçacıkları akışı) aynı zamanda parçacık tipi radyasyona da atıfta bulunur. Bu, belirli atomların çekirdeklerinin radyoaktif beta bozunması sırasında yayılan bir elektron (β-radyasyonu veya çoğu zaman sadece β-radyasyonu) veya pozitron (β+ radyasyonu) akışıdır. Çekirdekte sırasıyla bir nötron protona veya proton nötrona dönüştüğünde elektronlar veya pozitronlar üretilir.
Elektronlar alfa parçacıklarından çok daha küçüktür ve bir maddenin (gövdenin) 10-15 santimetre derinliğine nüfuz edebilir (alfa parçacıkları için bkz. milimetrenin yüzde biri). Beta radyasyonu maddenin içinden geçerken atomlarının elektronları ve çekirdekleri ile etkileşime girerek enerjisini buna harcar ve hareketi tamamen durana kadar yavaşlatır. Bu özelliklerinden dolayı beta radyasyonundan korunmak için uygun kalınlıkta organik cam ekrana sahip olmak yeterlidir. Beta radyasyonunun tıpta yüzeysel, interstisyel ve intrakaviter radyasyon terapisi için kullanımı da aynı özelliklere dayanmaktadır.
Nötron radyasyonu- başka bir tür korpüsküler radyasyon türü. Nötron radyasyonu, nötronların (elektrik yükü olmayan temel parçacıklar) akışıdır. Nötronların iyonlaştırıcı etkisi yoktur ancak maddenin çekirdeğindeki elastik ve elastik olmayan saçılma nedeniyle çok önemli bir iyonlaştırıcı etki oluşur.
Nötronlar tarafından ışınlanan maddeler radyoaktif özellikler kazanabilir, yani indüklenmiş radyoaktiviteyi alabilir. Nötron radyasyonu, parçacık hızlandırıcıların çalışması sırasında, nükleer reaktörlerde, endüstriyel ve laboratuvar tesislerinde, nükleer patlamalar vb. Sırasında üretilir. Nötron radyasyonu en büyük nüfuz etme kabiliyetine sahiptir. Nötron radyasyonuna karşı koruma için en iyi malzemeler hidrojen içeren malzemelerdir.
Gama ışınları ve x-ışınları elektromanyetik radyasyona aittir.
Bu iki radyasyon türü arasındaki temel fark, bunların oluşma mekanizmasında yatmaktadır. X-ışını radyasyonu nükleer olmayan kökenlidir, gama radyasyonu nükleer bozunmanın bir ürünüdür.
X-ışını radyasyonu 1895 yılında fizikçi Roentgen tarafından keşfedildi. Bu, değişen derecelerde de olsa tüm maddelere nüfuz edebilen görünmez radyasyondur. Dalga boyu 10-12'den 10-7'ye kadar olan elektromanyetik radyasyondur. X-ışınlarının kaynağı bir X-ışını tüpü, bazı radyonüklidler (örneğin beta yayıcılar), hızlandırıcılar ve elektron depolama cihazlarıdır (senkrotron radyasyonu).
X-ışını tüpünde iki elektrot bulunur: katot ve anot (sırasıyla negatif ve pozitif elektrotlar). Katot ısıtıldığında elektron emisyonu meydana gelir (bir katı veya sıvının yüzeyinden elektron emisyonu olgusu). Katottan kaçan elektronlar elektrik alanı tarafından hızlandırılır ve anot yüzeyine çarparak burada keskin bir şekilde yavaşlayarak X-ışını radyasyonuna neden olurlar. Görünür ışık gibi, X ışınları da fotoğraf filminin siyaha dönmesine neden olur. Bu, tıp için temel olan özelliklerinden biridir - radyasyona nüfuz etmesi ve dolayısıyla hastanın onun yardımıyla aydınlatılabilmesi ve Farklı yoğunluktaki dokular X ışınlarını farklı şekilde emer; iç organların birçok hastalığını çok erken bir aşamada teşhis edebiliriz.
Gama radyasyonu intranükleer kökenlidir. Radyoaktif çekirdeklerin bozunması, çekirdeğin uyarılmış durumdan temel duruma geçişi, hızlı yüklü parçacıkların madde ile etkileşimi, elektron-pozitron çiftlerinin yok olması vb. sırasında meydana gelir.
Gama radyasyonunun yüksek nüfuz etme gücü, kısa dalga boyuyla açıklanmaktadır. Gama radyasyonunun akışını zayıflatmak için önemli kütle numarasına sahip maddeler (kurşun, tungsten, uranyum vb.) ve her türlü yüksek yoğunluklu bileşimler (metal dolgulu çeşitli betonlar) kullanılır.
Daha önce insanlar anlamadıklarını açıklamak için çeşitli fantastik şeyler icat ettiler - mitler, tanrılar, din, büyülü yaratıklar. Ve hala çok sayıda insan bu batıl inançlara inansa da artık her şeyin bir açıklaması olduğunu biliyoruz. En ilginç, gizemli ve şaşırtıcı konulardan biri radyasyondur. Nedir? Ne tür türleri var? Fizikte radyasyon nedir? Nasıl emilir? Radyasyondan korunmak mümkün mü?
Genel bilgi
Böylece, aşağıdaki radyasyon türleri ayırt edilir: ortamın dalga hareketi, parçacık ve elektromanyetik. En çok dikkat ikincisine verilecektir. Ortamın dalga hareketine gelince, bunun belirli bir nesnenin mekanik hareketi sonucu ortaya çıktığını ve ortamın art arda seyrelmesine veya sıkışmasına neden olduğunu söyleyebiliriz. Örnekler arasında infrasound veya ultrason yer alır. Korpüsküler radyasyon, çekirdeklerin doğal ve yapay bozunmasının eşlik ettiği elektronlar, pozitronlar, protonlar, nötronlar, alfa gibi atomik parçacıkların akışıdır. Şimdilik bu ikisinden bahsedelim.
Etkilemek
Güneş radyasyonunu ele alalım. Bu güçlü bir iyileştirici ve önleyici faktördür. Işığın katılımıyla meydana gelen eşlik eden fizyolojik ve biyokimyasal reaksiyonlar kümesine fotobiyolojik süreçler denir. Biyolojik olarak önemli bileşiklerin sentezinde yer alırlar, uzayda (görme) bilgi ve yönelim elde etmeye hizmet ederler ve ayrıca zararlı mutasyonların ortaya çıkması, vitaminlerin, enzimlerin, proteinlerin yok edilmesi gibi zararlı sonuçlara da neden olabilirler.
Elektromanyetik radyasyon hakkında
Gelecekte makale yalnızca ona ayrılacaktır. Radyasyon fizikte ne işe yarar, bizi nasıl etkiler? EMR, yüklü moleküller, atomlar ve parçacıklar tarafından yayılan elektromanyetik dalgalardır. Büyük kaynaklar antenler veya diğer yayılan sistemler olabilir. Kaynaklarla birlikte radyasyonun dalga boyu (salınım frekansı) belirleyici öneme sahiptir. Dolayısıyla bu parametrelere bağlı olarak gama, x-ışını ve optik radyasyon ayırt edilir. İkincisi bir dizi başka alt türe ayrılmıştır. Yani bu kızılötesi, ultraviyole, radyo radyasyonu ve ışıktır. Aralık 10-13'e kadardır. Gama radyasyonu uyarılmış atom çekirdekleri tarafından üretilir. X-ışınları, hızlandırılmış elektronların yavaşlatılmasıyla elde edilebildiği gibi, serbest olmayan seviyelerden geçişleriyle de elde edilebilir. Radyo dalgaları, alternatif elektrik akımlarını yayılan sistemlerin (örneğin antenler) iletkenleri boyunca hareket ettirirken iz bırakır.
Ultraviyole radyasyon hakkında
Biyolojik olarak UV ışınları en aktif olanlardır. Deriyle temas etmeleri halinde doku ve hücresel proteinlerde lokal değişikliklere neden olabilirler. Ayrıca cilt reseptörleri üzerindeki etkisi de kaydedilir. Refleks olarak tüm organizmayı etkiler. Fizyolojik fonksiyonların spesifik olmayan bir uyarıcısı olduğundan vücudun bağışıklık sisteminin yanı sıra mineral, protein, karbonhidrat ve yağ metabolizması üzerinde de faydalı bir etkiye sahiptir. Bütün bunlar, güneş radyasyonunun genel sağlığı iyileştirici, tonik ve önleyici etkisi şeklinde kendini gösterir. Belirli bir dalga aralığının sahip olduğu bazı spesifik özelliklerden bahsetmeye değer. Böylece radyasyonun 320 ila 400 nanometre uzunluğa sahip bir kişi üzerindeki etkisi eritem bronzlaşma etkisine katkıda bulunur. 275 ila 320 nm aralığında zayıf bakteri yok edici ve antiraşitik etkiler kaydedilmiştir. Ancak 180 ila 275 nm arasındaki ultraviyole radyasyon biyolojik dokuya zarar verir. Bu nedenle dikkatli olunmalıdır. Uzun süreli doğrudan güneş radyasyonu, güvenli spektrumda bile, ciltte şişme ile birlikte ciddi eritemlere ve sağlıkta önemli bir bozulmaya neden olabilir. Cilt kanserine yakalanma olasılığını artıracak kadar.
Güneş ışığına reaksiyon
Öncelikle kızılötesi radyasyondan bahsetmek gerekiyor. Işınların cilt tarafından emilme derecesine bağlı olarak vücut üzerinde termal bir etkisi vardır. Etkisini anlatmak için “yanmak” kelimesi kullanılır. Görünür spektrum görsel analizörü ve merkezi sinir sisteminin işlevsel durumunu etkiler. Ve merkezi sinir sistemi yoluyla tüm insan sistemlerine ve organlarına. Sadece aydınlatma derecesinden değil, aynı zamanda güneş ışığının renk aralığından, yani radyasyonun tüm spektrumundan da etkilendiğimizi belirtmek gerekir. Dolayısıyla renk algısı dalga boyuna bağlıdır ve çeşitli vücut sistemlerinin işleyişinin yanı sıra duygusal aktivitemizi de etkiler.
Kırmızı renk ruhu heyecanlandırır, duyguları güçlendirir ve sıcaklık hissi verir. Ancak hızla yorulur, kas gerginliğine, nefes almanın artmasına ve kan basıncının artmasına katkıda bulunur. Turuncu, refah ve neşe duygusunu uyandırırken, sarı, ruh halini yükseltir ve sinir sistemini ve görüşü canlandırır. Yeşil sakinleştiricidir, uykusuzluk ve yorgunluk sırasında faydalıdır ve vücudun genel tonunu iyileştirir. Menekşe renginin ruh üzerinde rahatlatıcı bir etkisi vardır. Mavi sinir sistemini sakinleştirir ve kasları formda tutar.
Küçük bir geri çekilme
Neden fizikte radyasyonun ne olduğunu düşünürken çoğunlukla EMR'den bahsediyoruz? Gerçek şu ki, konu ele alındığında çoğu durumda kastedilen tam olarak budur. Ortamın aynı parçacık radyasyonu ve dalga hareketi, ölçek olarak daha küçük bir büyüklük sırasıdır ve bilinmektedir. Çoğu zaman, radyasyon türleri hakkında konuştuklarında, yalnızca EMR'nin bölündüğü şeyleri kastediyorlar ki bu temelde yanlıştır. Sonuçta fizikte radyasyonun ne olduğundan bahsederken tüm yönlerine dikkat etmek gerekir. Ancak aynı zamanda en önemli noktalara da vurgu yapılıyor.
Radyasyon kaynakları hakkında
Elektromanyetik radyasyonu dikkate almaya devam ediyoruz. Bir elektrik veya manyetik alan bozulduğunda ortaya çıkan dalgaları temsil ettiğini biliyoruz. Bu süreç modern fizik tarafından dalga-parçacık ikiliği teorisi açısından yorumlanmaktadır. Böylece EMR'nin minimum kısmının kuantum olduğu kabul edilmektedir. Ancak aynı zamanda ana özelliklerin bağlı olduğu frekans-dalga özelliklerine de sahip olduğuna inanılmaktadır. Kaynakları sınıflandırma yeteneğini geliştirmek için EMR frekanslarının farklı emisyon spektrumları ayırt edilir. Yani bu:
- Sert radyasyon (iyonize);
- Optik (gözle görülebilir);
- Termal (diğer adıyla kızılötesi);
- Radyo frekansı.
Bunlardan bazıları zaten dikkate alındı. Her radyasyon spektrumunun kendine has özellikleri vardır.
Kaynakların niteliği
Kökenlerine bağlı olarak elektromanyetik dalgalar iki durumda ortaya çıkabilir:
- Yapay kökenli bir rahatsızlık olduğunda.
- Doğal bir kaynaktan gelen radyasyonun kaydı.
İlk olanlar hakkında neler söyleyebilirsiniz? Yapay kaynaklar çoğunlukla çeşitli elektrikli cihazların ve mekanizmaların çalışması sonucu ortaya çıkan bir yan etkiyi temsil eder. Doğal kökenli radyasyon, Dünyanın manyetik alanını, gezegenin atmosferindeki elektriksel süreçleri ve güneşin derinliklerinde nükleer füzyonu üretir. Elektromanyetik alan kuvvetinin derecesi, kaynağın güç seviyesine bağlıdır. Geleneksel olarak kaydedilen radyasyon düşük seviyeli ve yüksek seviyeli olarak ikiye ayrılır. İlk olanlar şunları içerir:
- CRT ekranla donatılmış hemen hemen tüm cihazlar (bilgisayar gibi).
- İklim kontrol sistemlerinden ütülere kadar çeşitli ev aletleri;
- Çeşitli nesnelere elektrik beslemesi sağlayan mühendislik sistemleri. Örnekler arasında güç kabloları, prizler ve elektrik sayaçları bulunur.
Yüksek seviyeli elektromanyetik radyasyon şu şekilde üretilir:
- Güç hatları.
- Tüm elektrikli ulaşım ve altyapısı.
- Radyo ve televizyon kulelerinin yanı sıra mobil ve mobil iletişim istasyonları.
- Elektromekanik enerji santrallerini kullanan asansörler ve diğer kaldırma ekipmanları.
- Ağ voltajı dönüştürme cihazları (bir dağıtım trafo merkezinden veya transformatörden yayılan dalgalar).
Ayrıca tıpta kullanılan ve sert radyasyon yayan özel ekipmanlar da bulunmaktadır. Örnekler arasında MRI, X-ışını makineleri ve benzerleri yer alır.
Elektromanyetik radyasyonun insanlar üzerindeki etkisi
Çok sayıda çalışma sırasında bilim adamları, EMR'ye uzun süreli maruz kalmanın gerçek bir hastalık patlamasına katkıda bulunduğu üzücü sonucuna vardılar. Ancak genetik düzeyde birçok bozukluk ortaya çıkar. Bu nedenle elektromanyetik radyasyona karşı korunma önemlidir. Bunun nedeni EMR'nin yüksek düzeyde biyolojik aktiviteye sahip olmasıdır. Bu durumda etkinin sonucu şunlara bağlıdır:
- Radyasyonun doğası.
- Etkinin süresi ve yoğunluğu.
Belirli etki anları
Her şey yerelleştirmeye bağlıdır. Radyasyonun soğurulması yerel veya genel olabilir. İkinci duruma bir örnek, elektrik hatlarının yarattığı etkidir. Yerel maruziyete bir örnek, dijital saat veya cep telefonunun yaydığı elektromanyetik dalgalardır. Termal etkilerden de bahsetmek gerekir. Moleküllerin titreşimi nedeniyle alan enerjisi ısıya dönüşür. Mikrodalga yayıcılar bu prensiple çalışır ve çeşitli maddeleri ısıtmak için kullanılır. Bir kişiyi etkilediğinde termal etkinin her zaman olumsuz, hatta zararlı olduğu unutulmamalıdır. Sürekli radyasyona maruz kaldığımızı belirtmek gerekir. İş yerinde, evde, şehirde dolaşırken. Zamanla olumsuz etki yalnızca yoğunlaşır. Bu nedenle elektromanyetik radyasyona karşı koruma giderek önem kazanmaktadır.
Kendini nasıl koruyabilirsin?
Başlangıçta neyle karşı karşıya olduğunuzu bilmeniz gerekir. Radyasyonu ölçmek için özel bir cihaz bu konuda yardımcı olacaktır. Güvenlik durumunu değerlendirmenize olanak tanır. Üretimde koruma amacıyla emici perdeler kullanılmaktadır. Ancak ne yazık ki evde kullanılmak üzere tasarlanmamışlardır. Başlamak için izleyebileceğiniz üç ipucu:
- Cihazlardan güvenli bir mesafede durmalısınız. Enerji hatları, televizyon ve radyo kuleleri için bu en az 25 metredir. CRT monitörler ve televizyonlarda otuz santimetre yeterlidir. Elektronik saatler 5 cm'den daha yakın tutulmamalı, radyo ve cep telefonlarının ise 2,5 cm'den daha yakına getirilmesi önerilmez. Özel bir cihaz (akı ölçer) kullanarak bir konum seçebilirsiniz. Kaydedilen izin verilen radyasyon dozu 0,2 µT'yi geçmemelidir.
- Radyasyona maruz kalmanız gereken süreyi azaltmaya çalışın.
- Elektrikli aletleri kullanmadığınız zamanlarda mutlaka kapatmalısınız. Sonuçta, aktif değilken bile EMR yaymaya devam ediyorlar.
Sessiz katil hakkında
Ve makaleyi geniş çevrelerde oldukça az bilinmesine rağmen önemli bir konu olan radyasyonla bitireceğiz. İnsan, yaşamı, gelişimi ve varoluşu boyunca doğal arka plandan etkilenmiştir. Doğal radyasyon kabaca dış ve iç maruz kalma olarak ikiye ayrılabilir. Birincisi kozmik radyasyonu, güneş radyasyonunu, yer kabuğunun ve havanın etkisini içerir. Evlerin ve yapıların oluşturulduğu yapı malzemeleri bile belli bir arka plan oluşturuyor.
Radyasyonun önemli bir nüfuz gücü vardır, bu nedenle onu durdurmak sorunludur. Yani ışınları tamamen izole etmek için 80 santimetre kalınlığındaki kurşun duvarın arkasına saklanmanız gerekiyor. İç radyasyon, doğal radyoaktif maddelerin yiyecek, hava ve suyla birlikte vücuda girmesiyle oluşur. Radon, toron, uranyum, toryum, rubidyum ve radyum dünyanın bağırsaklarında bulunabilir. Hepsi bitkiler tarafından emilir, suda bulunabilir ve yenildiğinde vücudumuza girerler.
Radyasyon, en genel haliyle, dalgaların ortaya çıkması ve yayılması, alan bozulmasına yol açması olarak düşünülebilir. Enerjinin yayılması elektromanyetik, iyonlaştırıcı, yerçekimi ve Hawking radyasyonu şeklinde ifade edilir. Elektromanyetik dalgalar elektromanyetik alanın bozulmasıdır. Bunlar radyo dalgası, kızılötesi (termal radyasyon), terahertz, ultraviyole, x-ışını ve görünürdür (optik). Elektromanyetik dalga her ortamda yayılma özelliğine sahiptir. Elektromanyetik radyasyonun özellikleri frekans, polarizasyon ve uzunluktur. Kuantum elektrodinamiği bilimi, elektromanyetik radyasyonun doğasını en profesyonel ve derinlemesine inceler. Çeşitli bilgi alanlarında yaygın olarak kullanılan bir dizi teorinin doğrulanmasını mümkün kıldı. Elektromanyetik dalgaların özellikleri: üç vektörün karşılıklı dikliği - dalga, elektrik alanı ve manyetik alan kuvveti; dalgalar eninedir ve içlerindeki gerilim vektörleri yayılma yönüne dik olarak salınır.
Termal radyasyon, vücudun iç enerjisinden dolayı ortaya çıkar. Termal radyasyon, maksimumu vücut sıcaklığına karşılık gelen sürekli bir spektrumun radyasyonudur. Radyasyon ve madde termodinamik ise radyasyon dengededir. Bu Planck yasasıyla açıklanmaktadır. Ancak pratikte termodinamik denge gözlenmez. Böylece, daha sıcak bir cisim soğuma eğilimindeyken, daha soğuk bir cisim tam tersine ısınma eğilimindedir. Bu etkileşim Kirchhoff yasasında tanımlanır. Dolayısıyla bedenlerin emme kapasitesi ve yansıtma kapasitesi vardır. İyonlaştırıcı radyasyon, maddeyi iyonize etme yeteneğine sahip mikropartiküller ve alanlardır. Buna aşağıdakiler dahildir: X ışınları ve alfa, beta ve gama ışınları içeren radyoaktif radyasyon. Bu durumda X-ışını radyasyonu ve gama ışınları kısa dalga boyundadır. Ve beta ve alfa parçacıkları parçacık akışlarıdır. İyonlaşmanın doğal ve yapay kaynakları vardır. Doğada bunlar şunlardır: radyonüklidlerin bozunması, uzay ışınları, Güneş'teki termonükleer reaksiyon. Yapay olanlar: X-ışını makinesinden gelen radyasyon, nükleer reaktörler ve yapay radyonüklidlerdir. Günlük yaşamda özel sensörler ve radyoaktif radyasyon dozimetreleri kullanılır. Tanınmış Geiger Sayacı yalnızca gama ışınlarını doğru bir şekilde tanımlama yeteneğine sahiptir. Bilimde, ışınları enerjiye göre mükemmel şekilde ayıran sintilatörler kullanılır.
Yerçekimi radyasyonu, uzay-zaman alanının ışık hızında bozulduğu radyasyon olarak kabul edilir. Genel göreliliğe göre yerçekimi radyasyonu Einstein'ın denklemlerinden kaynaklanır. Karakteristik olan şey, ivmeli bir hızla hareket eden her maddenin yerçekiminin doğasında olmasıdır. Ancak yerçekimsel bir dalgaya ancak büyük bir kütle yayarak daha büyük bir genlik kazandırılabilir. Tipik olarak yerçekimi dalgaları çok zayıftır. Bunları kaydedebilen bir cihaz bir dedektördür. Hawking radyasyonu, parçacıkların bir kara delik tarafından yayılmasına ilişkin varsayımsal bir olasılıktır. Kuantum fiziği bu süreçleri inceliyor. Bu teoriye göre bir kara delik yalnızca belirli bir noktaya kadar maddeyi emer. Kuantum momentleri hesaba katıldığında, temel parçacıkları yayabildiği ortaya çıkıyor.
Bugün fizikte radyasyonun ne olduğu hakkında konuşacağız. Elektronik geçişlerin doğasından bahsedelim ve elektromanyetik bir ölçek verelim.
Tanrı ve atom
Maddenin yapısı iki bin yıldan fazla bir süre önce bilim adamlarının ilgisini çeken bir konu haline geldi. Antik Yunan filozofları havanın ateşten, toprağın sudan ne kadar farklı olduğu, mermerin neden beyaz ve kömürün siyah olduğu hakkında sorular sordular. Birbirine bağlı bileşenlerden oluşan karmaşık sistemler yarattılar, birbirlerini çürüttüler veya desteklediler. Ve en anlaşılmaz olaylar, örneğin bir yıldırım çarpması veya gün doğumu, tanrıların eylemine atfedildi.
Bir zamanlar, tapınağın basamaklarını uzun yıllar gözlemledikten sonra, bir bilim adamı şunu fark etti: Bir taşın üzerinde duran her ayak, küçük bir madde parçacığını taşıyor. Zamanla mermer şekil değiştirerek ortasından sarktı. Bu bilim adamının adı Leucippus'tur ve en küçük parçacıklara bölünemez atom adını vermiştir. Bu, fizikte radyasyonun ne olduğunu incelemenin yolunu başlattı.
Paskalya ve ışık
Sonra karanlık zamanlar geldi ve bilim terk edildi. Doğanın güçlerini incelemeye çalışan herkese cadı ve büyücü deniyordu. Ancak işin tuhafı, bilimin daha da gelişmesine ivme kazandıran şey dindi. Fizikte radyasyonun ne olduğunun incelenmesi astronomi ile başladı.
O günlerde Paskalya'yı kutlamanın zamanı her seferinde farklı hesaplanıyordu. İlkbahar ekinoksu, 26 günlük ay döngüsü ve 7 günlük hafta arasındaki karmaşık ilişkiler sistemi, birkaç yıldan fazla bir süre Paskalya kutlamaları için tarih tablolarının derlenmesini engelledi. Ancak kilisenin her şeyi önceden planlaması gerekiyordu. Bu nedenle Papa Leo X daha doğru tabloların derlenmesini emretti. Bu, Ay'ın, yıldızların ve Güneş'in hareketlerinin dikkatle gözlemlenmesini gerektiriyordu. Ve sonunda Nicolaus Copernicus şunu fark etti: Dünya düz değil ve evrenin merkezi de değil. Gezegen Güneş'in etrafında dönen bir toptur. Ve Ay, Dünya'nın yörüngesinde bir küredir. Elbette şu soru sorulabilir: "Bütün bunların fizikte radyasyonun ne olduğuyla ne ilgisi var?" Şimdi bunu açığa çıkaralım.
Oval ve kiriş
Daha sonra Kepler, gezegenlerin oval yörüngelerde hareket ettiğini ve bu hareketin eşitsiz olduğunu tespit ederek Kopernik sistemini tamamladı. Ancak insanlığa astronomiye ilgi aşılayan da tam olarak bu ilk adımdı. Ve orada şu sorulardan çok uzak değildi: "Yıldız nedir?", "İnsanlar onun ışınlarını neden görüyor?" ve “Bir armatür diğerinden nasıl farklıdır?” Ama önce büyük nesnelerden en küçüğüne geçmeniz gerekecek. Ve sonra fizikteki bir kavram olan radyasyona geliyoruz.
Atom ve kuru üzüm
On dokuzuncu yüzyılın sonunda, maddenin en küçük kimyasal birimleri olan atomlar hakkında yeterli bilgi birikmişti. Elektriksel olarak nötr oldukları ancak hem pozitif hem de negatif yüklü elementler içerdikleri biliniyordu.
Pek çok varsayım yapılmıştır: pozitif yüklerin, çörekteki kuru üzümler gibi, negatif bir alanda dağıldığı ve atomun, farklı yüklü sıvı kısımlardan oluşan bir damla olduğu. Ancak Rutherford'un deneyimi her şeyi açıklığa kavuşturdu. Atomun merkezinde pozitif ağır bir çekirdeğin bulunduğunu, çevresinde ise hafif negatif elektronların bulunduğunu kanıtladı. Ve kabukların konfigürasyonu her atom için farklıdır. Elektronik geçişlerin fiziğinde radyasyonun özelliklerinin yattığı yer burasıdır.
Bor ve yörünge
Bilim adamları atomun hafif negatif kısımlarının elektron olduğunu keşfettiklerinde başka bir soru ortaya çıktı: neden çekirdeğe düşmüyorlar. Sonuçta Maxwell'in teorisine göre, hareket eden herhangi bir yük yayılır ve dolayısıyla enerji kaybeder. Ama atomlar evren kadar uzun süre vardı ve yok olmayacaklardı. Bohr kurtarmaya geldi. Elektronların atom çekirdeğinin etrafında belirli sabit yörüngelerde bulunduğunu ve yalnızca bu yörüngelerde bulunabileceğini öne sürdü. Bir elektronun yörüngeler arasındaki geçişi, enerjinin emilmesi veya emisyonu ile bir sarsıntı ile gerçekleştirilir. Bu enerji örneğin bir kuantum ışık olabilir. Aslında parçacık fiziğindeki radyasyonun tanımını özetlemiş olduk.
Hidrojen ve fotoğrafçılık
Başlangıçta fotoğrafçılık teknolojisi ticari bir proje olarak icat edildi. İnsanlar yüzyıllarca kalmak istiyordu ama herkes bir sanatçıdan portre sipariş etmeye gücü yetmiyordu. Ve fotoğraflar ucuzdu ve bu kadar büyük bir yatırım gerektirmiyordu. Daha sonra cam ve gümüş nitrat sanatı askeri işleri hizmetine sundu. Ve sonra bilim ışığa duyarlı malzemelerden yararlanmaya başladı.
İlk önce Spectra'nın fotoğrafı çekildi. Sıcak hidrojenin belirli çizgiler yaydığı uzun zamandır bilinmektedir. Aralarındaki mesafe belli bir yasaya uyuyordu. Ancak helyumun spektrumu daha karmaşıktı: Hidrojenle aynı çizgi dizisini ve bir tane daha içeriyordu. İkinci seri artık birinci seri için türetilen yasaya uymuyordu. Burada Bohr'un teorisi imdadımıza yetişti.
Bir hidrojen atomunda yalnızca bir elektronun olduğu ve tüm yüksek uyarılmış yörüngelerden daha düşük bir yörüngeye hareket edebildiği ortaya çıktı. Bu ilk satır dizisiydi. Daha ağır atomlar daha karmaşıktır.
Lens, ızgara, spektrum
Bu, fizikte radyasyon kullanımının başlangıcını işaret ediyordu. Spektral analiz, bir maddenin bileşimini, miktarını ve yapısını belirlemenin en güçlü ve güvenilir yollarından biridir.
- Elektron emisyon spektrumu size nesnenin ne içerdiğini ve belirli bir bileşenin yüzdesinin ne olduğunu söyleyecektir. Bu yöntem kesinlikle bilimin tüm alanlarında kullanılmaktadır: biyoloji ve tıptan kuantum fiziğine kadar.
- Absorbsiyon spektrumu size katının kafesinde hangi iyonların ve hangi pozisyonlarda bulunduğunu söyleyecektir.
- Dönme spektrumu, moleküllerin atomun içinde ne kadar uzakta olduğunu, her bir elementin kaç tane ve ne tür bağa sahip olduğunu gösterecek.
Ve elektromanyetik radyasyonun uygulama alanları sayısızdır:
- radyo dalgaları çok uzaktaki nesnelerin yapısını ve gezegenlerin içlerini keşfeder;
- termal radyasyon süreçlerin enerjisini anlatacaktır;
- görünür ışık size en parlak yıldızların hangi yönde olduğunu söyleyecektir;
- ultraviyole ışınlar, yüksek enerjili etkileşimlerin meydana geldiğini açıkça ortaya koyacaktır;
- X-ışını spektrumunun kendisi, insanların maddenin yapısını (insan vücudu dahil) incelemesine olanak tanır ve bu ışınların kozmik nesnelerdeki varlığı, bilim adamlarına odakta bir nötron yıldızı, bir süpernova patlaması veya bir kara delik olduğu konusunda bilgi verecektir. teleskopun.
Saf siyah gövde
Ancak fizikte termal radyasyonun ne olduğunu inceleyen özel bir bölüm var. Atomik ışığın aksine, ışığın termal emisyonu sürekli bir spektruma sahiptir. Ve hesaplamalar için en iyi model nesne tamamen siyah bir gövdedir. Bu, üzerine düşen tüm ışığı "yakalayan" ancak onu geri bırakmayan bir nesnedir. Garip bir şekilde, tamamen siyah bir cisim radyasyon yayar ve maksimum dalga boyu, modelin sıcaklığına bağlı olacaktır. Klasik fizikte termal radyasyon bir paradoksa yol açtı: Isıtılan herhangi bir şeyin, ultraviyole aralığında enerjisi evreni yok edene kadar giderek daha fazla enerji yayması gerektiği ortaya çıktı.
Max Planck bu paradoksu çözmeyi başardı. Radyasyon formülüne yeni bir nicelik olan kuantumu ekledi. Ona özel bir fiziksel anlam vermeden koca bir dünya keşfetti. Artık niceliklerin kuantizasyonu modern bilimin temelidir. Bilim adamları, alanların ve olayların bölünemez unsurlardan, kuantumlardan oluştuğunu fark ettiler. Bu, maddeyle ilgili daha derin çalışmalara yol açtı. Örneğin modern dünya yarı iletkenlere aittir. Önceden her şey basitti: metal akımı iletir, diğer maddeler dielektriktir. Silikon ve germanyum (yarı iletkenler) gibi maddeler de elektrikle ilgili olarak anlaşılmaz davranır. Özelliklerinin nasıl kontrol edileceğini öğrenmek için bütün bir teori oluşturmak ve p-n bağlantılarının tüm olasılıklarını hesaplamak gerekiyordu.
