Ионизирующее излучение. Радиация – это все виды электромагнитного излучения: свет, радиоволны, энергия солнца и множество других излучений вокруг нас
Радиация – это все виды электромагнитного излучения: свет, радиоволны, энергия солнца и множество других излучений вокруг нас.
Источники проникающей радиации, создающие природный фон облучения:
§ галактическое и солнечное излучение,
§ радиоактивные элементы в почве, воздухе и материалах, используемых в хозяйственной деятельности,
§ изотопы, главным образом калия, в тканях живого организма,
Интерес представляет не любая радиация, а ионизирующая, которая, проходя сквозь ткани и клетки живых организмов, способна передавать им свою энергию, разрывая химические связи внутри молекул и вызывая изменения в их структуре.
Все ионизирующие излучения делятся на фотонные и корпускулярные.
К фотонному относятся:
a) γ-излучение, по природе коротковолновое электромагнитное излучение, длина волны меньше межатомных расстояний, не имеют массы, движутся со скоростью света, обладают большой проникающей способностью (до 4-5 км в воздушной среде)
b) рентгеновское излучение, возникает при уменьшении кинетической энергии заряженных частиц и/или при изменении энергетического состояния электронов атома.
Корпускулярное ионизирующее излучение состоит из потока заряженных частиц (альфа-, бета- частиц, протонов, электронов), кинетическая энергия которых достаточна для ионизации атомов при столкновении. Нейтроны и другие элементарные частицы непосредственно не производят ионизацию, но в процессе взаимодействия со средой высвобождают заряженные частицы (электроны, протоны), которые способны ионизировать атомы и молекулы среды.
a) Нейтроны – образуются при некоторых реакциях деления ядер атомов урана или плутония, поскольку электронейтральны, – глубоко проникают во всякое вещество (в т. ч. ткани).
b) β-частицы электроны, испускаемые во время радиационного распада ядерных элементов (пробег в воздухе 10-20 км)
c) α-частицы – положительно заряженные ядра атомов гелия и других элементов, испускаемые при распаде изотопов урана и радия. Обладают малой проникающей способностью (пробег в воздухе – не более 10 см), даже человеческая кожа является для них непреодолимым препятствие. Опасны при попадании внутрь организма.
Источник
Все об электромагнитных излучениях
Что такое электромагнитные излучения
Электромагнитные излучения — это распространяющиеся в пространстве электромагнитные волны, излучаемые различными объектами.
Волновая природа излучения
Электромагнитное взаимодействие между предметами подчиняется электромагнитной теории, базирующейся на уравнениях Максвелла. Тот предположил, что электрическое и магнитное поля имеют замкнутые силовые линии — вектора напряженности, колеблющиеся перпендикулярно направлению распространения волны. Эти распространяющиеся в пространстве волны создают электромагнитное поле. Позднее их существование и волновая природа были доказаны экспериментально.
Электромагнитная волна — это электрическое и магнитное поля, взаимно превращающиеся друг в друга.
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
Причина ЭМ излучения
Электрические поля возникают при разнице электрических напряжений, например, при появлении в атмосфере заряженных частиц во время грозы. Вокруг движущихся зарядов возникают магнитные поля, которые возбуждают вихревое электрическое поле.
Виды электромагнитных излучений, их характеристики
Все виды электромагнитных волн распространяются в вакууме с одинаковой скоростью. Но их частота, как и зависящая от нее длина, различается, что влияет на их взаимодействие с разными веществами. Поэтому основная классификация электромагнитных излучений делит их согласно частотным диапазонам.
Также электромагнитные излучения различаются по происхождению:
При появлении большого количества антропогенных источников излучения стали классифицировать не только по частоте и длине волн, но и по степени их вреда для человека. Ионизирующие излучения могут быть причиной реактивных изменений в организме человека, называемых лучевой болезнью. Заряженные частицы испускают столько энергии, что нарушают связи между молекулами облучаемого объекта. К ионизирующим относят рентгеновское и гамма-излучение, хотя на атомы способны воздействовать и другие виды электромагнитных волн.
Видимый свет
Видимый свет состоит из лучей семи основных цветов: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего, фиолетового. У каждого цвета собственная длина волны.
Невозможно указать точные границы диапазона видимого излучения, так как уменьшение чувствительности при отдалении от точки максимума в зеленой части спектра происходит постепенно. Видимые излучения обычно имеют сложный спектральный состав, в который могут входить ультрафиолетовые и инфракрасные волны. Оттенки, не относящиеся к семи основным цветам, например, розовый или бежевый, образуются при смешении монохроматических излучений.
Инфракрасное
Инфракрасное излучение занимает область спектра между видимым светом и микроволновым излучением. Чем выше температура излучающего тела, тем интенсивнее излучение и короче длина волны. Для его регистрации используют тепловые и фотоэлектрические приемники. Излучение Солнца наполовину состоит из инфракрасных волн.
В спектре этого вида излучения выделяют:
- ближний инфракрасный свет, 0,75–1,4 мкм;
- коротковолновый, 1,4–3 мкм;
- средневолновый, 3–8 мкм;
- длинноволновый, 8–15 мкм;
- дальний, 15–1000 мкм.
Радиоволны
Радиоволны относятся к низкочастотным электромагнитным волнам — до 3 ТГц. Их принято классифицировать по длине волны:
- сверхдлинные, более 10 км;
- длинные, 10 км — 1 км;
- средние, 1 км — 100 м;
- короткие, 100 м — 10 м;
- ультракороткие, 10 м — 0,1 мм.
Также радиоволны можно разделить на амплитудно-модулированные (АМ) и частотно-модулированные (FM). FM-радиосигналы передают звук, меняя частоту несущего колебания, а не амплитуду, как AM-сигналы. Расстояние передачи FM-сигналов значительно меньше, но качество передаваемого звука выше, и они менее подвержены влиянию электромагнитных помех.
Ультрафиолетовое
Ультрафиолетовое излучение занимает область спектра между видимым и рентгеновским излучениями. Это природное излучение Солнца, которое делят на три спектральных участка, ориентируясь на разное биологическое воздействие ультрафиолетовых волн:
- ближний ультрафиолет, УФ-А, 315–400 нм;
- УФ-В, 280–315 нм;
- дальний ультрафиолет, УФ-С, 100–280 нм.
Солнечное излучение, достигающее поверхности Земли, состоит из ближнего ультрафиолета и небольшого количества УФ-В лучей. УФ-С лучи поглощает атмосфера.
Рентгеновское
Рентгеновское излучение занимает диапазон между ультрафиолетовым и гамма-излучением: \(0,005–100\) нм, \( 2\times10^ <15>— 6\times10^<19>\) Гц. Оно возникает при столкновении электронов и поверхности анода на большой скорости, когда атомы анода меняют внутреннюю структуру. Частота излучения зависит от материала анода; его делят на мягкое, с большей длиной волны и меньшей частотой излучения, и жесткое.
Гамма-излучение
При распаде радиоактивных веществ ядра их атомов испускают гамма-излучение. Его частота определяется разностью энергий двух состояний ядра и рассчитывается по формуле \(f\;=\;(E1-E2)/h\) , где \(h\) — постоянная Планка.
Диапазоны ЭМ излучения
Два главных параметра электромагнитных излучений — частота колебаний \(f\) (число полных циклов колебаний в секунду) и длина волны lambda (расстояние, которое она проходит за одно колебание) — жестко связаны между собой. Зная частоту излучения, можно определить длину его волны, и наоборот, подставив известное значение в выражение \(с\;=\;F\times\lambda\) , где \(с\) — скорость света.
Частоты и длины электромагнитных волн изменяются в очень широких пределах: от нескольких колебаний в секунду до \(10^<27>\) , от размеров, сопоставимых с размерами атомов, до миллионов километров в безвоздушном пространстве. Поэтому электромагнитные излучения принято делить на частотные диапазоны в порядке возрастания длины волны, от гамма-лучей к радиоволнам. Границы между выделенными диапазонами условны.
Источники
Независимо от устройства источника электромагнитного излучения, оно всегда возбуждается электрическими зарядами, меняющими свою скорость. Можно разделить источники на два типа — микроскопические и макроскопические.
Микроскопические
Заряженные частицы перемещаются между энергетических уровней внутри атомов и молекул. Микроскопические источники испускают высокочастотные излучения: гамма-излучение, рентгеновское, ультрафиолетовое, инфракрасное, видимый свет. Их свойства — предмет изучения ядерной физики и оптики.
Макроскопические
В макроскопических источниках электромагнитное излучение испускают свободные электроны проводников, совершающие синхронные периодические колебания. Их поведение подчиняется законам классической электродинамики.
Примеры источников ЭМ излучения
Сверхдлинные естественные радиоволны излучают астрономические объекты. Солнце испускает видимый свет, инфракрасные и ультрафиолетовые лучи, поверхность Земли и облака отдают поглощенную энергию в атмосферу в виде инфракрасного излучения.
Искусственное излучение генерируют вышки радио- и телевещания, мобильной связи. При проходе тока по линиям электропередачи происходит паразитное излучение электромагнитных волн. Также паразитное излучение могут создавать системы распределения электроэнергии, токоведущие элементы работающих электроустановок: генераторов, трансформаторов, электромагнитов. Степень опасности для человека, находящегося в зоне действия поля, зависит от мощности его источника.
Практическое применение электромагнитных волн
Космическое радиоизлучение регистрируют с помощью специальных телескопов, чтобы на основании полученных данных определять координаты небесных тел, структуру, интенсивность излучения и другие характеристики. Астрономы отправляют зондирующие радиосигналы и регистрируют их эхо, исследуя планеты Солнечной системы, их спутники и кольца, астероиды, кометы, космический мусор.
Благодаря радиоволнам работает мобильная связь, радиосвязь, радиовещание, телевещание, спутниковая связь. Применение инфракрасных излучателей для обогрева помещений и сушки окрашенных поверхностей ускоряет процесс и уменьшает затраты электроэнергии. Инфракрасные каналы приема и передачи данных нечувствительны к электромагнитным помехам, что позволяет использовать инфракрасные волны в условиях, когда радиосвязь затруднена. Ультрафиолетовое излучение эффективно обеззараживает воздух и воду, а также применяется для сушки зубных пломб.
Рентгеновские лучи помогают получить изображение костей и внутренних органов человека, высвечивают дефекты в рельсах и сварочных швах. В аэропортах применяют рентгенотелевизионные интроскопы для бесконтактного просмотра содержимого багажа.
Источник
Разница между светом и радиоволнами
Свет против радиоволн Энергия — одна из основных составляющих Вселенной. Он сохраняется во всей физической вселенной, никогда не создавался и никогда не разрушался, но трансформируется из одной форм
Содержание:
Свет против радиоволн
Энергия — одна из основных составляющих Вселенной. Он сохраняется во всей физической вселенной, никогда не создавался и никогда не разрушался, но трансформируется из одной формы в другую. Человеческие технологии, прежде всего, основаны на знании методов манипулирования этими формами для получения желаемого результата. В физике энергия является одним из основных понятий исследования наряду с материей. Электромагнитное излучение было всесторонне объяснено физиком Джеймсом Кларком Максвеллом в 1860-х годах.
Электромагнитное излучение можно рассматривать как поперечную волну, в которой электрическое поле и магнитное поле колеблются перпендикулярно друг другу и направлению распространения. Энергия волны находится в электрическом и магнитном полях, и, следовательно, электромагнитные волны не нуждаются в среде для распространения. В вакууме электромагнитные волны распространяются со скоростью света, которая является постоянной (2,9979 x 10 8 РС -1 ). Интенсивность / напряженность электрического поля и магнитного поля имеют постоянное соотношение, и они колеблются в фазе. (т.е. пики и впадины возникают одновременно во время распространения)
Электромагнитные волны имеют разные длины волн и частоты. В зависимости от частоты свойства, отображаемые этими волнами, различаются. Поэтому мы назвали разные частотные диапазоны разными именами. Свет и радиоволны — это два диапазона электромагнитного излучения с разными частотами. Когда все волны перечислены в порядке возрастания или убывания, мы называем это электромагнитным спектром.
Световые волны
Свет — это электромагнитное излучение с длинами волн от 380 до 740 нм. Это диапазон спектра, к которому наши глаза чувствительны. Таким образом, люди видят вещи в видимом свете. Восприятие цвета человеческим глазом основано на частоте / длине волны света.
С увеличением частоты (уменьшением длины волны) цвета меняются от красного до фиолетового, как показано на диаграмме.
Область за пределами фиолетового света в спектре ЭМ известна как ультрафиолет (УФ). Область под красной областью известна как инфракрасная, и в этой области происходит тепловое излучение.
Солнце излучает большую часть своей энергии в виде ультрафиолетового и видимого света. Следовательно, жизнь, возникшая на Земле, очень тесно связана с видимым светом как источником энергии, средством визуального восприятия и многим другим.
Радиоволны
Область — это электромагнитный спектр ниже инфракрасной области, известной как радиообласть. Эта область имеет длины волн от 1 мм до 100 км (соответствующие частоты от 300 ГГц до 3 кГц). Этот регион делится на несколько регионов, как показано в таблице ниже. Радиоволны в основном используются для связи, сканирования и визуализации.
Название группы
Сокращенное название
Полоса ITU
Частота и длина волны в воздухе
использование
Чрезвычайно низкая частота
Естественный и техногенный электромагнитный шум
Чрезвычайно низкая частота
100000 км — 10000 км
Связь с подводными лодками
Сверхнизкая частота
10000 км — 1000 км
Связь с подводными лодками
Ультра низкая частота
1000 км — 100 км
Подводная связь, Связь в шахтах
Очень низкая частота
Навигация, сигналы времени, подводная связь, беспроводные пульсометры, геофизика
Низкая частота
Навигация, сигналы времени, длинноволновое AM вещание (Европа и часть Азии), RFID, любительское радио
Средняя частота
AM (средневолновые) передачи, любительское радио, лавинные маяки
Высокая частота
Коротковолновое вещание, гражданское радио, радиолюбительская радиосвязь и загоризонтная авиационная связь, RFID, загоризонтный радар, автоматическое установление связи (ALE) / радиосвязь ближнего вертикального падения (NVIS), морская и мобильная радиотелефонная связь
Очень высокая частота
FM, телевизионные передачи и связь земля-самолет и самолет-самолет в прямой видимости. Сухопутная мобильная и морская мобильная связь, любительское радио, метеорологическое радио
Сверхвысокая частота
Телевизионные передачи, микроволновые печи, микроволновые устройства / средства связи, радиоастрономия, мобильные телефоны, беспроводная локальная сеть, Bluetooth, ZigBee, GPS и двусторонние радиоприемники, такие как Land Mobile, FRS и GMRS, любительское радио
Сверхвысокая частота
Радиоастрономия, микроволновые устройства / связь, беспроводная локальная сеть, самые современные радары, спутники связи, спутниковое телевещание, DBS, любительское радио
Чрезвычайно высокая частота
Радиоастрономия, высокочастотное микроволновое радиореле, микроволновое дистанционное зондирование, любительское радио, оружие направленной энергии, сканер миллиметровых волн.
Терагерц или чрезвычайно высокая частота
300–3000 ГГц 1 мм — 100 мкм
Терагерцовая визуализация — потенциальная замена рентгеновскому излучению в некоторых медицинских приложениях, сверхбыстрая молекулярная динамика, физика конденсированных сред, терагерцовая спектроскопия во временной области, терагерцовые вычисления / связь, суб-миллиметровое дистанционное зондирование, любительское радио
В чем разница между световой волной и радиоволной?
• Радиоволны и свет являются электромагнитными излучениями.
• Свет излучается источником / переходом с относительно более высокой энергией, чем радиоволны.
• Свет имеет более высокие частоты, чем радиоволны, и имеет более короткие длины волн.
• И свет, и радиоволны демонстрируют обычные свойства волн, такие как отражение, преломление и т. Д. Однако поведение каждого свойства зависит от длины волны / частоты волны.
• Свет — это узкая полоса частот в ЭМ-спектре, в то время как радио занимает большую часть ЭМ-спектра, которая далее делится на различные области в зависимости от частот.
Источник