Druhy rádioaktívneho žiarenia a ich nebezpečenstvo. Druhy ionizujúceho žiarenia a ich vlastnosti

Pre tých, ktorí s fyzikou začínajú alebo ju len začínajú študovať, je otázka, čo je žiarenie, ťažká. S týmto fyzikálnym javom sa ale stretávame takmer každý deň. Zjednodušene povedané, žiarenie je proces distribúcie energie vo forme elektromagnetické vlny a častice alebo, inými slovami, sú to energetické vlny šíriace sa okolo.

Zdroj žiarenia a jeho druhy

Zdroj elektromagnetických vĺn môže byť umelý alebo prirodzený. Napríklad umelé žiarenie zahŕňa röntgenové lúče.

Žiarenie môžete cítiť aj bez toho, aby ste opustili svoj domov: stačí držať ruku nad horiacou sviečkou a okamžite pocítite vyžarovanie tepla. Možno ho nazvať tepelným, ale okrem neho existuje vo fyzike niekoľko ďalších typov žiarenia. Tu sú niektoré z nich:

Ultrafialové žiarenie je žiarenie, ktoré človek cíti pri opaľovaní.
Röntgenové žiarenie má najkratšie vlny, sú tzv röntgenových lúčov.
Dokonca aj ľudia môžu vidieť infračervené lúče, príkladom je obyčajný detský laser. Tento typ žiarenia vzniká, keď sa mikrovlnné rádiové emisie a viditeľné svetlo zhodujú. Často Infra červená radiácia používa sa vo fyzioterapii.
Rádioaktívne žiarenie vzniká pri rozpade chemických rádioaktívnych prvkov. Viac o žiarení sa dozviete z článku.
Optické žiarenie nie je nič iné ako svetelné žiarenie, svetlo v širšom zmysle slova.
Gama žiarenie je druh elektromagnetického žiarenia s krátkou vlnovou dĺžkou. Používa sa napríklad pri radiačnej terapii.

Vedci už dlho vedia, že niektoré žiarenie má na ľudský organizmus škodlivý vplyv. Aký silný bude tento vplyv, závisí od trvania a sily žiarenia. Ak sa vystavíte dlhožiarenia, môže to viesť k zmenám v bunkovej úrovni. Všetky elektronické zariadenia, ktoré nás obklopujú, či už je to mobilný telefón, počítač alebo mikrovlnná rúra, to všetko má vplyv na zdravie. Preto si treba dávať pozor, aby ste sa nevystavovali zbytočnému žiareniu.

Beta, gama.

Ako sa tvoria?

Všetky vyššie uvedené typy žiarenia vznikajú procesom rozpadu izotopov jednoduchých látok. Atómy všetkých prvkov pozostávajú z jadra a elektrónov, ktoré sa okolo neho otáčajú. Jadro je stotisíckrát menšie ako celý atóm, no vďaka extrémne vysokej hustote sa jeho hmotnosť takmer rovná celkovej hmotnosti celého atómu. Jadro obsahuje kladne nabité častice – protóny a neutróny, ktoré nemajú elektrický náboj. Obidve sú navzájom veľmi úzko prepojené. Počet protónov v jadre určuje, ku ktorému konkrétnemu atómu patrí, napríklad 1 protón v jadre je vodík, 8 protónov je kyslík, 92 protónov je urán. v atóme zodpovedá počtu protónov v jeho jadre. Každý elektrón má záporný elektrický náboj rovný náboju protónu, a preto je atóm ako celok neutrálny.

Tie atómy, ktoré majú jadrá zhodné v počte protónov, ale rozdielne v počte neutrónov, sú variantmi jedného chemická látka a nazývajú sa jej izotopy. Aby sme ich nejako rozlíšili, je k symbolu označujúcemu prvok priradené číslo, ktoré je súčtom všetkých častíc nachádzajúcich sa v jadre tohto izotopu. Napríklad jadro prvku urán-238 obsahuje 92 protónov a tiež 146 neutrónov a urán-235 má tiež 92 protónov, ale neutrónov je už 143. Väčšina izotopov je nestabilná. Napríklad urán-238, ktorého väzby medzi protónmi a neutrónmi v jadre sú veľmi slabé a skôr či neskôr sa z neho oddelí kompaktná skupina pozostávajúca z páru neutrónov a páru protónov, čím sa urán-238 zmení na inú. prvok - tórium-234, tiež nestabilný prvok, ktorého jadro obsahuje 144 neutrónov a 90 protónov. Jeho rozpad bude pokračovať v reťazci premien, ktoré sa skončia vytvorením atómu olova. Počas každého z týchto rozpadov sa uvoľňuje energia, ktorá vedie k rôznym druhom

Pre zjednodušenie môžeme vznik rôznych typov opísať takto: jadro emituje jadro, ktoré sa skladá z páru neutrónov a páru protónov, beta lúče pochádzajú z elektrónu. A sú situácie, v ktorých je izotop tak vzrušený, že výstup častice ho úplne nestabilizuje a potom vyhodí prebytočnú čistú energiu do jednej časti, tento proces sa nazýva gama žiarenie. Typy žiarenia, ako sú gama lúče a podobné röntgenové lúče, sa vytvárajú bez emisie častíc materiálu. Čas potrebný na rozpad polovice všetkých atómov akéhokoľvek konkrétneho izotopu v akomkoľvek rádioaktívnom zdroji sa nazýva polčas rozpadu. Proces atómových premien je nepretržitý a jeho aktivita sa odhaduje podľa počtu rozpadov, ktoré nastanú za jednu sekundu a meria sa v becquereloch (1 atóm za sekundu).

Rôzne druhy žiarenia sa vyznačujú uvoľňovaním rôzneho množstva energie, odlišná je aj ich schopnosť prenikania, preto majú rôzne účinky aj na tkanivá živých organizmov.

Alfa žiarenie, čo je prúd ťažkých častíc, dokáže zachytiť aj kúsok papiera, nie je schopné preniknúť cez vrstvu odumretých epidermálnych buniek. Nie je to nebezpečné, kým sa látky, ktoré emitujú alfa častice, nedostanú do tela cez rany alebo cez jedlo a/alebo vdychovaný vzduch. Vtedy sa stanú mimoriadne nebezpečnými.

Beta žiarenie je schopné preniknúť 1-2 centimetre do tkanív živého organizmu.

Gama lúče, ktoré sa šíria rýchlosťou svetla, sú najnebezpečnejšie a môžu byť zastavené iba hrubou doskou z olova alebo betónu.

Všetky druhy žiarenia môžu spôsobiť poškodenie živého organizmu a čím väčšie poškodenie, tým viac energie sa prenieslo do tkanív.

V prípade rôznych havárií v jadrových zariadeniach a pri vojenských operáciách s použitím jadrových zbraní je dôležité komplexne zvážiť škodlivé faktory pôsobiace na organizmus. Okrem zjavných fyzických účinkov na človeka majú aj škodlivé účinky. odlišné typy elektromagnetická radiácia.

Atómová energia sa pomerne aktívne využíva na mierové účely, napríklad pri prevádzke röntgenového zariadenia a urýchľovača, čo umožnilo distribúciu ionizujúceho žiarenia v národnom hospodárstve. Vzhľadom na to, že je tomu človek vystavený každý deň, je potrebné zistiť, aké to môže mať následky. nebezpečný kontakt a ako sa chrániť.

Hlavné charakteristiky

Ionizujúce žiarenie je druh radiačnej energie, ktorá vstupuje do špecifického prostredia a spôsobuje v tele proces ionizácie. Podobná charakteristika ionizujúce žiarenie Vhodné pre röntgenové žiarenie, rádioaktívne a vysoké energie a oveľa viac.

Ionizujúce žiarenie má priamy vplyv na ľudský organizmus. Napriek tomu, že ionizujúce žiarenie je možné použiť v medicíne, je mimoriadne nebezpečné, o čom svedčia jeho vlastnosti a vlastnosti.

Známe odrody sú rádioaktívne ožiarenia, ktoré vznikajú v dôsledku svojvoľného štiepenia atómového jadra, ktoré spôsobuje premenu chemických, fyzikálne vlastnosti. Látky, ktoré sa môžu rozkladať, sa považujú za rádioaktívne.

Môžu byť umelé (sedemsto prvkov), prírodné (päťdesiat prvkov) - tórium, urán, rádium. Je potrebné poznamenať, že majú karcinogénne vlastnosti; toxíny sa uvoľňujú v dôsledku vystavenia ľuďom a môžu spôsobiť rakovinu, choroba z ožiarenia.

Treba poznamenať nasledujúce typy ionizujúce žiarenie, ktoré pôsobí na ľudský organizmus:

Alfa

Sú považované za kladne nabité héliové ióny, ktoré sa objavujú v prípade rozpadu jadier ťažkých prvkov. Ochrana pred ionizujúcim žiarením sa vykonáva pomocou kusu papiera alebo látky.

Beta

– tok negatívne nabitých elektrónov, ktoré sa objavujú v prípade rozpadu rádioaktívnych prvkov: umelé, prirodzené. Škodlivý faktor je oveľa vyšší ako u predchádzajúceho druhu. Ako ochranu budete potrebovať hrubú obrazovku, odolnejšiu. Takéto žiarenia zahŕňajú pozitróny.

Gamma

– tvrdé elektromagnetické kmitanie, ktoré sa objavuje po rozpade jadier rádioaktívne látky. Pozoruje sa vysoký penetračný faktor a je to najnebezpečnejšie žiarenie z troch uvedených pre ľudský organizmus. Na tienenie lúčov musíte použiť špeciálne zariadenia. Na to budete potrebovať dobré a odolné materiály: vodu, olovo a betón.

röntgen

Ionizujúce žiarenie sa vytvára v procese práce s trubicou a zložitými inštaláciami. Charakteristika pripomína gama lúče. Rozdiel je v pôvode a vlnovej dĺžke. Existuje penetračný faktor.

Neutrón

Neutrónové žiarenie je prúd nenabitých neutrónov, ktoré sú súčasťou jadier, okrem vodíka. V dôsledku ožiarenia dostávajú látky časť rádioaktivity. Je tu najväčší penetračný faktor. Všetky tieto druhy ionizujúceho žiarenia sú veľmi nebezpečné.

Hlavné zdroje žiarenia

Zdroje ionizujúceho žiarenia môžu byť umelé alebo prírodné. V zásade ľudské telo prijíma žiarenie z prírodných zdrojov, medzi ktoré patria:

pozemské žiarenie;
vnútorné ožarovanie.

Čo sa týka zdrojov pozemského žiarenia, mnohé z nich sú karcinogénne. Tie obsahujú:

Urán;
draslík;
tórium;
polónium;
viesť;
rubídium;
radón.

Nebezpečenstvo spočíva v tom, že sú karcinogénne. Radón je plyn, ktorý nemá žiadny zápach, farbu ani chuť. Je sedem a pol krát ťažší ako vzduch. Jeho produkty rozpadu sú oveľa nebezpečnejšie ako plyn, takže dopad na ľudský organizmus je mimoriadne tragický.

Medzi umelé zdroje patria:

jadrová energia;
spracovateľské závody;
uránové bane;
pohrebiská s rádioaktívnym odpadom;
Röntgenové prístroje;
jadrový výbuch;
vedecké laboratóriá;
rádionuklidy, ktoré sa aktívne používajú v modernej medicíne;
osvetľovacie zariadenia;
počítače a telefóny;
Spotrebiče.

Ak sú tieto zdroje v blízkosti, existuje faktor absorbovanej dávky ionizujúceho žiarenia, ktorého jednotka závisí od dĺžky expozície ľudského tela.

K prevádzke zdrojov ionizujúceho žiarenia dochádza každý deň, napríklad: keď pracujete na počítači, pozeráte televíznu reláciu alebo rozprávate mobilný telefón, smartfón. Všetky tieto zdroje sú do určitej miery karcinogénne a môžu spôsobiť ťažké až smrteľné ochorenia.

Súčasťou umiestnenia zdrojov ionizujúceho žiarenia je zoznam dôležitých, zodpovedných prác súvisiacich s vypracovaním projektu umiestnenia ožarovacích zariadení. Všetky zdroje žiarenia obsahujú určitú jednotku žiarenia, z ktorých každý má špecifický účinok na ľudský organizmus. To zahŕňa manipulácie vykonané na inštaláciu a uvedenie týchto zariadení do prevádzky.

Je potrebné poznamenať, že likvidácia zdrojov ionizujúceho žiarenia je povinná.

Toto je proces, ktorý pomáha vyraďovať zdroje generovania. Tento postup pozostáva z technických, administratívnych opatrení, ktoré sú zamerané na zaistenie bezpečnosti personálu a obyvateľstva a nechýba ani ochranný faktor životné prostredie. Karcinogénne zdroje a zariadenia predstavujú pre ľudský organizmus obrovské nebezpečenstvo, preto sa ich treba zbaviť.

Vlastnosti registrácie žiarenia

Charakteristiky ionizujúceho žiarenia ukazujú, že sú neviditeľné, bez zápachu a farby, takže je ťažké si ich všimnúť.

Na tento účel existujú metódy na zaznamenávanie ionizujúceho žiarenia. Pokiaľ ide o metódy detekcie a merania, všetko sa robí nepriamo, pričom ako základ sa používa nejaká vlastnosť.

Na detekciu ionizujúceho žiarenia sa používajú tieto metódy:

Fyzikálne: ionizácia, proporcionálny čítač, plynový výboj Geigerov-Mullerov počítač, ionizačná komora, polovodičový počítač.
Kalorimetrická metóda detekcie: biologická, klinická, fotografická, hematologická, cytogenetická.
Luminiscenčné: fluorescenčné a scintilačné čítače.
Biofyzikálna metóda: rádiometria, výpočet.

Dozimetria ionizujúceho žiarenia sa vykonáva pomocou prístrojov, ktoré sú schopné určiť dávku žiarenia. Zariadenie obsahuje tri hlavné časti - počítadlo impulzov, snímač a zdroj energie. Dozimetria žiarenia je možná vďaka dozimetru alebo rádiometru.

Účinky na ľudí

Nebezpečný je najmä vplyv ionizujúceho žiarenia na ľudský organizmus. Možné sú nasledujúce dôsledky:

existuje faktor veľmi hlbokej biologickej zmeny;
existuje kumulatívny účinok jednotky absorbovaného žiarenia;
účinok sa prejavuje v priebehu času, pretože existuje latentné obdobie;
každý má vnútorné orgány systémy majú rôznu citlivosť na jednotku absorbovaného žiarenia;
žiarenie ovplyvňuje všetkých potomkov;
účinok závisí od jednotky absorbovaného žiarenia, dávky žiarenia a trvania.

Napriek používaniu radiačných zariadení v medicíne môžu byť ich účinky škodlivé. Biologický účinok ionizujúceho žiarenia v procese rovnomerného ožiarenia tela, vypočítaný na 100% dávky, sa prejavuje takto:

kostná dreň – jednotka absorbovaného žiarenia 12 %;
pľúca – najmenej 12 %;
kosti – 3 %;
semenníky, vaječníky– absorbovaná dávka ionizujúceho žiarenia asi 25 %;
štítna žľaza– absorbovaná dávková jednotka asi 3 %;
mliečne žľazy – približne 15 %;
ostatné tkanivá - jednotka absorbovanej dávky žiarenia je 30%.

V dôsledku toho môže byť rôzne choroby až po onkológiu, paralýzu a choroby z ožiarenia. Je mimoriadne nebezpečný pre deti a tehotné ženy, pretože dochádza k abnormálnemu vývoju orgánov a tkanív. Toxíny a žiarenie sú zdrojom nebezpečných chorôb.

Rádioaktivitu objavil v roku 1896 francúzsky vedec Antoine Henri Becquerel pri štúdiu luminiscencie uránových solí. Ukázalo sa, že soli uránu bez vonkajšieho vplyvu (samovoľne) emitovali žiarenie neznámeho charakteru, ktoré osvetľovalo fotografické platne izolované od svetla, ionizovalo vzduch, prenikalo cez tenké kovové platne a spôsobovalo luminiscenciu množstva látok. Rovnakú vlastnosť mali látky obsahujúce polónium 21084Po a rádium 226 88Ra.

Ešte skôr, v roku 1985, röntgenové lúče náhodne objavil nemecký fyzik Wilhelm Roentgen. Marie Curie vymyslela slovo „rádioaktivita“.

Rádioaktivita je spontánna premena (rozpad) jadra atómu chemického prvku, ktorá vedie k zmene jeho atómového čísla alebo k zmene hmotnostného čísla. Pri tejto premene jadra sa uvoľňuje rádioaktívne žiarenie.

Existuje rozdiel medzi prirodzenou a umelou rádioaktivitou. Prirodzená rádioaktivita je rádioaktivita pozorovaná v nestabilných izotopoch existujúcich v prírode. Umelá rádioaktivita je rádioaktivita izotopov získaných v dôsledku jadrových reakcií.

Existuje niekoľko druhov rádioaktívneho žiarenia, líšiacich sa energiou a penetračnou schopnosťou, ktoré majú rôzne účinky na tkanivá živého organizmu.

Alfa žiarenie je prúd kladne nabitých častíc, z ktorých každá pozostáva z dvoch protónov a dvoch neutrónov. Schopnosť prieniku tohto typu žiarenia je nízka. Zadrží ho niekoľko centimetrov vzduchu, niekoľko listov papiera a bežné oblečenie. Alfa žiarenie môže byť nebezpečné pre oči. Prakticky nedokáže preniknúť vonkajšou vrstvou kože a nepredstavuje nebezpečenstvo, kým rádionuklidy emitujúce alfa častice nevstúpia do tela cez otvorená rana, s jedlom alebo vdychovaným vzduchom – vtedy sa môžu stať mimoriadne nebezpečnými. V dôsledku ožiarenia pomerne ťažkými, kladne nabitými alfa časticami môže po určitom čase dôjsť k vážnemu poškodeniu buniek a tkanív živých organizmov.

Beta žiarenie je prúd negatívne nabitých elektrónov pohybujúcich sa obrovskou rýchlosťou, ktorých veľkosť a hmotnosť sú oveľa menšie ako častice alfa. Toto žiarenie má väčšiu prenikavú silu v porovnaní s alfa žiarením. Chrániť sa pred ním môžete tenkým plechom ako je hliník alebo vrstvou dreva s hrúbkou 1,25 cm Ak človek nemá na sebe hrubé oblečenie, beta častice môžu preniknúť do pokožky až do hĺbky niekoľkých milimetrov. Ak nie je telo zakryté odevom, beta žiarenie môže poškodiť pokožku, prechádza do telesného tkaniva do hĺbky 1-2 centimetrov.

gama žiarenie, ako röntgenové žiarenie je to elektromagnetické žiarenie ultravysokých energií. Ide o žiarenie veľmi krátkych vlnových dĺžok a veľmi vysokých frekvencií. Každý, kto absolvoval lekársku prehliadku, pozná röntgen. Gama žiarenie má vysokú prenikavosť, ochránite sa pred ním len hrubou vrstvou olova alebo betónu. Röntgenové a gama lúče nenesú elektrický náboj. Môžu poškodiť akékoľvek orgány.

Všetky druhy rádioaktívneho žiarenia nie je možné vidieť, cítiť ani počuť. Žiarenie nemá žiadnu farbu, žiadnu chuť, žiadnu vôňu. Rýchlosť rozpadu rádionuklidov sa prakticky nedá zmeniť známymi chemickými, fyzikálnymi, biologickými a inými metódami. Čím viac energie žiarenie prenesie do tkanív, tým väčšie škody v tele spôsobí. Množstvo energie prenesenej do tela sa nazýva dávka. Telo môže dostať dávku žiarenia z akéhokoľvek typu žiarenia, vrátane rádioaktívneho. V tomto prípade môžu byť rádionuklidy umiestnené mimo tela alebo v ňom. Množstvo energie žiarenia, ktoré sa absorbuje na jednotku hmotnosti ožiareného telesa, sa nazýva absorbovaná dávka a meria sa v systéme SI v sivej (Gy).

Pri rovnakej absorbovanej dávke je alfa žiarenie oveľa nebezpečnejšie ako beta a gama žiarenie. Úroveň vplyvu rôzne druhyžiarenie na osobu sa hodnotí pomocou takej charakteristiky, ako je dávkový ekvivalent. poškodzujú telesné tkanivá rôznymi spôsobmi. V sústave SI sa meria v jednotkách nazývaných sieverty (Sv).

Rádioaktívny rozpad je prirodzená rádioaktívna premena jadier, ku ktorej dochádza spontánne. Jadro prechádzajúce rádioaktívnym rozpadom sa nazýva materské jadro; výsledné dcérske jadro je spravidla excitované a jeho prechod do základného stavu je sprevádzaný emisiou fotónu γ. To. Gama žiarenie je hlavnou formou znižovania energie excitovaných produktov rádioaktívnych premien.

Alfa rozpad. β-lúče sú tokom jadier hélia He. Alfa rozpad je sprevádzaný odchodom častice alfa (He) z jadra, ktorá sa spočiatku premení na jadro atómu nového chemického prvku, ktorého náboj je o 2 menší a hmotnostné číslo o 4 jednotky menšie.

Rýchlosti, ktorými α-častice (t.j. jadrá He) vyletujú z rozpadajúceho sa jadra, sú veľmi vysoké (~106 m/s).

Letom cez hmotu α-častica postupne stráca svoju energiu, míňa ju na ionizáciu molekúl látky a nakoniec sa zastaví. Alfa častica tvorí na svojej dráhe približne 106 párov iónov na 1 cm dráhy.

Čím väčšia je hustota látky, tým kratší je rozsah α-častíc pred zastavením. Vo vzduchu pri normálnom tlaku je rozsah niekoľko cm, vo vode, v ľudských tkanivách (svaly, krv, lymfa) 0,1-0,15 mm. α-častice sú úplne zablokované obyčajným kusom papiera.

α-častice nie sú pri vonkajšom ožiarení veľmi nebezpečné, pretože môže byť oneskorené oblečením a gumou. Ale α-častice sú veľmi nebezpečné, keď vstupujú do ľudského tela kvôli vysokej hustote ionizácie, ktorú produkujú. Poškodenie v tkanivách nie je reverzibilné.

Beta rozpad prichádza v troch variantoch. Prvý - jadro, ktoré prešlo transformáciou, emituje elektrón, druhý - pozitrón, tretí - sa nazýva elektrónový záchyt (e-capture), jadro pohltí jeden z elektrónov.

Tretí typ rozpadu (záchyt elektrónov) je, keď jadro absorbuje jeden z elektrónov svojho atómu, v dôsledku čoho sa jeden z protónov zmení na neutrón a emituje neutríno:

Rýchlosť pohybu β-častíc vo vákuu je 0,3 – 0,99 rýchlosti svetla. Sú rýchlejšie ako častice alfa, lietajú cez blížiace sa atómy a interagujú s nimi. β-častice majú menší ionizačný účinok (50-100 párov iónov na 1 cm dráhy vo vzduchu) a keď sa β-častica dostane do tela, sú menej nebezpečné ako α-častice. Penetračná schopnosť β-častíc je však vysoká (od 10 cm do 25 m a až 17,5 mm v biologických tkanivách).

Gama žiarenie je elektromagnetické žiarenie vyžarované atómovými jadrami pri rádioaktívnych premenách, ktoré sa šíri vo vákuu konštantnou rýchlosťou 300 000 km/s. Toto žiarenie zvyčajne sprevádza β-rozpad a menej často α-rozpad.

γ-lúče sú podobné röntgenovému, ale majú oveľa vyššiu energiu (pri kratšej vlnovej dĺžke). γ-lúče, ktoré sú elektricky neutrálne, sa neodchyľujú v magnetických a elektrických poliach. V hmote a vo vákuu sa šíria priamočiaro a rovnomerne vo všetkých smeroch od zdroja bez toho, aby spôsobovali priamu ionizáciu, pri pohybe v prostredí vyraďujú elektróny, odovzdávajú im časť alebo všetku svoju energiu, ktoré vyvolávajú proces ionizácie. Na 1 cm dráhy γ-lúče tvoria 1-2 páry iónov. Vo vzduchu sa pohybujú z niekoľkých stoviek metrov a dokonca aj kilometrov, v betóne - 25 cm, v olove - do 5 cm, vo vode - desiatky metrov a prenikajú cez živé organizmy.

γ-lúče predstavujú značné nebezpečenstvo pre živé organizmy ako zdroj vonkajšieho žiarenia.

Dnes budeme hovoriť o tom, čo je žiarenie vo fyzike. Povedzme si niečo o povahe elektronických prechodov a uveďme elektromagnetickú stupnicu.

Božstvo a atóm

Štruktúra hmoty sa stala predmetom záujmu vedcov pred viac ako dvetisíc rokmi. Starovekí grécki filozofi sa pýtali, ako sa vzduch líši od ohňa a zem od vody, prečo je mramor biely a uhlie čierne. Vytvárali zložité systémy vzájomne závislých komponentov, navzájom sa vyvracali alebo podporovali. A najviac zvláštne javy, zásahu bohov sa pripisoval napríklad úder blesku alebo východ slnka.

Raz, po mnohých rokoch pozorovania schodov chrámu, si jeden vedec všimol: každá noha, ktorá stojí na kameni, odnáša drobnú čiastočku hmoty. Postupom času mramor zmenil tvar a v strede sa prepadol. Meno tohto vedca je Leucippus a najmenšie častice nazval atómy, nedeliteľné. Toto začala cesta k štúdiu toho, čo je žiarenie vo fyzike.

Veľká noc a svetlo

Potom prišli temné časy a veda bola opustená. Všetci, ktorí sa pokúšali študovať prírodné sily, sa nazývali čarodejnice a čarodejníci. Ale napodiv to bolo náboženstvo, ktoré dalo impulz ďalší vývoj vedy. Štúdium toho, čo je žiarenie vo fyzike, začalo astronómiou.

Čas na slávenie Veľkej noci sa v tých dňoch počítal zakaždým inak. Komplexný systém Vzťah medzi jarnou rovnodennosťou, 26-dňovým lunárnym cyklom a 7-dňovým týždňom neumožňoval zostavovanie dátumových tabuliek na oslavu Veľkej noci viac ako pár rokov. Ale cirkev musela všetko vopred naplánovať. Preto pápež Lev X. nariadil zostavenie presnejších tabuliek. To si vyžadovalo pozorné pozorovanie pohybov Mesiaca, hviezd a Slnka. A nakoniec si Mikuláš Kopernik uvedomil: Zem nie je plochá a nie je ani stredom vesmíru. Planéta je guľa, ktorá sa točí okolo Slnka. A Mesiac je guľa na obežnej dráhe Zeme. Samozrejme, niekto by sa mohol opýtať: „Čo to všetko má spoločné s tým, čo je žiarenie vo fyzike? Poďme to teraz odhaliť.

Oválne a trámové

Neskôr Kepler doplnil Koperníkov systém tým, že zistil, že planéty sa pohybujú po oválnych dráhach a tento pohyb je nerovnomerný. Ale bol to práve tento prvý krok, ktorý v ľudstve vzbudil záujem o astronómiu. A tam nebolo ďaleko od otázok: „Čo je hviezda?“, „Prečo ľudia vidia jej lúče?“ a "Ako sa jedno svietidlo líši od druhého?" Najprv sa však budete musieť presunúť od obrovských objektov k tým najmenším. A potom sa dostávame k žiareniu, čo je pojem vo fyzike.

Atóm a hrozienka

Na konci devätnásteho storočia sa nahromadili dostatočné poznatky o najmenších chemických jednotkách hmoty – atómoch. Bolo známe, že sú elektricky neutrálne, ale obsahujú pozitívne aj negatívne nabité prvky.

Bolo urobených veľa predpokladov: že kladné náboje sú rozložené v negatívnom poli, ako hrozienka v žemli, a že atóm je kvapka nerovnako nabitých tekutých častí. Rutherfordova skúsenosť ale všetko objasnila. Dokázal, že v strede atómu je pozitívne ťažké jadro a okolo neho sú ľahké negatívne elektróny. A konfigurácia obalov je pre každý atóm iná. V tom spočívajú zvláštnosti žiarenia vo fyzike elektronických prechodov.

Bór a obežná dráha

Keď vedci zistili, že svetlo negatívne časti atómu sú elektróny, vyvstala ďalšia otázka - prečo nespadajú na jadro. Koniec koncov, podľa Maxwellovej teórie akýkoľvek pohybujúci sa náboj vyžaruje, a preto stráca energiu. Ale atómy existovali tak dlho ako vesmír a nechystali sa anihilovať. Bohr prišiel na pomoc. Predpokladal, že elektróny sú na určitých stacionárnych dráhach okolo atómového jadra a môžu byť iba v nich. Prechod elektrónu medzi dráhami sa uskutočňuje trhnutím s absorpciou alebo emisiou energie. Touto energiou by mohlo byť napríklad kvantum svetla. V podstate sme teraz načrtli definíciu žiarenia v časticovej fyzike.

Vodík a fotografia

Spočiatku bola fotografická technológia vynájdená ako komerčný projekt. Ľudia chceli zostať po stáročia, ale nie každý si mohol dovoliť objednať portrét od umelca. A fotografie boli lacné a nevyžadovali si takú veľkú investíciu. Potom umenie skla a dusičnanu strieborného vložilo do svojich služieb vojenské záležitosti. A potom veda začala využívať fotosenzitívne materiály.

Ako prvé boli odfotografované Spectra. Už dlho je známe, že horúci vodík vyžaruje špecifické čiary. Vzdialenosť medzi nimi bola v súlade s určitým zákonom. Ale spektrum hélia bolo zložitejšie: obsahovalo rovnakú sadu čiar ako vodík a ešte jednu. Druhá séria sa už neriadila zákonom odvodeným pre prvú sériu. Tu prišla na pomoc Bohrova teória.

Ukázalo sa, že v atóme vodíka je len jeden elektrón a ten sa môže pohybovať zo všetkých vyšších excitovaných dráh na jednu nižšiu. Toto bola prvá séria liniek. Ťažšie atómy sú zložitejšie.

Šošovka, mriežka, spektrum

To znamenalo začiatok používania žiarenia vo fyzike. Spektrálna analýza je jedným z najúčinnejších a najspoľahlivejších spôsobov, ako určiť zloženie, množstvo a štruktúru látky.

Emisné spektrum elektrónov vám povie, čo je v objekte obsiahnuté a aké je percento konkrétnej zložky. Táto metóda sa používa absolútne vo všetkých oblastiach vedy: od biológie a medicíny po kvantovú fyziku.
Absorpčné spektrum vám povie, ktoré ióny a v ktorých polohách sú prítomné v mriežke pevnej látky.
Rotačné spektrum ukáže, ako ďaleko od seba sú molekuly vo vnútri atómu, koľko a aký druh väzieb má každý prvok.

A rozsahy použitia elektromagnetického žiarenia sú nespočetné:

rádiové vlny skúmajú štruktúru veľmi vzdialených objektov a vnútro planét;
tepelné žiarenie povie o energii procesov;
viditeľné svetlo vám povie, v ktorých smeroch ležia najjasnejšie hviezdy;
ultrafialové lúče objasnia, že dochádza k vysokoenergetickým interakciám;
Samotné röntgenové spektrum umožňuje ľuďom študovať štruktúru hmoty (vrátane Ľudské telo) a prítomnosť týchto lúčov v kozmických objektoch upozorní vedcov, že v ohnisku ďalekohľadu je neutrónová hviezda, výbuch supernovy alebo čierna diera.

Čisto čierne telo

Ale existuje špeciálna sekcia, ktorá študuje, čo je tepelné žiarenie vo fyzike. Na rozdiel od atómového svetla má tepelná emisia svetla spojité spektrum. A najlepším modelovým objektom na výpočty je absolútne čierne telo. Ide o objekt, ktorý „zachytí“ všetko svetlo dopadajúce naň, ale nepustí ho späť. Je zvláštne, že úplne čierne teleso vyžaruje žiarenie a maximálna vlnová dĺžka bude závisieť od teploty modelu. V klasickej fyzike tepelným žiarením vznikol paradox.Ukázalo sa, že každá zohriata vec by mala vyžarovať stále viac energie až ultrafialový rozsah jeho energia by nezničila vesmír.

Max Planck dokázal tento paradox vyriešiť. Do vzorca žiarenia zaviedol novú veličinu, kvantum. Bez toho, aby som tomu dal niečo špeciálne fyzický význam, otvoril celý svet. Teraz je základom kvantovanie veličín moderná veda. Vedci si uvedomili, že polia a javy pozostávajú z nedeliteľných prvkov, kvánt. To viedlo k hlbšiemu štúdiu hmoty. Napríklad, modernom svete patrí medzi polovodiče. Predtým bolo všetko jednoduché: kov vedie prúd, ostatné látky sú dielektriká. A látky ako kremík a germánium (polovodiče) sa vo vzťahu k elektrine správajú nepochopiteľne. Aby sme sa naučili ovládať ich vlastnosti, bolo potrebné vytvoriť celú teóriu a všetko vypočítať p-n schopnosti prechody.