Випромінювання - це фізичний процес, результатом якого є передача енергії за допомогою електромагнітних хвиль. Зворотний випромінювання процес називається поглинанням. Розглянемо це питання докладніше, а також наведемо приклади випромінювання в побуті і природі.

Фізика виникнення випромінювання

Будь-яке тіло складається з атомів, які, в свою чергу, утворені ядрами, зарядженими позитивно, і електронами, які утворюють електронні оболонки навколо ядер і заряджені негативно. Атоми влаштовані таким чином, що вони можуть перебувати в різних енергетичних станах, тобто володіти як більшою, так і меншою енергією. Коли атом має найменшу енергію, то говорять про його основному стані, будь-яке інше енергетичний стан атома називається збудженим.

Існування різних енергетичних станів атома пов'язано з тим, що його електрони можуть розташовуватися на тих чи інших енергетичних рівнях. Коли електрон переходить з більш високого рівня на більш низький, то атом втрачає енергію, яку він випромінює в навколишній простір у вигляді фотона - частинки-носія електромагнітних хвиль. Навпаки, перехід електрона з більш низького на більш високий рівень супроводжується поглинанням фотона.

Перекласти електрон атома на більш високий енергетичний рівень можна кількома способами, які передбачають передачу енергії. Це може бути як вплив на аналізований атом зовнішнього електромагнітного випромінювання, так і передача йому енергії механічним або електричним способами. Крім того, атоми можуть отримувати, а потім виділяти енергію в результаті хімічних реакцій.

електромагнітний спектр

Перш ніж переходити до прикладів випромінювання у фізиці, необхідно відзначити, що кожен атом випускає певні порції енергії. Це відбувається тому, що стану, в яких може перебувати електрон в атомі, є не випадковими, а строго визначеними. Відповідно перехід між цими станами супроводжується випромінюванням певної кількості енергії.

З атомної фізики відомо, що фотони, що породжуються в результаті електронних переходів в атомі, мають енергію, яка прямо пропорційна їх частоті коливань і обернено пропорційна довжині хвилі (фотон - це електромагнітна хвиля, яка характеризується швидкістю поширення, довжиною і частотою). Оскільки атом речовини може випускати тільки певний набір енергій, значить, довжини хвиль випущених фотонів теж є конкретними. Набір всіх цих довжин називається електромагнітним спектром.

Якщо довжина хвилі фотона лежить між 390 нм і 750 нм, то говорять про видиме світло, оскільки його здатний сприймати людина своїми очима, якщо довжина хвилі менше 390 нм, то такі електромагнітні хвилі мають велику енергію і називаються ультрафіолетовим, рентгенівським або гамма-випромінюванням. Для довжин більше 750 нм характерна невелика енергія фотонів, вони звуться інфрачервоного, мікро- або радіовипромінювання.

Теплове випромінювання тіл

Будь-яке тіло, яке має деяку відмінну від абсолютного нуля температуру, випромінює енергію, в цьому випадку говорять про тепловий або температурному випромінюванні. При цьому температура визначає як електромагнітний спектр теплового випромінювання, так і кількість що випускається тілом енергії. Чим більше температура, тим більшу енергію випромінює тіло в навколишній простір, і тим сильніше його електромагнітний спектр зміщується в високочастотну область. Процеси теплового випромінювання описуються законами Стефана-Больцмана, Планка і Вина.

Приклади випромінювання в побуті

Як вище було сказано, енергію у вигляді електромагнітних хвиль випромінює абсолютно будь-яке тіло, однак бачити неозброєним оком цей процес можна не завжди, оскільки температури оточуючих нас тіл, як правило, занадто маленькі, тому їх спектр лежить в низькочастотної невидимою для людини області.

Яскравим прикладом випромінювання у видимому діапазоні є електрична лампа розжарювання. Проходячи по спіралі, електричний струм розігріває вольфрамову нитку до 3000 К. Така висока температура призводить до того, що нитка починає випускати електромагнітні хвилі, максимум яких припадає на довгохвильову частину видимого спектру.

Ще один приклад випромінювання в побуті - мікрохвильова піч, яка випускає мікрохвилі, невидимі для людського ока. Ці хвилі поглинаються об'єктами, що містять воду, тим самим збільшуючи їх кінетичну енергію і, як наслідок, температуру.

Нарешті, прикладом випромінювання в побуті в інфрачервоному діапазоні є радіатор батареї опалення. Його випромінювання ми не бачимо, але відчуваємо це тепло.

Природні випромінюють об'єкти

Мабуть, найяскравішим прикладом випромінювання в природі є наша зірка - Сонце. Температура на поверхні Сонця близько тому його максимум випромінювання припадає на довжину хвилі 475 нм, тобто лежить всередині видимого спектру.

Сонце розігріває знаходяться навколо нього планети і їх супутники, які теж починають світитися. Тут слід відрізняти відбите світло і теплове випромінювання. Так, нашу Землю можна бачити з космосу у вигляді блакитного кулі саме завдяки відбитому сонячному світлу. Якщо ж говорити про теплове випромінювання планети, то воно також має місце, але лежить в області мікрохвильового спектра (близько 10 мкм).

Крім відбитого світла, цікаво навести ще один приклад випромінювання в природі, який пов'язаний з цвіркунами. Випускається ними видиме світло ніяк не пов'язаний з тепловим випромінюванням і є результатом хімічної реакції між киснем повітря і люциферином (речовина, що міститься в клітинах комах). Це явище носить назву біолюмінесценції.

§ 1. Теплове випромінювання

У процесі дослідження випромінювання нагрітих тіл було встановлено, що будь-яке нагріте тіло випромінює електромагнітні хвилі (світло) в широкому діапазоні частот. отже, теплове випромінювання - це випромінювання електромагнітних хвиль за рахунок внутрішньої енергії тіла.

Теплове випромінювання має місце при будь-якій температурі. Однак при невисоких температурах випромінюються практично лише довгі (інфрачервоні) електромагнітні хвилі.

Ведемо наступні величини, що характеризують випромінювання і поглинання енергії тілами:

енергетична світністьR(T) - це енергія W, що випускається 1 м 2 поверхні світиться тіла за 1 с.

Вт / м 2.

іспускательной здатність тіла r(Λ, Т) (або спектральна щільність енергетичної світності)- це енергія в одиничному інтервалі довжин хвиль, що випускається 1 м 2 поверхні світиться тіла за 1 с.

.
.

тут
- це енергія випромінювання з довжинами хвиль від λ до
.

Зв'язок між інтегральною енергетичної світності і спектральної щільність енергетичної світності задається наступним співвідношенням:

Експериментально було встановлено, що відношення іспускательной і поглощательной здібностей не залежить від природи тіла. Це означає, що воно є для всіх тіл однією і тією ж (універсальної) функцією довжини хвилі (частоти) і температури. Цей емпіричний закон відкритий Кирхгофом і носить його ім'я.

Закон Кірхгофа: ставлення іспускательной і поглощательной здібностей не залежить від природи тіла, воно є для всіх тіл однією і тією ж (універсальної) функцією довжини хвилі (частоти) і температури:

Тіло, яке при будь-якій температурі повністю поглинає все падаюче на нього випромінювання, називається абсолютно чорним тілом а.ч.т.

Поглинальна здатність абсолютно чорного тіла а а.ч.т. (Λ, Т) дорівнює одиниці. Це означає, що універсальна функція Кірхгофа
тотожна іспускательной здатності абсолютно чорного тіла
. Таким чином, для вирішення завдання теплового випромінювання необхідно було встановити вид функції Кірхгофа або іспускательной здатності абсолютно чорного тіла.

Аналізуючи експериментальні дані і застосовуючи методи термодинамікиавстрійські фізики Йозеф Стефан(1835 - 1893) і Людвіг Больцман(1844-1906) в 1879 році частково вирішили задачу випромінювання а.ч.т. Вони отримали формулу для визначення енергетичної світності а.ч.т. - R АЧТ (T). Відповідно до закону Стефана-Больцмана

,
.

В
1896-го року німецькі фізики на чолі з Вільгельмом Вином створили суперсучасну на ті часи експериментальну установку для дослідження розподілу інтенсивності випромінювання по довжинах хвиль (частотах) в спектрі теплового випромінювання абсолютно чорного тіла. Експерименти, виконані на цій установці: по-перше, підтвердили результат, отриманий австрійськими фізиками Й.Стефаном і Л. Больцманом; по-друге, були одержані графіки розподілу інтенсивності теплового випромінювання по довжинах хвиль. Вони були напрочуд схожі на отримані раніше Дж. Максвеллом криві розподілу молекул газу, що знаходиться в закритому об'ємі, за величинами швидкостей.

Теоретичне пояснення отриманих графіків стало центральною проблемою кінця 90-х років 19-го століття.

Англійські класичні фізики лорд Релей(1842-1919) і сер Джеймс Джинс(1877-1946) застосували до теплового випромінювання методи статистичної фізики(Скористалися класичним законом про рівномірний розподіл енергії за ступенями свободи). Релей і Джинс застосували метод статистичної фізики до хвиль подібно до того, як Максвелл застосував його до рівноважного ансамблю хаотичнорухомих в замкнутій порожнині частинок. Вони припустили, що на кожне електромагнітне коливання доводиться в середньому енергія рівна kT ( на електричну енергію і на магнітну енергію) ,. Виходячи з цих міркувань, вони отримали таку формулу для іспускательной здатності а.ч.т .:

Е
та формула добре описувала хід експериментальної залежності при великих довжинах хвиль (на низьких частотах). Але для малих довжин хвиль (високий частот або в ультрафіолетовій області спектра) класична теорія Релея і Джинса передбачала нескінченне зростання інтенсивності випромінювання. Цей ефект отримав назву ультрафіолетової катастрофи.

Припустивши, що стоячій електромагнітної хвилі будь-якої частоти відповідає одна і та ж енергія, Релей і Джинс і при цьому знехтували тим, що при підвищенні температури внесок у випромінювання дають все більш і більш високі частоти. Природно, що прийнята ними модель повинна була привести до нескінченного зростання енергії випромінювання на високих частотах. Ультрафіолетова катастрофа стала серйозним парадоксом класичної фізики.

З
ледующую спробу отримання формули залежності іспускательной здатності а.ч.т. від довжин хвиль зробив Вин. За допомогою методів класичної термодинаміки і електродинаміки провинувдалося вивести співвідношення, графічне зображення якого задовільно збігалося з короткохвильового (високочастотної) частиною отриманих в експерименті даних, але абсолютно розходилося з результатами дослідів для великих довжин хвиль (низьких частот).

З цієї формули було отримано співвідношення, що зв'язує ту довжину хвилі
, Якій відповідає максимум інтенсивності випромінювання, і абсолютну температуру тіла Т (закон зміщення Віна):

,
.

Це відповідало отриманим Вином експериментальним результатам, з яких випливало, що з ростом температури максимум інтенсивності випромінювання зміщується в бік більш коротких хвиль.

Але формули, яка описує всю криву, не було.

Тоді за вирішення виниклої проблеми взявся Макс Планк (1858-1947), який в цей час працював в департаменті фізики в Берлінському університеті Кайзера Вільгельма. Планк був дуже консервативним членом Прусської Академії, цілком поглинутим методами класичної фізики. Він був пристрасно захоплений термодинаміки. Практично, починаючи з моменту захисту дисертації в 1879-му році, і майже до кінця століття цілих двадцять років поспіль Планк займався вивченням проблем, пов'язаних з законами термодинаміки. Планк розумів, що класична електродинаміка не може дати відповіді на питання про те, як розподілена енергія рівноважного випромінювання по довжинах хвиль (частотах). Виникла проблема ставилася до сфери термодинаміки. Планк досліджував незворотний процес встановлення рівноваги між речовиною і випромінюванням (світлом). Щоб домогтися узгодження теорії з досвідом, Планк відступив від класичної теорії лише в одному пункті: він прийняв гіпотезу про те, що випромінювання світла відбувається порціями (квантами). Прийнята Планком гіпотеза дозволила отримати для теплового випромінювання такий розподіл енергії по спектру, яке відповідало експерименту.

14 грудня 1900-го року Планк представив свої результати Берлінського фізичного товариства. Так народилася квантова фізика.

Квант енергії випромінювання, введену Планком в фізику, виявився пропорційним частоті випромінювання (І обернено пропорційний довжині хвилі):

- універсальна стала, яка називається тепер постійної Планка. Вона дорівнює:
.

Світло являє собою складний матеріальний об'єкт, який володіє як хвильовими, так і корпускулярними властивостями.

хвильові параметри- довжина хвилі , Частота світла і хвильове число .

корпускулярні характеристики- енергія і імпульс .

Хвильові параметри світла пов'язані з його корпускулярним характеристиками за допомогою постійної Планка:

тут
і
- хвильове число.

Постійної Планка належить фундаментальна роль у фізиці. Ця розмірна константа дозволяє кількісно оцінити, наскільки при описі кожної конкретної фізичної системи істотні квантові ефекти.

Коли за умовами фізичної завдання постійну Планка можна вважати пренебрежимо малою величиною, досить класичного (НЕ квантового) опису.

Моноенергетичного іонізуюче випромінювання- іонізуюче випромінювання, що складається з фотонів однакової енергії або частинок одного виду з однаковою кінетичної енергією.

Змішане іонізуюче випромінювання- іонізуюче випромінювання, що складається з частинок різного виду або з частинок і фотонів.

Направлене іонізуюче випромінюванняіонізуюче випромінювання з виділеним напрямком поширення.

Природний фон випромінювання- іонізуюче випромінювання, що створюється космічним випромінюванням і випромінюванням природно розподілених природних радіоактивних речовин (на поверхні Землі, в приземної атмосфері, в продуктах харчування, воді, в організмі людини та ін.).

Фон - іонізуюче випромінювання, що складається з природного фону і іонізуючих випромінювань сторонніх джерел.

космічне випромінювання- іонізуюче випромінювання, яке складається з первинного випромінювання, що надходить з космічного простору, і вторинного випромінювання, що виникає в результаті взаємодії первинного випромінювання з атмосферою.

Вузький пучок випромінювання- така геометрія випромінювання, при якій детектор реєструє тільки нерозсіяних випромінювання джерела.

Широкий пучок випромінювання- така геометрія випромінювання, при якій детектор реєструє нерозсіяних і розсіяне випромінювання джерела.

Поле іонізуючого випромінювання- просторово-часовий розподіл іонізуючого випромінювання в даній середовищі.

Потік іонізуючих частинок (фотонів)- відношення числа іонізуючих частинок (фотонів) dN, що проходять через дану поверхню за інтервал часу dt, до цього інтервалу: F = dN / dt.

Потік енергії частинок- відношення енергії падаючих частинок до інтервалу часу Ψ = d Е / dt.

Щільність потоку іонізуючих частинок (фотонів)- відношення потоку іонізуючих частинок (фотонів) dF

проникаючих в обсяг елементарної сфери, до площі центрального поперечного перерізу dS цієї сфери: φ = dF / dS = d 2 N / dtdS. (Щільність потоку енергії частинок визначається аналогічно).

Флюенсу (перенесення) іонізуючих частинок (фотонів)- відношення числа іонізуючих частинок (фотонів) dN, що проникають в обсяг елементарної сфери, до площі центрального поперечного перерізу dS цієї сфери: Ф = dN / dS.

Енергетичний спектр іонізуючих частинок- розподіл іонізуючих частинок по їх енергії. Ефективна енергія фотонного випромінювання- енергія фотонів такого моноенергетичного фотонного

випромінювання, відносне послаблення якого в поглиначі певного складу і певної товщини те ж саме, що і розглядається немоноенергетіческого фотонного випромінювання.

Гранична енергія спектраβ-випромінювання - найбільша енергія β-частинок в безперервному енергетичному спектрі β-випромінювання даного радіонукліда.

альбедо випромінювання- відношення числа частинок (фотонів), що відбиваються від кордону розділу двох середовищ, до числа частинок (фотонів), що падають на поверхню розділу.

запізнюється випромінювання: Частки, що випромінюються продуктами розпаду, на відміну від частинок (нейтронів і гамма - променів), що виникають безпосередньо в момент поділу.

Іонізація в газах:відрив від атома або молекули газу одного або декількох електронів. В результаті іонізації в газі виникають вільні носії заряду (електрони і іони) і він набуває здатності проводити електричний струм.

Термін «випромінювання» охоплює діапазон електромагнітних хвиль, включаючи видимий спектр, інфрачервону і ультрафіолетову області, а також радіохвилі, електричний струм і іонізуюче випромінювання. Вся несхожість цих явищ обумовлена лише частотою (довжиною хвилі) випромінювання. Іонізуюче випромінювання може становити небезпеку для здоров'я людини. І онізірующее випромінювання(Радіація) - вид випромінювання, який змінює фізичний стан атомів або атомних ядер, перетворюючи їх в електрично заряджені іони або продукти ядерних реакцій. При певних обставинах присутність таких іонів або продуктів ядерних реакцій в тканинах організму може змінювати перебіг процесів в клітинах і молекулах, а при накопиченні цих подій може порушити хід біологічних реакцій в організмі, тобто становити небезпеку для здоров'я людей.

2. ВИДИ ВИПРОМІНЮВАНЬ

Розрізняють корпускулярне випромінювання, що складається з частинок з масою відмінною від нуля, і електромагнітне (фотонное) випромінювання.

2.1. корпускулярне випромінювання

До корпускулярного іонізуючого випромінювання відносять альфа-випромінювання, електронне, протонне, нейтронне і мезонне випромінювання. Корпускулярне випромінювання, що складається з потоку заряджених частинок (α-, β-частинок, протонів, електронів), кінетична енергія яких достатня для іонізації атомів при

зіткненні, відноситься до класу безпосередньо іонізуючого випромінювання. Нейтрони та інші елементарні частинки безпосередньо не виробляють іонізацію, але в процесі взаємодії з середовищем вивільняють заряджені частинки (електрони, протони), здатні іонізувати атоми і молекули середовища, через яку проходять.

Відповідно, корпускулярне випромінювання, що складається з потоку незаряджених частинок, називають побічно іонізуючим випромінюванням.

Рис.1. Схема розпаду 212 Bi.

2.1.1 Альфа-випромінювання

Альфа частинки (α - частинки) - ядра атома гелію, що випускаються при α - розпад деякими радіоактивними атомами. α - частка складається з двох протонів і двох нейтронів.

Альфа випромінювання - потік ядер атомів гелію (позитивно заряджених і

щодо важких частинок).

Природне альфа-випромінювання як результат радіоактивного розпаду ядра, характерно для нестійких ядер важких елементів, починаючи з атомного номера більше 83, тобто для природних радіонуклідів рядів урану, і торію, а також, для отриманих штучним шляхом трансуранових елементів.

Типова схема α-розпаду природного радіонукліда представлена на Рис.1, а енергетичний спектр α-частинок, що утворюються при розпаді радіонукліда - на

Рис.2.

Рис.2 Енергетичний спектр α-частинок

Можливість α- розпаду пов'язана з тим, що маса (а, значить, і сумарна енергія іонів) α- радіоактивного ядра більше суми мас α- частинки і утворюється після α- розпаду дочірнього ядра. Надлишок енергії вихідного (материнського) ядра звільняється у формі кінетичної енергії α- частинки і віддачі дочірнього ядра. α- частинки являють собою позитивно заряджені ядра гелію - 2 Не4 і вилітають з ядра зі швидкістю 15-20 тис. км / сек. На своєму шляху вони виробляють сильну іонізацію середовища,

вириваючи електрони з орбіт атомів.

Пробіг α- частинок в повітрі близько 5-8 см, у воді - 30-50 мікрон, в металах - 10-20 мікрон. При іонізації α- променями спостерігаються хімічні зміни речовини, і порушується кристалічна структура твердих тіл. Так як між α- часткою і ядром існує електростатичне відштовхування, ймовірність ядерних реакцій під дією α- частинок природних радіонуклідів (максимальна енергія 8,78 МеВ у 214 Ро) дуже мала, і спостерігається лише на легких ядрах (Li, Ве, В, С , N, Na, Al) з утворенням радіоактивних ізотопів і вільних нейтронів.

2.1.2 Протонне випромінювання

протонне випромінювання- випромінювання, що утворюється в процесі мимовільного розпаду нейтроннодефіцітних атомних ядер або як вихідний пучок іонного прискорювача (наприклад, сінхрофазоторона).

2.1.3 Нейтронне випромінювання

Нейтронне випромінювання -потік нейтронів, які перетворять свою енергію в пружних і непружних взаємодіях з ядрами атомів. При непружних взаємодіях виникає вторинне випромінювання, яке може складатися як із заряджених частинок, так і з гамма-квантів (гамма-випромінювання). При пружних взаємодіях можлива звичайна іонізація речовини.

Джерелами нейтронного випромінювання є: спонтанно діляться радіонукліди; спеціально виготовлені радіонуклідні джерела нейтронів; прискорювачі електронів, протонів, іонів; ядерні реактори; космічне випромінювання.

З точки зору біологічногоНейтрони утворюються в ядерних реакціях (в ядерних реакторах і в інших промислових і лабораторних установках, а також при ядерних вибухах).

Нейтрони не володіють електричним зарядом. Умовно нейтрони в залежності від кінетичної енергії поділяються на швидкі (до 10 МеВ), надшвидкі, проміжні, повільні і теплові. Нейтронне випромінювання має велику проникаючу здатність. Повільні і теплові нейтрони вступають в ядерні реакції, в результаті можуть утворюватися стабільні або радіоактивні ізотопи.

Вільний нейтрон - це нестабільна, електрично нейтральна частинка з наступними

властивостями:





Заряд (e - заряд електрона)	qn = (-0,4 ± 1,1) · 10-21 е


		939,56533 ± 0,00004 МеВ,
в атомних одиницях	+1,00866491578 ± +0,00000000055 а.е.м.


Різниця мас нейтрона і протона	mn - mp = 1,2933318 ± 0,0000005 МеВ,
в атомних одиницях	+0,0013884489 ± +0,0000000006 а.е.м.


Час життя	tn = 885,4 ± 0,9stat ± 0,4syst з


магнітний момент	mn = -1,9130427 ± 0,0000005 mN


Електричний дипольний момент	dn< 0,63·10-25 e ·см (CL=90%)

електрична поляризованість
електрична поляризованість	an = (	) · 10-3 Фм 3
	an = (	) · 10-3 Фм 3

Ці властивості нейтрона дозволяють використовувати його, з одного боку, як об'єкт, який вивчається і, з іншого боку, як інструмент, за допомогою якого ведуться дослідження. У першому випадку досліджуються унікальні властивості нейтрона, що є актуальним і дає можливість найбільш надійно і точно визначити фундаментальні параметри електрослабкої взаємодії і, тим самим або підтвердити, або спростувати Стандартну модель. Наявність магнітного моменту у нейтрона вже свідчить про його складну структуру, тобто його "Неелементарні". У другому випадку взаємодія неполяризована і поляризованих нейтронів різних енергій з ядрами дозволяє їх використовувати в фізиці ядра і елементарних частинок. Вивчення ефектів порушення просторової парності і інваріантності щодо звернення часу в різних процесах - від нейтронної оптики до поділу ядер нейтронами - це далеко не повний перелік найбільш актуальних зараз напрямків досліджень.

Той факт, що реакторні нейтрони теплових енергій мають довжини хвиль, які можна порівняти з міжатомними відстанями в речовині, робить їх незамінним інструментом для дослідження конденсованих середовищ. Взаємодія нейтронів з атомами є порівняно слабким, що дозволяє нейтронам досить глибоко проникати в речовину - в цьому їх суттєва перевага в порівнянні з рентгенівськими і γ - променями, а також пучками заряджених частинок. через наявність маси нейтрони при тому ж імпульсі (отже, при тій же довжині хвилі) мають значно меншою енергією, ніж рентгенівські і γ - промені, і ця енергія виявляється порівнянної з енергією теплових коливань атомів і молекул в речовині, що дає можливість вивчати не тільки усереднену статичну атомну структуру речовини, а й динамічні процеси, що в ньому відбуваються. Наявність магнітного моменту у нейтронів дозволяє використовувати їх для вивчення магнітної структури і магнітних збуджень речовини, що дуже важливо для розуміння властивостей і природи магнетизму матеріалів.

Розсіювання нейтронів атомами обумовлено, в основному, ядерними силами, отже перетину їх когерентного розсіювання ніяк не пов'язані з атомним номером (на відміну від рентгенівських і γ-променів). Тому опромінення матеріалів нейтронами дозволяє розрізняти положення атомів легких (водень, кисень і ін.) Елементів, ідентифікація яких майже неможлива з використанням рентгенівських і γ - променів. З цієї причини нейтрони успішно застосовуються при вивченні біологічних об'єктів, в матеріалознавстві, в медицині та ін. Областях. Крім того, відмінність в перетинах розсіювання нейтронів у різних ізотопів дозволяє не тільки відрізняти в матеріалі елементи з близькими атомними номерами, а й досліджувати їх ізотопний склад. Наявність ізотопів з негативною амплітудою когерентного розсіювання дає унікальну можливість контрастування досліджуваних середовищ, що також дуже часто використовують в біології та медицині.

когерентне розсіювання- розсіювання випромінювання зі збереженням частоти і з фазою, що відрізняється на π від фази первинного випромінювання. Розсіяна хвиля може интерферировать з падаючою хвилею або іншими когерентно розсіяними хвилями.

випромінювання

в широкому сенсі випускання швидко рухаються заряджених частинок або хвиль і освіту їх полів. І. - форма виділення і поширення енергії. Існують різні види І. До механічних І. відносяться шум, інфразвук, ультразвук. Другу групу складають електромагнітні і корпускулярні І. Основними характеристиками механічних і електромагнітних І. є частота і довжина хвиль, дія будь-яких І. залежить від їх енергії. І. діляться також на іонізуючі і неіонізуючі. Існує ряд форм І., зокрема: видиме - оптичне І. з довжиною хвиль від 740 нм (червоне світло) до 400 нм (фіолетовий світло), що обумовлює зорові відчуття людини; ультрафіолетове - не бачимо оком електромагнітне І. в межах довжин хвиль від 400 до 10 нм; інфрачервоне - оптичне І. з довжиною хвиль від 770 нм (т. е. більше видимого), що випускається нагрітими тілами; звукове - збудження звукових хвиль в пружною (твердої рідкої і газової) середовищі, що включає чутний звук (від 16 до 20 кГц), інфразвук (менше 16 кГц), ультразвук (від 21 кГц до 1 ГГц) і гіперевук (більше 1 ГГц); іонізуюче - електромагнітна (рентгенівські і гамма-промені) і корпускулярна (альфа- і бета-частинки, потік протонів і нейтронів) радіація, в тій чи іншій мірі пронікающ в живі тканини і виробляє в них зміни, пов'язані або з "вибиванням") електронів з атомів і молекул, або з прямим і опосередкованим виникненням іонів; електромагнітне - процес випускання електромагнітних хвиль і змінне поле цих хвиль.

EdwART. Словник термінів МНС, 2010

Синоніми:

антоніми:

Дивитися що таке "Випромінювання" в інших словниках:

Електромагнітне, в класичні. електродинаміки освіту ел. магн. хвиль прискорено рухаються заряджу. ч цами (або змін. струмами); в квант. теорії народження фотонів при зміні стану квант. системи; термін «І.» вживається також для ... ... фізична енциклопедія

Процес випускання і поширення енергії у вигляді хвиль і частинок. У переважній більшості випадків під випромінюванням розуміють електромагнітне випромінювання, яке в свою чергу можна розділити за різними джерелами випромінювання на теплове випромінювання, ... ... Вікіпедія

Випромінювання, відійшли, источение, світло, випускання, еманація, радіація, радіаційний, сніп, фонування Словник російських синонімів. випромінювання еманація (кніжн.) Словник синонімів російської мови. Практичний довідник. М .: Російська мова. З. Е. ... ... Словник синонімів

ВИПРОМІНЮВАННЯ, випромінювання, пор. (Кніжн.). Дія по гл. випроменити випромінювати і випромінюючи випромінюватися. Випромінювання сонцем теплоти. Теплове випромінювання. Нетеплове випромінювання. Радіоактивне випромінювання. Тлумачний словник Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 ... Тлумачний словник Ушакова

сучасна енциклопедія

Електромагнітне процес утворення вільного електромагнітного поля; випромінюванням називають також саме вільне електромагнітне поле. Випромінюють прискорено рухомі заряджені частинки (напр., Гальмівне випромінювання, синхротронне випромінювання, ... ... Великий Енциклопедичний словник

випромінювання- електромагнітне, процес утворення вільного електромагнітного поля, а також саме вільне електромагнітне поле, що існує у формі електромагнітних хвиль. Випромінювання випускають прискорено рухомі заряджені частинки, а також атоми, ... ... Ілюстрований енциклопедичний словник

ВИПРОМІНЮВАННЯ, перенесення енергії елементарних частинок АБО ЕЛЕКТРОМАГНІТНИМИ ХВИЛЯМИ. Будь-яке РАДІОХВИЛІ проходить через ВАКУУМ, що відрізняє його від таких явищ як ТЕПЛОПРОВІДНІСТЬ, КОНВЕКЦІЯ і передача звуку. У вакуумі ... ... Науково-технічний енциклопедичний словник

випромінювання- працює радіоелектронної апаратури. Тематики захист інформації EN emanation ... Довідник технічного перекладача

ВИПРОМІНЮВАТИ, аю, аешь; несов., що. Випускати промені, виділяти променисту енергію. І. світло І. тепло. Очі випромінюють ніжність (перен.). Тлумачний словник Ожегова. С.І. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 ... Тлумачний словник Ожегова

Радіаційний, радіація (Radiation, emanation) віддача тілом в простір укладеної в ньому енергії у вигляді електромагнітних хвиль. Самойлов К. І. Морський словник. М. Л .: Державне Військово морське Видавництво НКВМФ Союзу РСР, 1941 ... Морський словник

книги

Випромінювання в астрофізичній плазмі, Железняков В.В .. У монографії послідовно, з єдиної точки зору викладені загальні принципи генерації та перенесення випромінювання в астрофізичній плазмі. Вона відповідає потребам як радіо -, так і рентгенівської ...

Кожна людина щодня стикається з різними видами випромінювання. Для тих, хто мало знайомий з фізичними явищами, погано уявляє, що означає цей процес і звідки він походить.

Випромінювання в фізиці- це формування нового електромагнітного поля, що утворюється при реакції частинок, заряджених електричним струмом, іншими словами, це певний потік електромагнітних хвиль, які поширюються навколо.

Властивості процесу випромінювання

Дану теорію заклав ще Фарадей М. в XIX столітті, а продовжив і розвинув Максвелл Д. Саме він зміг надати всім дослідженням сувору математичну формулу.

Максвелл зміг вивести і структурувати закони Фарадея, з них він визначив, що всі електромагнітні хвилі переміщаються з однаковою швидкістю світла. Завдяки його праці деякі явища і дії в природі стали зрозумілі. Внаслідок його висновків стало можливим поява електро, радіо техніки.

Заряджені частинки визначають характерні особливості випромінювання. Також на процес впливає взаємодія заряджених частинок з магнітними полями, до яких вона прагне.

Наприклад, при її взаємодії з атомними речовинами змінюється швидкість руху частинки, вона спочатку сповільнюється, а далі перестає рухатися далі, в науці це явище називається гальмівне випромінювання.

Можна зустріти різні види даного явища, одні створені самою природою, а інші за допомогою втручання людини.

Однак, сам закон зміни типу лікування один для всіх. Електромагнітне поле відокремлене від зарядженого елемента, але при цьому рухається з однаковою швидкістю.

Характеристика поля безпосередньо залежить від того, з якою швидкістю відбувається сам рух, а також який розмір має зарядженачастка. Якщо під час руху вона не стикається ні з чим, то її швидкість не змінюється і, отже, вона не створює випромінювання.

А ось, якщо при русі вона стикається з різними частинками, то швидкість видозмінюється, частина власного поля від'єднується, і перетворюється у вільний. Виходить, що формування магнітних хвиль відбувається тільки при зміні швидкості частинки.

Різні чинники можуть вплинути на швидкість, звідси і формуються різні типи випромінювання, наприклад, це може бути гальмівне. Також існують дипольне, Мультипольне випромінювання, вони утворюються, коли частка всередині себе змінює, наявну структуру.

Важливо, що поле завжди має імпульс, енергію.

Так як при взаємодії позитрона і електрона можливе утворення вільних полів, при цьому заряджені частинки зберігають імпульс, енергію, що передається електромагнітного поля.

Джерела і види випромінювання

Електромагнітні хвилі спочатку існували в природі, в процесі розвитку і створення нових законів фізики з'явилися нові джерела випромінювання, які називаються штучними, створені людиною. До такого виду можна віднести рентгенівські промені.

Для того, щоб відчути на собі цей процес не потрібно виходити з квартири. Електромагнітні хвилі оточують людину всюди, досить включити світло або запалити свічку. Піднісши руку до джерела світла можна відчути тепло, яке випромінюють предмети. Таке явище називається.

Однак, існують і інші його види, наприклад, в літні місяці, вирушаючи на пляж, людина отримує ультрафіолетове випромінювання, яке виходить від сонячних променів.

Щороку на диспансеризації проходять таку процедуру як флюорографія, для того, що б виконати медичне дослідження використовується спеціальне рентгенівське обладнання, яке теж дає випромінювання.

У медицині також використовується, найчастіше застосовують при фізіотерапії хворих. Також такий вид використовується в дитячих лазерах. Також при лікуванні деяких захворювань застосовується променева терапія. Такий тип називається гамою, так як довжина хвиль дуже коротка.

Таке явище можливо завдяки повному збігу заряджених частинок, які взаємодіють з джерелом світла.

Багато хто чув про радіацію, це теж один з видів випромінювання.

Вона утворюється при розпаді хімічних елементів, які є радіоактивними, тобто процес відбувається через те, що розщеплюється ядра частинок на атоми, і вони випромінюють радіоактивні хвилі. Радіо, телебачення для свого мовлення використовують радіохвилі, які випромінює ними хвилі, мають великий довжиною.

виникнення випромінювання

Диполь електричний є найпростішим елементом, що виробляє явище. Однак при процесі створюється певна система, яка складається з двох частинок, що коливається по-різному типу.

Якщо частинки по прямій, при русі на зустріч один одному, то відбувається від'єднання частини електромагнітного поля, і утворюються заряджені хвилі.

У фізиці таке явище називається неізотопних, так як виникає енергія не володіє однаковою силою. В даному випадку не важлива швидкість і розташування елементів, так як дійсні випромінювачі повинні мати велику кількість елементів, які мають заряд.

Початковий стан, можливо змінити, якщо однойменні зарядні частки почати стягувати до ядра, де відбувається розподіл зарядів. Таке з'єднання можна розглядати як електричний диполь, так як вийшла система буде повністю електронейтральних типу.

Якщо відсутня диполь, то можливо створити процес за допомогою квадруполя. Так само у фізиці виділяють більш складну систему для отримання випромінювання - це мультиполя.

Для освіти таких частинок необхідно використовувати контур зі струмом, тоді при русі можливе виникнення квадрупольного випромінювання. Важливо враховувати, що інтенсивність магнітного набагато менше, ніж електричного типу.

реакція випромінювання

В процесі взаємодії частинка втрачає частину своєї власної енергії, так як при русі на неї впливає певна сила. Вона в свою чергу впливає на швидкість потоку хвиль, при її дії діюча сила руху сповільнюється. Такий процес називається радіаційне тертя.

При даній реакції сила процесу буде дуже незначною, проте швидкість буде дуже висока і наближена, до швидкості світла. Дане явище можна розглянути на прикладі нашої планети.

У магнітному полі міститься досить багато енергії, тому електрони, які випромінюються з космосу, не можуть долетіти до поверхні планети. Однак існують частинки космічних хвиль, які можуть дійти до землі. У таких елементів повинна бути висока втрата власної енергії.

Також виділяються розміри області простору, це значення є важливим при випромінюванні. Даний фактор впливає на формування електромагнітного поля випромінювання.

У цьому стані руху частки не великі, але швидкість від'єднання поля від елемента, дорівнює світлу, і виходить, що процес створення буде дуже активний. І як наслідок виходять короткі електромагнітні хвилі.

У тому випадку, коли швидкість руху частинки висока, і приблизно дорівнює світлу, то час від'єднання поля збільшується, даний процес триває досить довго і, отже, електромагнітні хвилі мають високу довжиною. Так як їх шлях займав більше звичайного, і освіту поля відбувалося досить тривалий час.

У квантовій фізиці також використовується випромінювання, але при розгляді використовуються скоєно інші елементи, це можуть бути молекули, атоми. В даному випадку, явище випромінювання розглядається і підпорядковується законам квантової механіки.

Завдяки розвитку науки, вийшло можливим вносити поправки і змінювати характеристики випромінювання.

Багато досліджень показали, що випромінювання можуть негативно впливати на людський організм. Все залежить від того, який вид випромінювання, і як довго людина йому піддавався.

Ні для кого не секрет, що при хімічної реакції і розпад ядерних молекул, може наступити променеве випромінювання, яке є небезпечним для живих організмів.

При їх розпаді може відбуватися моментальне і досить сильне опромінення. Навколишні предмети також можуть виробляти випромінювання, це можуть бути стільникові телефони, мікрохвильові печі, ноутбуки.

Дані предмети посилають, як правило, короткі електромагнітні хвилі. Однак в організмі може відбуватися накопичення, що впливає на здоров'я.