Электромагнитные излучения (стр. 2 из 2)
Инфракрасное излучение также называют «тепловым» излучением, так как все тела, твёрдые и жидкие, нагретые до определённой температуры, излучают энергию в инфракрасном спектре. При этом длины волн, излучаемые телом, зависят от температуры нагревания: чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения. Спектр излучения абсолютно чёрного тела при относительно невысоких (до нескольких тысяч Кельвинов) температурах лежит в основном именно в этом диапазоне.
Свет - электромагнитную волну. Волна - это просто изменение состояния среды или поля, распространяющееся в пространстве с какай-то скоростью. У любой волны есть длина - это расстояние между гребнями волны показана на рисунке 4.
.
Рисунок 4 – Длина волны
Длины волн, которые способен воспринимать человеческий глаз носит название видимого света. Например, свет с наибольшей длиной волны воспринимается как красный, а с наименьшей – как фиолетовый.
Цвета, которые мы воспринимаем, различаются в зависимости от длины волны видимого света.
Причина, по которой человек способен видеть свет заключается в воздействии света определенных длин волн на глазную сетчатку. Свет с длинами волн длиннее, чем самая длинная в спектре видимого света (красный цвет), называется инфракрасным (от латинского слова infra - ниже; то есть ниже той части спектра, которую может воспринять глаз). А свет с длинами волн короче наиболее коротких в видимом спектре называется ультрафиолетовым (от латинского слова ultra - более, сверх; то есть длина волны выше той, которую может воспринять глаз).
Человеческому глазу не доступен ни инфракрасный, ни ультрафиолетовый свет, как и многие другие типы волн, но он может воспринимать огромный диапазон различных цветов (диапазон волн).
Ультрафиолетовое излучение (ультрафиолет, УФ, UV) — электромагнитное излучение, занимающее диапазон между видимым и рентгеновским излучением (380 — 10 нм, 7,9×1014 — 3×1016 Гц). Диапазон условно делят на ближний (380—200 нм) и дальний, или вакуумный (200—10 нм) ультрафиолет, последний так назван, поскольку интенсивно поглощается атмосферой и исследуется только вакуумными приборами.
В таблице 2 показаны виды ультрафиолетового излучения.
Таблица 2 – Виды ультрафиолетового излучения
| Наименование | Аббревиатура | Длина волны в нанометрах | Количество энергии на фотон |
| Ближний | NUV | 400 нм — 300 нм | 3.10 — 4.13 эВ |
| Средний | МUV | 300 нм — 200 нм | 4.13 — 6.20 эВ |
| Дальний | FUV | 200 нм — 122 нм | 6.20 — 10.2 эВ |
| Экстремальный | EUV, XUV | 121 нм — 10 нм | 10.2 — 124 эВ |
| Вакуумный | VUV | 200 нм — 10 нм | 6.20 — 124 эВ |
| Ультрафиолет А, длинноволновой диапазон, Чёрный свет | UVA | 400 нм — 315 нм | 3.10 — 3.94 эВ |
| Окончание таблицы 2 | |||
| Наименование | Аббревиатура | Длина волны в нанометрах | Количество энергии на фотон |
| Ультрафиолет B (средний диапазон) | UVB | 315 нм — 280 нм | 3.94 — 4.43 эВ |
| Ультрафиолет С, коротковолновой, гермицидный диапазон | UVC | 280 нм — 100 нм | 4.43 — 12.4 эВ |
Рентгеновское излучение, невидимое излучение, способное проникать, хотя и в разной степени, во все вещества. Представляет собой электромагнитное излучение с длиной волны порядка 10-8 см.
Как и видимый свет, рентгеновское излучение вызывает почернение фотопленки. Это его свойство имеет важное значение для медицины, промышленности и научных исследований. Проходя сквозь исследуемый объект и падая затем на фотопленку, рентгеновское излучение изображает на ней его внутреннюю структуру.
Рентгеновские лучи представляют собой невидимое электромагнитное излучение с длиной волны 105 - 102 нм. Рентгеновские лучи могут проникать через некоторые непрозрачные для видимого света материалы. Испускаются они при торможении быстрых электронов в веществе (непрерывный спектр) и при переходах электронов с внешних электронных оболочек атома на внутренние (линейчастый спектр). Источниками рентгеновского излучения являются: рентгеновская трубка, некоторые радиоактивные изотопы, ускорители и накопители электронов (синхротронное излучение). Приемники - фотопленка, люминисцентные экраны, детекторы ядерных излучений. Рентгеновские лучи применяют в рентгеноструктурном анализе, медицине, дефектоскопии, рентгеновском спектральном анализе и т. п.
Гамма-излучение, гамма-лучи (γ-лучи) — вид электромагнитного излучения с чрезвычайно маленькой длиной волны — < 5×10−3 нм и вследствие этого ярко выраженными корпускулярными и слабо выраженными волновыми свойствами. Гамма-квантами являются фотоны высокой энергии. Энергия квантов гамма-излучения превышают 105 эВ, хотя резкая граница между гамма- и рентгеновским излучением не определена. На шкале электромагнитных волн гамма-излучение граничит с рентгеновским излучением, занимая диапазон более высоких частот и энергий. В области 1-100 кэВ гамма-излучение и рентгеновское излучение различаются только по источнику: если квант излучается в ядерном переходе, то его принято относить к гамма-излучению, если при взаимодействиях электронов или при переходах в атомной электронной оболочке — то к рентгеновскому излучению. Очевидно, физически кванты электромагнитного излучения с одинаковой энергией не отличаются, поэтому такое разделение условно.
Гамма-излучение испускается при переходах между возбуждёнными состояниями атомных ядер (энергии таких гамма-квантов лежат в диапазоне от ~1 кэВ до десятков МэВ), при ядерных реакциях (например, при аннигиляции электрона и позитрона, распаде нейтрального пиона и т.д.), а также при отклонении энергичных заряженных частиц в магнитных и электрических полях.
Рисунок 5 – Гамма-излучения
Гамма-лучи в отличие от α-лучей и β-лучей не отклоняются электрическими и магнитными полями и характеризуются большей проникающей способностью при равных энергиях и прочих равных условиях. Гамма-кванты вызывают ионизацию атомов вещества. Основные процессы, возникающие при прохождении гамма-излучения через вещество:
- фотоэффект (гамма-квант поглощается электроном атомной оболочки, передавая ему всю энергию и ионизируя атом).
- комптоновское рассеяние (гамма-квант рассеивается на электроне, передавая ему часть своей энергии).
- рождение электрон-позитронных пар (в поле ядра гамма-квант с энергией не ниже 2mec2=1,022 МэВ превращается в электрон и позитрон).
- фотоядерные процессы (при энергиях выше нескольких десятков МэВ гамма-квант способен выбивать нуклоны из ядра).
Гамма-кванты, как и любые другие фотоны, могут быть поляризованы.
Гамма-излучения применяются в следующих областях:
- Гамма-дефектоскопия, контроль изделий просвечиванием γ-лучами.
- Консервирование пищевых продуктов.
- Стерилизация медицинских материалов и оборудования.
- Лучевая терапия.
- Уровнемеры.
- Гамма-каротаж в геологии.
Облучение гамма-квантами, в зависимости от дозы и продолжительности, может вызвать хроническую и острую лучевую болезнь. Стохастические эффекты облучения включают различные виды онкологических заболеваний. В то же время гамма-облучение подавляет рост раковых и других быстро делящихся клеток. Гамма-излучение является мутагенным и тератогенным фактором.
Защитой от гамма-излучения может служить слой вещества. Эффективность защиты (то есть вероятность поглощения гамма-кванта при прохождении через неё) увеличивается при увеличении толщины слоя, плотности вещества и содержания в нём тяжёлых ядер (свинца, вольфрама, обеднённого урана и пр.).