ประเภทของรังสีกัมมันตภาพรังสีและอันตราย ประเภทของรังสีไอออไนซ์และสมบัติของมัน

สำหรับผู้ที่ยังใหม่กับวิชาฟิสิกส์หรือเพิ่งเริ่มศึกษาฟิสิกส์ คำถามที่ว่ารังสีคืออะไรนั้นเป็นคำถามที่ซับซ้อน แต่เราต้องเผชิญกับปรากฏการณ์ทางกายภาพนี้เกือบทุกวัน พูดง่ายๆ ก็คือ รังสีเป็นกระบวนการกระจายพลังงานในรูปแบบ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและอนุภาคหรืออีกนัยหนึ่งก็คือคลื่นพลังงานที่แพร่กระจายไปรอบๆ

แหล่งกำเนิดรังสีและประเภทของรังสี

แหล่งกำเนิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอาจเป็นได้ทั้งแบบประดิษฐ์หรือจากธรรมชาติ ตัวอย่างเช่น รังสีเทียมก็รวมถึงรังสีเอกซ์ด้วย

คุณสามารถสัมผัสได้ถึงรังสีโดยไม่ต้องออกจากบ้าน: คุณเพียงแค่ต้องจับมือของคุณไว้เหนือเทียนที่ลุกไหม้แล้วคุณจะรู้สึกถึงรังสีความร้อนทันที มันสามารถเรียกได้ว่าเป็นความร้อน แต่นอกจากนั้นแล้ว ยังมีรังสีประเภทอื่นอีกหลายประเภทในฟิสิกส์ นี่คือบางส่วนของพวกเขา:

• รังสีอัลตราไวโอเลตเป็นรังสีที่บุคคลสามารถสัมผัสได้ขณะอาบแดด
• รังสีเอกซ์มีคลื่นสั้นที่สุดเรียกว่า รังสีเอกซ์.
• แม้แต่มนุษย์ก็สามารถเห็นรังสีอินฟราเรดได้ ตัวอย่างนี้คือเลเซอร์สำหรับเด็กทั่วไป รังสีประเภทนี้เกิดขึ้นเมื่อคลื่นวิทยุไมโครเวฟและแสงที่มองเห็นตรงกัน บ่อยครั้ง รังสีอินฟราเรดใช้ในการกายภาพบำบัด
• รังสีกัมมันตภาพรังสีเกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวของธาตุเคมีกัมมันตภาพรังสี คุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับรังสีได้จากบทความ
• การแผ่รังสีทางแสงนั้นไม่มีอะไรมากไปกว่าการแผ่รังสีแสง แสงในความหมายกว้าง ๆ
• รังสีแกมมาเป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่มีความยาวคลื่นสั้น ใช้เช่นในการฉายรังสี

นักวิทยาศาสตร์รู้มานานแล้วว่ารังสีบางชนิดมีผลเสียต่อร่างกายมนุษย์ อิทธิพลนี้จะรุนแรงเพียงใดนั้นขึ้นอยู่กับระยะเวลาและพลังของรังสี หากคุณเปิดเผยตัวเอง เวลานานรังสีซึ่งอาจนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงได้ ระดับเซลล์- อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ที่อยู่รอบตัวเรา ไม่ว่าจะเป็นโทรศัพท์มือถือ คอมพิวเตอร์ หรือเตาไมโครเวฟ ทั้งหมดนี้ล้วนส่งผลต่อสุขภาพทั้งสิ้น ดังนั้นคุณต้องระวังอย่าให้ตัวเองโดนรังสีที่ไม่จำเป็น

เบต้า, แกมมา

พวกมันก่อตัวอย่างไร?

รังสีประเภทต่างๆ ที่กล่าวมาข้างต้นทั้งหมดเกิดจากกระบวนการสลายตัวของไอโซโทปของสารเชิงเดี่ยว อะตอมขององค์ประกอบทั้งหมดประกอบด้วยนิวเคลียสและอิเล็กตรอนที่หมุนรอบนิวเคลียส นิวเคลียสมีขนาดเล็กกว่าอะตอมทั้งหมดหนึ่งแสนเท่า แต่เนื่องจากมีความหนาแน่นสูงมาก มวลของมันจึงเกือบเท่ากับมวลรวมของอะตอมทั้งหมด นิวเคลียสประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุบวก ได้แก่ โปรตอนและนิวตรอนที่ไม่มีประจุไฟฟ้า ทั้งสองเชื่อมต่อกันอย่างแน่นหนา จำนวนโปรตอนในนิวเคลียสเป็นตัวกำหนดว่าอะตอมใดเป็นของอะตอม ตัวอย่างเช่น โปรตอน 1 ตัวในนิวเคลียสคือไฮโดรเจน โปรตอน 8 ตัวเป็นออกซิเจน โปรตอน 92 ตัวเป็นยูเรเนียม ในอะตอมสอดคล้องกับจำนวนโปรตอนในนิวเคลียสของมัน อิเล็กตรอนแต่ละตัวมีประจุไฟฟ้าเป็นลบเท่ากับโปรตอน ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมอะตอมโดยรวมจึงเป็นกลาง

อะตอมเหล่านั้นที่มีนิวเคลียสมีจำนวนโปรตอนเท่ากัน แต่มีจำนวนนิวตรอนต่างกัน จะเป็นอะตอมที่มีจำนวนโปรตอนเท่ากัน สารเคมีและเรียกว่าไอโซโทปของมัน เพื่อที่จะแยกแยะความแตกต่างเหล่านี้ จึงมีการกำหนดตัวเลขให้กับสัญลักษณ์ที่แสดงถึงองค์ประกอบ ซึ่งเป็นผลรวมของอนุภาคทั้งหมดที่อยู่ในนิวเคลียสของไอโซโทปนี้ ตัวอย่างเช่น นิวเคลียสของธาตุยูเรเนียม-238 มีโปรตอน 92 ตัว เช่นเดียวกับนิวตรอน 146 ตัว และยูเรเนียม-235 มีโปรตอน 92 ตัว แต่มีนิวตรอนอยู่ 143 ตัวแล้ว ไอโซโทปส่วนใหญ่ไม่เสถียร ตัวอย่างเช่น ยูเรเนียม-238 พันธะระหว่างโปรตอนและนิวตรอนในนิวเคลียสซึ่งอ่อนแอมากและไม่ช้าก็เร็วกลุ่มที่มีขนาดกะทัดรัดที่ประกอบด้วยนิวตรอนคู่หนึ่งและโปรตอนหนึ่งคู่จะแยกออกจากกัน ทำให้ยูเรเนียม-238 กลายเป็นอีกกลุ่มหนึ่ง องค์ประกอบ - ทอเรียม-234 ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่ไม่เสถียรเช่นกัน นิวเคลียสประกอบด้วยนิวตรอน 144 ตัวและโปรตอน 90 ตัว การสลายตัวของมันจะดำเนินต่อไปเป็นลูกโซ่ของการเปลี่ยนแปลงซึ่งจะจบลงด้วยการก่อตัวของอะตอมตะกั่ว ในระหว่างการสลายตัวแต่ละครั้ง พลังงานจะถูกปล่อยออกมา ทำให้เกิดพลังงานประเภทต่างๆ

เพื่อให้สถานการณ์ง่ายขึ้น เราสามารถอธิบายการเกิดขึ้นของประเภทต่างๆ ได้ดังนี้ นิวเคลียสจะปล่อยนิวเคลียสซึ่งประกอบด้วยคู่นิวตรอนและโปรตอนคู่หนึ่งที่มาจากอิเล็กตรอน และมีบางสถานการณ์ที่ไอโซโทปตื่นเต้นมากจนอนุภาคที่ปล่อยออกมาไม่เสถียรอย่างสมบูรณ์ จากนั้นจึงทิ้งพลังงานบริสุทธิ์ส่วนเกินไปในส่วนหนึ่ง กระบวนการนี้เรียกว่ารังสีแกมมา ประเภทของรังสี เช่น รังสีแกมมา และรังสีเอกซ์ที่คล้ายกัน เกิดขึ้นโดยไม่มีการปล่อยอนุภาคของวัตถุออกมา เวลาที่ครึ่งหนึ่งของอะตอมทั้งหมดของไอโซโทปใดๆ ในแหล่งกัมมันตภาพรังสีใดๆ ใช้ในการสลายเรียกว่าครึ่งชีวิต กระบวนการเปลี่ยนรูปอะตอมเป็นแบบต่อเนื่อง และกิจกรรมของมันประมาณด้วยจำนวนการสลายตัวที่เกิดขึ้นในหนึ่งวินาที และวัดเป็นเบกเคอเรล (1 อะตอมต่อวินาที)

รังสีประเภทต่างๆ มีลักษณะเฉพาะคือการปล่อยพลังงานในปริมาณที่แตกต่างกัน และความสามารถในการทะลุทะลวงของรังสีก็แตกต่างกัน ดังนั้นจึงมีผลกระทบต่อเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกันด้วย

รังสีอัลฟ่าซึ่งเป็นกระแสอนุภาคหนักสามารถดักจับได้แม้กระทั่งกระดาษแผ่นหนึ่ง และไม่สามารถทะลุผ่านชั้นเซลล์ผิวหนังที่ตายแล้วได้ ไม่เป็นอันตรายจนกว่าสารที่ปล่อยอนุภาคอัลฟ่าจะเข้าสู่ร่างกายทางบาดแผลหรือทางอาหารและ/หรืออากาศที่หายใจเข้าไป เมื่อนั้นแหละที่พวกเขาจะกลายเป็นอันตรายอย่างยิ่ง

รังสีเบต้าสามารถทะลุเข้าไปในเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตได้ประมาณ 1-2 เซนติเมตร

รังสีแกมมาซึ่งเดินทางด้วยความเร็วแสงเป็นสิ่งที่อันตรายที่สุดและสามารถหยุดยั้งได้ด้วยแผ่นตะกั่วหรือคอนกรีตหนาๆ เท่านั้น

รังสีทุกประเภทสามารถก่อให้เกิดความเสียหายต่อสิ่งมีชีวิต และยิ่งความเสียหายมากเท่าไร พลังงานก็จะถูกถ่ายโอนไปยังเนื้อเยื่อมากขึ้นเท่านั้น

ในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุต่างๆ ที่โรงงานนิวเคลียร์และระหว่างปฏิบัติการทางทหารโดยใช้อาวุธนิวเคลียร์ จะต้องคำนึงถึงปัจจัยที่สร้างความเสียหายที่ส่งผลกระทบต่อร่างกายอย่างครอบคลุม นอกจากผลกระทบทางกายภาพที่ชัดเจนต่อมนุษย์แล้ว ยังส่งผลเสียอีกด้วย ประเภทต่างๆรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า

พลังงานปรมาณูถูกนำมาใช้อย่างแข็งขันเพื่อจุดประสงค์เชิงสันติ เช่น ในการทำงานของเครื่องเอ็กซ์เรย์และโรงงานเร่งความเร็ว ซึ่งทำให้สามารถกระจายรังสีไอออไนซ์ในระบบเศรษฐกิจของประเทศได้ เมื่อพิจารณาว่ามีคนสัมผัสสิ่งนี้ทุกวัน จึงจำเป็นต้องค้นหาว่าผลที่ตามมาจะเป็นอย่างไร การสัมผัสที่เป็นอันตรายและวิธีการป้องกันตัวเอง

ลักษณะสำคัญ

รังสีไอออไนซ์เป็นพลังงานรังสีชนิดหนึ่งที่เข้าสู่สภาพแวดล้อมเฉพาะ ทำให้เกิดกระบวนการไอออไนซ์ในร่างกาย ลักษณะคล้ายกัน รังสีไอออไนซ์เหมาะสำหรับรังสีเอกซ์ สารกัมมันตภาพรังสี พลังงานสูง และอื่นๆ อีกมากมาย

รังสีไอออไนซ์มีผลโดยตรงต่อร่างกายมนุษย์ แม้ว่ารังสีไอออไนซ์จะสามารถนำมาใช้ในทางการแพทย์ได้ แต่ก็เป็นอันตรายอย่างยิ่งเมื่อพิจารณาจากลักษณะและคุณสมบัติของมัน

พันธุ์ที่รู้จักกันดีคือการฉายรังสีกัมมันตภาพรังสีซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากการแตกตัวของนิวเคลียสของอะตอมโดยพลการซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของสารเคมี คุณสมบัติทางกายภาพ- สารที่สามารถสลายตัวได้ถือเป็นสารกัมมันตภาพรังสี

อาจเป็นของเทียม (เจ็ดร้อยองค์ประกอบ) ธรรมชาติ (ห้าสิบองค์ประกอบ) - ทอเรียม ยูเรเนียม เรเดียม ควรสังเกตว่าพวกมันมีคุณสมบัติเป็นสารก่อมะเร็ง สารพิษถูกปล่อยออกมาเนื่องจากการสัมผัสกับมนุษย์และอาจทำให้เกิดมะเร็ง เจ็บป่วยจากรังสี.

ควรบันทึก ประเภทต่อไปนี้รังสีไอออไนซ์ที่ส่งผลต่อร่างกายมนุษย์:

อัลฟ่า

พวกมันถือเป็นฮีเลียมไอออนที่มีประจุบวกซึ่งจะปรากฏขึ้นในกรณีที่นิวเคลียสของธาตุหนักสลายตัว การป้องกันรังสีไอออไนซ์ทำได้โดยใช้กระดาษหรือผ้า

เบต้า

– การไหลของอิเล็กตรอนที่มีประจุลบซึ่งปรากฏขึ้นในกรณีการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี: เทียม, โดยธรรมชาติ ปัจจัยความเสียหายนั้นสูงกว่าสายพันธุ์ก่อนหน้ามาก คุณจะต้องใช้หน้าจอที่หนาและทนทานมากขึ้นเพื่อเป็นการป้องกัน การแผ่รังสีดังกล่าวรวมถึงโพซิตรอนด้วย

แกมมา

– การสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างหนักซึ่งปรากฏขึ้นหลังจากการสลายนิวเคลียส สารกัมมันตภาพรังสี- มีการสังเกตปัจจัยทะลุทะลวงที่สูงและเป็นรังสีที่อันตรายที่สุดในสามรังสีที่อยู่ในร่างกายมนุษย์ เพื่อป้องกันรังสีคุณต้องใช้อุปกรณ์พิเศษ ในการทำเช่นนี้คุณจะต้องใช้วัสดุที่ดีและทนทาน: น้ำ ตะกั่ว และคอนกรีต

เอ็กซ์เรย์

รังสีไอออไนซ์ถูกสร้างขึ้นในกระบวนการทำงานกับหลอดและการติดตั้งที่ซับซ้อน ลักษณะคล้ายรังสีแกมมา ความแตกต่างอยู่ที่ต้นกำเนิดและความยาวคลื่น มีปัจจัยแทรกซึม

นิวตรอน

รังสีนิวตรอนเป็นกระแสของนิวตรอนที่ไม่มีประจุซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของนิวเคลียส ยกเว้นไฮโดรเจน จากการฉายรังสี สารต่างๆ จะได้รับกัมมันตภาพรังสีบางส่วน มีปัจจัยทะลุทะลวงที่ใหญ่ที่สุด รังสีไอออไนซ์ทุกประเภทเหล่านี้เป็นอันตรายมาก

แหล่งกำเนิดรังสีหลัก

แหล่งที่มาของรังสีไอออไนซ์อาจเป็นแหล่งกำเนิดหรือมาจากธรรมชาติก็ได้ โดยพื้นฐานแล้วร่างกายมนุษย์ได้รับรังสีจากแหล่งธรรมชาติ ได้แก่:

• รังสีภาคพื้นดิน
• การฉายรังสีภายใน

แหล่งที่มาของรังสีจากภาคพื้นดินส่วนใหญ่เป็นสารก่อมะเร็ง ซึ่งรวมถึง:

• ดาวยูเรนัส;
• โพแทสเซียม;
• ทอเรียม;
• พอโลเนียม;
• ตะกั่ว;
• รูบิเดียม;
• เรดอน.

อันตรายคือเป็นสารก่อมะเร็ง เรดอนเป็นก๊าซที่ไม่มีกลิ่น สี หรือรส หนักกว่าอากาศเจ็ดเท่าครึ่ง ผลิตภัณฑ์ที่สลายตัวนั้นมีอันตรายมากกว่าก๊าซ ดังนั้นผลกระทบต่อร่างกายมนุษย์จึงเป็นเรื่องน่าเศร้าอย่างยิ่ง

แหล่งที่มาเทียม ได้แก่ :

• พลังงานนิวเคลียร์;
• โรงงานเสริมสมรรถนะ
• เหมืองยูเรเนียม
• สถานที่ฝังศพที่มีกากกัมมันตภาพรังสี
• เครื่องเอ็กซ์เรย์;
• การระเบิดของนิวเคลียร์
• ห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์
• นิวไคลด์กัมมันตภาพรังสีซึ่งใช้ในการแพทย์แผนปัจจุบัน
• อุปกรณ์ให้แสงสว่าง
• คอมพิวเตอร์และโทรศัพท์
• เครื่องใช้ไฟฟ้า.

หากแหล่งที่มาเหล่านี้อยู่ใกล้ๆ จะมีปัจจัยของปริมาณรังสีไอออไนซ์ที่ดูดซับไว้ ซึ่งหน่วยจะขึ้นอยู่กับระยะเวลาของการสัมผัสกับร่างกายมนุษย์

การทำงานของแหล่งกำเนิดรังสีไอออไนซ์เกิดขึ้นทุกวัน เช่น เมื่อคุณทำงานที่คอมพิวเตอร์ ดูรายการทีวี หรือพูดคุย โทรศัพท์มือถือสมาร์ทโฟน แหล่งที่มาทั้งหมดเหล่านี้เป็นสารก่อมะเร็งในระดับหนึ่งและอาจก่อให้เกิดโรคร้ายแรงและร้ายแรงได้

การวางแหล่งกำเนิดรังสีไอออไนซ์รวมถึงรายการงานที่สำคัญและมีความรับผิดชอบที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาโครงการสำหรับที่ตั้งของการติดตั้งการฉายรังสี แหล่งกำเนิดรังสีทั้งหมดมีหน่วยรังสีหนึ่งหน่วย ซึ่งแต่ละหน่วยมีผลกระทบเฉพาะต่อร่างกายมนุษย์ ซึ่งรวมถึงการจัดการที่ดำเนินการเพื่อการติดตั้งและการว่าจ้างการติดตั้งเหล่านี้

ควรสังเกตว่าจำเป็นต้องกำจัดแหล่งกำเนิดรังสีไอออไนซ์

นี่เป็นกระบวนการที่ช่วยแหล่งสร้างการรื้อถอน ขั้นตอนนี้ประกอบด้วยมาตรการด้านเทคนิคและการบริหารที่มุ่งสร้างความมั่นใจในความปลอดภัยของบุคลากรและประชาชนและยังมีปัจจัยป้องกันอีกด้วย สิ่งแวดล้อม- แหล่งที่มาและอุปกรณ์ที่ก่อมะเร็งเป็นอันตรายอย่างมากต่อร่างกายมนุษย์ ดังนั้นจึงต้องกำจัดทิ้ง

คุณสมบัติของการลงทะเบียนรังสี

ลักษณะของรังสีไอออไนซ์แสดงให้เห็นว่ามองไม่เห็น ไม่มีกลิ่น และไม่มีสี ดังนั้นจึงสังเกตได้ยาก

เพื่อจุดประสงค์นี้ มีวิธีการบันทึกรังสีไอออไนซ์ ส่วนวิธีการตรวจจับและวัดนั้น ทุกอย่างกระทำโดยอ้อมโดยใช้คุณสมบัติบางอย่างเป็นพื้นฐาน

ใช้วิธีการต่อไปนี้ในการตรวจจับรังสีไอออไนซ์:

• ทางกายภาพ: ไอออนไนซ์, ตัวนับสัดส่วน, ตัวนับ Geiger-Muller ปล่อยก๊าซ, ห้องไอออไนเซชัน, ตัวนับเซมิคอนดักเตอร์
• วิธีการตรวจวัดปริมาณแคลอรี่: ทางชีววิทยา คลินิก ภาพถ่าย โลหิตวิทยา เซลล์พันธุศาสตร์
• เรืองแสง: ตัวนับฟลูออเรสเซนต์และประกายแวววาว
• วิธีทางชีวฟิสิกส์: รังสีเอกซ์, การคำนวณ

การวัดปริมาณรังสีของไอออไนซ์ทำได้โดยใช้เครื่องมือซึ่งสามารถกำหนดปริมาณรังสีได้ อุปกรณ์ประกอบด้วยสามส่วนหลัก ได้แก่ ตัวนับชีพจร เซ็นเซอร์ และแหล่งพลังงาน การวัดปริมาณรังสีสามารถทำได้ด้วยเครื่องวัดปริมาณรังสีหรือเครื่องวัดรังสี

ผลกระทบต่อมนุษย์

ผลของรังสีไอออไนซ์ต่อร่างกายมนุษย์เป็นอันตรายอย่างยิ่ง ผลที่ตามมาต่อไปนี้เป็นไปได้:

• มีปัจจัยของการเปลี่ยนแปลงทางชีววิทยาที่ลึกซึ้งมาก
• มีผลสะสมของหน่วยรังสีดูดกลืน
• ผลปรากฏออกมาเมื่อเวลาผ่านไปเนื่องจากมีระยะเวลาแฝงอยู่
• ทุกคนมี อวัยวะภายใน, ระบบมีความไวต่อหน่วยรังสีที่ถูกดูดกลืนต่างกัน
• รังสีส่งผลกระทบต่อลูกหลานทุกคน
• ผลที่ได้ขึ้นอยู่กับหน่วยของรังสีที่ดูดกลืน ปริมาณรังสี และระยะเวลา

แม้จะมีการใช้อุปกรณ์ฉายรังสีในทางการแพทย์ แต่ผลกระทบของอุปกรณ์ดังกล่าวก็อาจเป็นอันตรายได้ ผลกระทบทางชีวภาพของรังสีไอออไนซ์ในกระบวนการฉายรังสีของร่างกายสม่ำเสมอซึ่งคำนวณที่ 100% ของขนาดยาเกิดขึ้นดังนี้:

• ไขกระดูก – หน่วยของรังสีที่ดูดซึม 12%;
• ปอด – อย่างน้อย 12%;
• กระดูก – 3%;
• อัณฑะ รังไข่– ปริมาณรังสีไอออไนซ์ที่ดูดซับได้ประมาณ 25%;
• ต่อมไทรอยด์– หน่วยขนาดยาที่ดูดซึมประมาณ 3%;
• ต่อมน้ำนม – ประมาณ 15%;
• เนื้อเยื่ออื่น - หน่วยของปริมาณรังสีที่ดูดซึมคือ 30%

ส่งผลให้อาจมี โรคต่างๆจนถึงด้านเนื้องอกวิทยา อัมพาต และการเจ็บป่วยจากรังสี เป็นอันตรายอย่างยิ่งต่อเด็กและสตรีมีครรภ์เนื่องจากการพัฒนาอวัยวะและเนื้อเยื่อผิดปกติเกิดขึ้น สารพิษและรังสีเป็นแหล่งของโรคอันตราย

กัมมันตภาพรังสีถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2439 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส Antoine Henri Becquerel ในขณะที่ศึกษาการเรืองแสงของเกลือยูเรเนียม ปรากฎว่าเกลือยูเรเนียมซึ่งไม่ได้รับอิทธิพลจากภายนอก (โดยธรรมชาติ) ปล่อยรังสีโดยธรรมชาติที่ไม่รู้จักซึ่งส่องสว่างแผ่นถ่ายภาพที่แยกได้จากแสง ทำให้อากาศแตกตัวเป็นไอออน ทะลุผ่านแผ่นโลหะบาง ๆ และทำให้เกิดการเรืองแสงของสารจำนวนหนึ่ง สารที่มีพอโลเนียม 21084Po และเรเดียม 226 88Ra มีคุณสมบัติเหมือนกัน

ก่อนหน้านี้ในปี 1985 วิลเฮล์ม เรินต์เกน นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันค้นพบรังสีเอกซ์โดยไม่ได้ตั้งใจ มารี กูรี เป็นผู้บัญญัติคำว่า "กัมมันตภาพรังสี"

กัมมันตภาพรังสีคือการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นเอง (การสลายตัว) ของนิวเคลียสของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมี ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงเลขอะตอมหรือการเปลี่ยนแปลงเลขมวล ด้วยการเปลี่ยนแปลงของนิวเคลียสนี้ รังสีกัมมันตภาพรังสีจะถูกปล่อยออกมา

มีความแตกต่างระหว่างกัมมันตภาพรังสีธรรมชาติและกัมมันตภาพรังสีเทียม กัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติคือกัมมันตภาพรังสีที่พบในไอโซโทปที่ไม่เสถียรที่มีอยู่ในธรรมชาติ กัมมันตภาพรังสีประดิษฐ์คือกัมมันตภาพรังสีของไอโซโทปที่ได้รับจากปฏิกิริยานิวเคลียร์

รังสีกัมมันตภาพรังสีมีหลายประเภท ซึ่งมีพลังงานและความสามารถในการทะลุทะลวงต่างกัน ซึ่งมีผลกระทบต่อเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตต่างกัน

รังสีอัลฟ่าคือกระแสของอนุภาคที่มีประจุบวก ซึ่งแต่ละอนุภาคประกอบด้วยโปรตอน 2 ตัวและนิวตรอน 2 ตัว ความสามารถในการทะลุทะลวงของรังสีประเภทนี้ต่ำ มันถูกกักไว้ด้วยอากาศไม่กี่เซนติเมตร กระดาษหลายแผ่น และเสื้อผ้าธรรมดาๆ รังสีอัลฟ่าอาจเป็นอันตรายต่อดวงตาได้ ในทางปฏิบัติแล้วไม่สามารถทะลุผ่านชั้นนอกของผิวหนังได้ และไม่ก่อให้เกิดอันตรายจนกว่านิวไคลด์กัมมันตรังสีจะปล่อยอนุภาคแอลฟาเข้าสู่ร่างกายผ่านทาง แผลเปิดเมื่อผสมกับอาหารหรืออากาศที่สูดเข้าไป - สิ่งเหล่านี้อาจกลายเป็นอันตรายอย่างยิ่ง จากการฉายรังสีด้วยอนุภาคอัลฟาที่มีประจุบวกค่อนข้างหนัก ความเสียหายร้ายแรงต่อเซลล์และเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตอาจเกิดขึ้นได้ในช่วงระยะเวลาหนึ่ง

รังสีเบต้าคือกระแสของอิเล็กตรอนที่มีประจุลบซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็วมหาศาล ซึ่งมีขนาดและมวลน้อยกว่าอนุภาคแอลฟามาก รังสีนี้มีพลังทะลุทะลวงมากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับรังสีอัลฟ่า คุณสามารถป้องกันตัวเองด้วยแผ่นโลหะบางๆ เช่น อลูมิเนียม หรือชั้นไม้หนา 1.25 ซม. หากบุคคลไม่สวมเสื้อผ้าหนา อนุภาคบีตาสามารถทะลุผิวหนังได้ลึกหลายมิลลิเมตร หากร่างกายไม่ได้สวมเสื้อผ้า รังสีบีตาสามารถทำลายผิวหนังได้ โดยจะผ่านเข้าไปในเนื้อเยื่อของร่างกายได้ลึก 1-2 เซนติเมตร

รังสีแกมมาเช่นเดียวกับรังสีเอกซ์ มันเป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีพลังงานสูงเป็นพิเศษ นี่คือการแผ่รังสีที่มีความยาวคลื่นสั้นมากและความถี่สูงมาก ใครก็ตามที่ได้รับการตรวจสุขภาพก็คุ้นเคยกับการเอ็กซเรย์ รังสีแกมมามีความสามารถในการทะลุทะลวงสูง คุณสามารถป้องกันตัวเองได้ด้วยตะกั่วหรือคอนกรีตหนาเท่านั้น รังสีเอกซ์และรังสีแกมมาไม่มีประจุไฟฟ้า พวกมันสามารถทำลายอวัยวะต่างๆ ได้

รังสีกัมมันตภาพรังสีทุกประเภทไม่สามารถมองเห็น รู้สึก หรือได้ยินได้ รังสีไม่มีสี ไม่มีรส ไม่มีกลิ่น อัตราการสลายตัวของนิวไคลด์กัมมันตรังสีไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยวิธีทางเคมี กายภาพ ชีวภาพ และวิธีอื่นๆ ยิ่งรังสีพลังงานส่งผ่านไปยังเนื้อเยื่อมากเท่าใด ก็จะเกิดความเสียหายในร่างกายมากขึ้นเท่านั้น ปริมาณพลังงานที่ถ่ายโอนไปยังร่างกายเรียกว่าปริมาณ ร่างกายสามารถรับปริมาณรังสีจากรังสีชนิดใดก็ได้รวมทั้งกัมมันตภาพรังสีด้วย ในกรณีนี้ นิวไคลด์กัมมันตรังสีอาจตั้งอยู่ภายนอกร่างกายหรือภายในร่างกายก็ได้ ปริมาณพลังงานรังสีที่ถูกดูดกลืนต่อหน่วยมวลของวัตถุที่ถูกฉายรังสีเรียกว่าปริมาณรังสีที่ดูดกลืน และวัดในระบบ SI เป็นสีเทา (Gy)

สำหรับปริมาณรังสีที่ดูดซึมเท่ากัน รังสีอัลฟามีอันตรายมากกว่ารังสีบีตาและแกมมามาก ระดับแรงกระแทก หลากหลายชนิดรังสีต่อคนได้รับการประเมินโดยใช้ลักษณะเฉพาะที่เทียบเท่ากับปริมาณรังสี ทำลายเนื้อเยื่อของร่างกายในรูปแบบต่างๆ ในระบบ SI จะมีหน่วยวัดเป็นหน่วยที่เรียกว่าซีเวิร์ต (Sv)

การสลายกัมมันตภาพรังสีคือการเปลี่ยนแปลงกัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติของนิวเคลียสที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ นิวเคลียสที่สลายกัมมันตภาพรังสีเรียกว่านิวเคลียสแม่ ตามกฎแล้วนิวเคลียสของลูกสาวที่เกิดขึ้นนั้นดูน่าตื่นเต้นและการเปลี่ยนไปเป็นสถานะพื้นดินจะมาพร้อมกับการปล่อยโฟตอนγ ที่. รังสีแกมมาเป็นรูปแบบหลักในการลดพลังงานของผลิตภัณฑ์ที่ตื่นเต้นจากการเปลี่ยนแปลงของสารกัมมันตภาพรังสี

อัลฟ่าสลายตัว รังสี β คือฟลักซ์ของนิวเคลียสของฮีเลียม He การสลายตัวของอัลฟ่าจะมาพร้อมกับการแยกตัวของอนุภาคอัลฟ่า (He) ออกจากนิวเคลียสและในตอนแรกจะกลายเป็นนิวเคลียสของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีใหม่ ซึ่งมีประจุน้อยกว่า 2 และเลขมวลน้อยกว่า 4 หน่วย

ความเร็วที่อนุภาค α (เช่น He นิวเคลียส) บินออกจากนิวเคลียสที่กำลังสลายนั้นสูงมาก (~106 m/s)

อนุภาคอัลฟาที่บินผ่านสสารจะค่อยๆ สูญเสียพลังงานไปใช้ในการทำให้เกิดไอออนในโมเลกุลของสสาร และหยุดลงในที่สุด อนุภาคแอลฟาจะก่อตัวเป็นไอออนประมาณ 106 คู่บนเส้นทางของมันต่อเส้นทาง 1 ซม.

ยิ่งความหนาแน่นของสารมากขึ้น ช่วงของอนุภาค α ก่อนที่จะหยุดก็จะยิ่งสั้นลง ในอากาศที่ความดันปกติ ระยะคือหลายซม. ในน้ำ ในเนื้อเยื่อของมนุษย์ (กล้ามเนื้อ เลือด น้ำเหลือง) 0.1-0.15 มม. อนุภาค α ถูกกระดาษธรรมดาขวางไว้อย่างสมบูรณ์

อนุภาค α นั้นไม่เป็นอันตรายมากนักในกรณีของการฉายรังสีภายนอกเพราะว่า อาจล่าช้าเนื่องจากเสื้อผ้าและยาง แต่อนุภาค α นั้นอันตรายมากเมื่อเข้าสู่ร่างกายมนุษย์ เนื่องจากมีไอออนไนซ์ที่มีความหนาแน่นสูง ความเสียหายที่เกิดขึ้นในเนื้อเยื่อไม่สามารถย้อนกลับได้

การสลายตัวของเบต้ามีสามประเภท อันแรก - นิวเคลียสซึ่งผ่านการเปลี่ยนแปลงปล่อยอิเล็กตรอนออกมาอันที่สอง - โพซิตรอนอันที่สาม - เรียกว่าการจับอิเล็กตรอน (e-capture) นิวเคลียสดูดซับอิเล็กตรอนตัวหนึ่ง

การสลายตัวประเภทที่สาม (การจับอิเล็กตรอน) คือเมื่อนิวเคลียสดูดซับอิเล็กตรอนตัวหนึ่งของอะตอมของมัน ซึ่งเป็นผลมาจากโปรตอนตัวใดตัวหนึ่งกลายเป็นนิวตรอนและปล่อยนิวตริโนออกมา:

ความเร็วการเคลื่อนที่ของอนุภาค β ในสุญญากาศคือ 0.3 – 0.99 ความเร็วแสง พวกมันเร็วกว่าอนุภาคอัลฟ่า บินผ่านอะตอมที่กำลังจะมาถึงและมีปฏิสัมพันธ์กับพวกมัน อนุภาค β มีผลกระทบต่อการแตกตัวเป็นไอออนน้อยกว่า (ไอออน 50-100 คู่ต่อเส้นทางในอากาศ 1 ซม.) และเมื่ออนุภาค β เข้าสู่ร่างกาย ก็จะมีอันตรายน้อยกว่าอนุภาค α อย่างไรก็ตาม ความสามารถในการเจาะทะลุของอนุภาค β นั้นสูง (ตั้งแต่ 10 ซม. ถึง 25 ม. และสูงถึง 17.5 มม. ในเนื้อเยื่อชีวภาพ)

รังสีแกมมาคือรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาจากนิวเคลียสของอะตอมระหว่างการเปลี่ยนแปลงของสารกัมมันตภาพรังสี ซึ่งแพร่กระจายในสุญญากาศด้วยความเร็วคงที่ 300,000 กม./วินาที การแผ่รังสีนี้มักจะมาพร้อมกับการสลายตัวของ β และความถี่น้อยกว่าคือการสลายตัวของ α

รังสี γ นั้นคล้ายคลึงกับรังสีเอกซ์ แต่มีพลังงานสูงกว่ามาก (ที่ความยาวคลื่นสั้นกว่า) รังสี γ ซึ่งมีความเป็นกลางทางไฟฟ้า จะไม่เบี่ยงเบนไปในสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า ในสสารและสุญญากาศ พวกมันแพร่กระจายเป็นเส้นตรงและสม่ำเสมอในทุกทิศทางจากแหล่งกำเนิด โดยไม่ก่อให้เกิดไอออนไนซ์โดยตรง เมื่อเคลื่อนที่ในตัวกลาง พวกมันจะกระแทกอิเล็กตรอนออก และถ่ายโอนพลังงานบางส่วนหรือทั้งหมดไปยังพวกมัน ซึ่งก่อให้เกิดกระบวนการไอออไนซ์ ในระยะเคลื่อนที่ 1 ซม. รังสี γ จะก่อตัวเป็นไอออน 1-2 คู่ ในอากาศพวกมันเดินทางจากหลายร้อยเมตรหรือหลายกิโลเมตรในคอนกรีต - 25 ซม. ตะกั่ว - สูงถึง 5 ซม. ในน้ำ - สิบเมตรและพวกมันทะลุผ่านสิ่งมีชีวิต

รังสี γ ก่อให้เกิดอันตรายอย่างมากต่อสิ่งมีชีวิตในฐานะแหล่งกำเนิดรังสีภายนอก

วันนี้เราจะมาพูดถึงรังสีในฟิสิกส์ เรามาพูดถึงธรรมชาติของการเปลี่ยนผ่านทางอิเล็กทรอนิกส์และให้มาตราส่วนแม่เหล็กไฟฟ้ากันดีกว่า

เทพและอะตอม

โครงสร้างของสสารกลายเป็นประเด็นที่นักวิทยาศาสตร์สนใจเมื่อกว่าสองพันปีก่อน นักปรัชญากรีกโบราณถามคำถามว่าอากาศแตกต่างจากไฟ และโลกแตกต่างจากน้ำอย่างไร ทำไมหินอ่อนจึงเป็นสีขาวและถ่านหินจึงเป็นสีดำ พวกเขาสร้างระบบที่ซับซ้อนของส่วนประกอบที่พึ่งพาซึ่งกันและกัน หักล้างหรือสนับสนุนซึ่งกันและกัน และมากที่สุด ปรากฏการณ์ที่แปลกประหลาดเช่น สายฟ้าฟาดหรือพระอาทิตย์ขึ้นเป็นผลจากการกระทำของเหล่าทวยเทพ

ครั้งหนึ่ง หลังจากสังเกตขั้นบันไดของวิหารเป็นเวลาหลายปี นักวิทยาศาสตร์คนหนึ่งสังเกตเห็นว่า เท้าแต่ละข้างที่ยืนบนหินจะอุ้มอนุภาคเล็กๆ ออกไป เมื่อเวลาผ่านไป หินอ่อนก็เปลี่ยนรูปร่างและยุบตัวลงตรงกลาง ชื่อของนักวิทยาศาสตร์คนนี้คือ Leucippus และเขาเรียกว่าอะตอมของอนุภาคที่เล็กที่สุดซึ่งแบ่งแยกไม่ได้ นี่เป็นการเริ่มต้นเส้นทางสู่การศึกษาว่ารังสีในฟิสิกส์คืออะไร

อีสเตอร์และแสงสว่าง

จากนั้นยุคมืดก็มาถึงและวิทยาศาสตร์ก็ถูกละทิ้ง ทุกคนที่พยายามศึกษาพลังแห่งธรรมชาติล้วนถูกขนานนามว่าเป็นแม่มดและพ่อมด แต่น่าแปลกที่ศาสนาเป็นแรงผลักดันให้ทำ การพัฒนาต่อไปวิทยาศาสตร์. การศึกษาว่ารังสีคืออะไรในฟิสิกส์เริ่มต้นจากดาราศาสตร์

เวลาในการเฉลิมฉลองอีสเตอร์นั้นคำนวณแตกต่างกันไปในแต่ละครั้งในสมัยนั้น ระบบที่ซับซ้อนความสัมพันธ์ระหว่างวสันตวิษุวัต รอบดวงจันทร์ 26 วัน และสัปดาห์ที่มี 7 วัน ไม่อนุญาตให้มีการรวบรวมตารางวันที่สำหรับการเฉลิมฉลองอีสเตอร์เป็นเวลานานกว่าสองสามปี แต่คริสตจักรต้องวางแผนทุกอย่างล่วงหน้า ดังนั้นสมเด็จพระสันตะปาปาลีโอที่ 10 จึงทรงสั่งให้รวบรวมตารางที่แม่นยำยิ่งขึ้น ซึ่งจำเป็นต้องสังเกตการเคลื่อนที่ของดวงจันทร์ ดวงดาว และดวงอาทิตย์อย่างรอบคอบ และในท้ายที่สุด นิโคเลาส์ โคเปอร์นิคัสก็ตระหนักว่า โลกไม่ได้แบนและไม่ใช่ศูนย์กลางของจักรวาล ดาวเคราะห์คือลูกบอลที่หมุนรอบดวงอาทิตย์ และดวงจันทร์ก็เป็นทรงกลมในวงโคจรของโลก แน่นอน บางคนอาจถามว่า "ทั้งหมดนี้เกี่ยวอะไรกับรังสีในฟิสิกส์" มาเปิดเผยตอนนี้เลย

วงรีและคาน

ต่อมา เคปเลอร์ได้เสริมระบบโคเปอร์นิคัสโดยพิสูจน์ว่าดาวเคราะห์เคลื่อนที่ในวงโคจรวงรี และการเคลื่อนที่นี้ไม่สม่ำเสมอ แต่มันเป็นก้าวแรกที่ปลูกฝังความสนใจในดาราศาสตร์ให้กับมนุษยชาติ และไม่ไกลจากคำถาม: "ดาวคืออะไร", "ทำไมผู้คนถึงเห็นรังสีของมัน" และ “ผู้ส่องสว่างอันหนึ่งแตกต่างจากที่อื่นอย่างไร” แต่ก่อนอื่นคุณจะต้องย้ายจากวัตถุขนาดใหญ่ไปยังวัตถุที่เล็กที่สุด แล้วเราก็มาถึงเรื่องรังสี ซึ่งเป็นแนวคิดในวิชาฟิสิกส์

อะตอมและลูกเกด

ในตอนท้ายของศตวรรษที่ 19 ความรู้เพียงพอได้สะสมเกี่ยวกับหน่วยเคมีที่เล็กที่สุดของสสาร - อะตอม เป็นที่รู้กันว่าเป็นกลางทางไฟฟ้า แต่มีองค์ประกอบทั้งประจุบวกและประจุลบ

มีการตั้งสมมติฐานหลายประการ: ประจุบวกจะกระจายไปในสนามลบ เช่น ลูกเกดในขนมปัง และอะตอมคือหยดของชิ้นส่วนของเหลวที่มีประจุต่างกัน แต่ประสบการณ์ของรัทเทอร์ฟอร์ดทำให้ทุกอย่างกระจ่างขึ้น เขาพิสูจน์ว่าที่ใจกลางอะตอมมีนิวเคลียสหนักที่เป็นเชิงบวก และรอบๆ มีอิเล็กตรอนเชิงลบแบบเบา และโครงสร้างของเปลือกจะแตกต่างกันไปในแต่ละอะตอม นี่คือจุดที่ลักษณะเฉพาะของการแผ่รังสีในฟิสิกส์ของการเปลี่ยนทางอิเล็กทรอนิกส์อยู่

โบรอนและวงโคจร

เมื่อนักวิทยาศาสตร์พบว่าส่วนลบแสงของอะตอมคืออิเล็กตรอน ก็มีคำถามอีกข้อหนึ่งเกิดขึ้น - เหตุใดพวกมันจึงไม่ตกสู่นิวเคลียส ตามทฤษฎีของแมกซ์เวลล์ ประจุที่เคลื่อนที่ใดๆ จะแผ่กระจายออกไป และสูญเสียพลังงานไป แต่อะตอมดำรงอยู่ตราบเท่าที่จักรวาล และจะไม่ถูกทำลายล้าง บอร์เข้ามาช่วยเหลือ เขาตั้งสมมติฐานว่าอิเล็กตรอนอยู่ในวงโคจรคงที่รอบนิวเคลียสของอะตอม และสามารถอยู่ในวงโคจรนั้นได้เท่านั้น การเปลี่ยนแปลงของอิเล็กตรอนระหว่างวงโคจรนั้นกระทำโดยการกระตุกด้วยการดูดซับหรือการปล่อยพลังงาน ตัวอย่างเช่น พลังงานนี้อาจเป็นควอนตัมของแสง โดยพื้นฐานแล้ว เราได้สรุปคำจำกัดความของรังสีในฟิสิกส์ของอนุภาคแล้ว

ไฮโดรเจนและการถ่ายภาพ

ในขั้นต้น เทคโนโลยีการถ่ายภาพถูกคิดค้นขึ้นเป็นโครงการเชิงพาณิชย์ ผู้คนต้องการที่จะอยู่ต่อเป็นเวลาหลายศตวรรษ แต่ไม่ใช่ทุกคนที่จะสั่งภาพวาดจากศิลปินได้ และรูปถ่ายก็มีราคาถูกและไม่ต้องใช้เงินลงทุนจำนวนมากขนาดนี้ จากนั้นศิลปะของแก้วและซิลเวอร์ไนเตรตก็นำกิจการทหารเข้ามารับราชการ จากนั้นวิทยาศาสตร์ก็เริ่มใช้ประโยชน์จากวัสดุที่ไวต่อแสง

Spectra ถูกถ่ายภาพก่อน เป็นที่ทราบกันมานานแล้วว่าไฮโดรเจนร้อนจะปล่อยสายเฉพาะออกมา ระยะห่างระหว่างพวกเขาเป็นไปตามกฎหมายบางอย่าง แต่สเปกตรัมของฮีเลียมนั้นซับซ้อนกว่า: มันมีชุดเส้นเดียวกันกับไฮโดรเจนและอีกเส้นหนึ่ง ชุดที่สองไม่เชื่อฟังกฎที่ได้รับจากชุดแรกอีกต่อไป ที่นี่ทฤษฎีของ Bohr ได้เข้ามาช่วยเหลือ

ปรากฎว่ามีอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวในอะตอมไฮโดรเจน และมันสามารถเคลื่อนที่จากวงโคจรที่ตื่นเต้นสูงทั้งหมดไปยังวงโคจรที่ต่ำกว่าหนึ่งวงได้ นี่เป็นชุดแรกของบรรทัด อะตอมที่หนักกว่านั้นซับซ้อนกว่า

เลนส์ ตะแกรง สเปกตรัม

นี่เป็นจุดเริ่มต้นของการใช้รังสีในวิชาฟิสิกส์ การวิเคราะห์สเปกตรัมเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้มากที่สุดวิธีหนึ่งในการระบุองค์ประกอบ ปริมาณ และโครงสร้างของสาร

1. สเปกตรัมการปล่อยอิเล็กตรอนจะบอกคุณว่ามีอะไรอยู่ในวัตถุและเปอร์เซ็นต์ของส่วนประกอบนั้นๆ วิธีการนี้ใช้ในวิทยาศาสตร์ทุกแขนงตั้งแต่ชีววิทยาและการแพทย์ไปจนถึงฟิสิกส์ควอนตัม
2. สเปกตรัมการดูดกลืนแสงจะบอกคุณว่าไอออนตัวใดและตำแหน่งใดที่อยู่ในโครงตาข่ายของของแข็ง
3. สเปกตรัมการหมุนจะแสดงให้เห็นว่าโมเลกุลภายในอะตอมอยู่ห่างกันมากเพียงใด มีกี่อะตอม และแต่ละธาตุมีพันธะชนิดใด

และช่วงของการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้านั้นมีมากมายนับไม่ถ้วน:

• คลื่นวิทยุสำรวจโครงสร้างของวัตถุที่อยู่ห่างไกลมากและภายในดาวเคราะห์
• การแผ่รังสีความร้อนจะบอกเกี่ยวกับพลังงานของกระบวนการ
• แสงที่มองเห็นจะบอกคุณว่าดวงดาวที่สว่างที่สุดอยู่ในทิศทางใด
• รังสีอัลตราไวโอเลตจะทำให้ชัดเจนว่าปฏิกิริยาระหว่างพลังงานสูงกำลังเกิดขึ้น
• สเปกตรัมรังสีเอกซ์ช่วยให้ผู้คนสามารถศึกษาโครงสร้างของสสารได้ (รวมถึง ร่างกายมนุษย์) และการมีอยู่ของรังสีเหล่านี้ในวัตถุในจักรวาลจะแจ้งให้นักวิทยาศาสตร์ทราบว่ามีดาวนิวตรอน การระเบิดของซูเปอร์โนวา หรือมีหลุมดำอยู่ที่จุดโฟกัสของกล้องโทรทรรศน์

ตัวสีดำบริสุทธิ์

แต่มี ส่วนพิเศษซึ่งศึกษาว่ารังสีความร้อนคืออะไรในวิชาฟิสิกส์ การปล่อยความร้อนของแสงมีสเปกตรัมต่อเนื่องต่างจากแสงอะตอมมิก และวัตถุแบบจำลองที่ดีที่สุดในการคำนวณก็คือวัตถุสีดำสนิท นี่คือวัตถุที่ "จับ" แสงทั้งหมดที่ตกกระทบ แต่จะไม่ปล่อยแสงกลับ น่าแปลกที่วัตถุสีดำสนิทปล่อยรังสีออกมา และความยาวคลื่นสูงสุดจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของแบบจำลอง ในฟิสิกส์คลาสสิก การแผ่รังสีความร้อนทำให้เกิดความขัดแย้ง ปรากฎว่าสิ่งที่ได้รับความร้อนใดๆ ก็ตามจะแผ่พลังงานออกมามากขึ้นเรื่อยๆ จนกระทั่ง ช่วงอัลตราไวโอเลตพลังงานของมันจะไม่ทำลายจักรวาล

Max Planck สามารถแก้ไขความขัดแย้งได้ เขาแนะนำปริมาณใหม่คือควอนตัมในสูตรรังสี โดยไม่ได้ให้อะไรเป็นพิเศษ ความหมายทางกายภาพเขาได้เปิดโลกทั้งใบ ตอนนี้การหาปริมาณของปริมาณเป็นพื้นฐาน วิทยาศาสตร์สมัยใหม่- นักวิทยาศาสตร์ตระหนักว่าสาขาและปรากฏการณ์ประกอบด้วยองค์ประกอบที่แบ่งแยกไม่ได้ซึ่งก็คือควอนตัม สิ่งนี้นำไปสู่การศึกษาเรื่องสสารอย่างลึกซึ้งยิ่งขึ้น ตัวอย่างเช่น, โลกสมัยใหม่เป็นของกลุ่มเซมิคอนดักเตอร์ ก่อนหน้านี้ทุกอย่างเรียบง่าย: โลหะนำกระแส ส่วนสารอื่น ๆ เป็นไดอิเล็กทริก และสารเช่นซิลิคอนและเจอร์เมเนียม (เซมิคอนดักเตอร์) มีพฤติกรรมสัมพันธ์กับไฟฟ้าอย่างไม่อาจเข้าใจได้ เพื่อเรียนรู้วิธีควบคุมคุณสมบัติ จำเป็นต้องสร้างทฤษฎีทั้งหมดและคำนวณทุกอย่าง ความสามารถของ p-nการเปลี่ยนภาพ