Что называют излучением: Что называется излучением? — Школьные Знания.com

Содержание

Страница не найдена |

Страница не найдена |

404. Страница не найдена

Архив за месяц

ПнВтСрЧтПтСбВс

18192021222324

25262728293031

       

       

       

     12

       

     12

       

      1

3031     

     12

       

15161718192021

       

25262728293031

       

    123

45678910

       

     12

17181920212223

31      

2728293031  

       

      1

       

   1234

567891011

       

     12

       

891011121314

       

11121314151617

       

28293031   

       

   1234

       

     12

       

  12345

6789101112

       

567891011

12131415161718

19202122232425

       

3456789

17181920212223

24252627282930

       

  12345

13141516171819

20212223242526

2728293031  

       

15161718192021

22232425262728

2930     

       

Архивы

Метки

Настройки
для слабовидящих

Радиация вокруг нас: чего стоит бояться?

Підпис до фото,

В этом году над 4-м энергоблоком обрушилась часть крыши, но выброса радиации не было

Накануне Дня Чернобыльской трагедии ВВС Украина выяснила, какие источники радиации существуют в быту, как уберечься от вредных последствий облучения и стоит ли сейчас бояться Чернобыля.

Нашими собеседниками стали Игорь Каденко, доктор физико-математических наук, заведующий кафедрой ядерной физики Университета Шевченко, и Александра Кравец, доктор биологических наук, старший научный сотрудник Института клеточной биологии и генетической инженерии НАНУ.

Что такое радиация?

Хотя в широком смысле радиацией называют любой вид электромагнитного излучения, например, видимый свет, обычно этим термином обозначают так называемое ионизирующее излучение.

Термин «ионизирующее» означает, что энергии излучения достаточно, чтобы превратить нейтральные атомы вещества в положительно или отрицательно заряженные ионы.

К ионизирующему излучению относят рентгеновские и гамма-лучи с малой длиной волны, а значит — высокой частотой, и потоки некоторых микрочастиц.

«Чем меньше длина волны, тем оно (излучение. — Ред.) более опасно с точки зрения возможности проникновения через какое-то препятствие или защиту», — объясняет доктор физико-математических наук Игорь Каденко.

Однако, говорит ученый, опасность для организмов составляют лишь значительные объемы такого излучения.

«Когда вы ходите по улице, на вас сверху падает куча разного излучения: нейтронов, гамма-квантов, других заряженных частиц, но мы же от этого никуда не денемся», — добавляет он.

Угрожает ли украинцам радиация из Чернобыля?

Сегодня уровень радиации с Чернобыльской станции украинцам практически не угрожает, поскольку вредное излучение ограничено укрытием над 4-м энергоблоком, говорит доктор биологических наук Александра Кравец.

С ней соглашается и Игорь Каденко, однако добавляет, что здание укрытия не плотное, и именно поэтому там строят новый конфайнмент.

«Потенциальная возможность утечки радиации есть — например, в результате обвала. И такой случай уже был, — добавляет ученый. — После того, как в феврале над 4-м энергоблоком частично обрушилась крыша, уровень радиации вокруг станции не повысился».

Кроме того, говорит доктор Кравец, теоретически через щели в укрытии наружу может выходить радиоактивная пыль.

Однако резкого выброса радиации с ЧАЭС ожидать не стоит, поскольку внутри разрушенного блока работают защитные системы, которые прибивают пыль и могут разбрызгивать вещества, которые остановят несанкционированный ядерный распад.

Підпис до фото,

В Чернобыльской зоне есть как полностью чистые от радиации участки, так и частично загрязненные, говорят ученые

Какие существуют источники радиации в быту?

Вредный источник радиации в быту — это рентген-аппарат. Рентгеновские лучи имеют более низкую частоту, чем гамма-лучи, однако в больших дозах способны навредить организму.

Ученые советуют делать рентгенные снимки только в случаях, когда это действительно необходимо для здоровья.

Естественным источником радиации также является солнечный свет, однако в большинстве случаев он не представляет угрозы для здоровья.

Мобильные телефоны, Wi-Fi станции и другие устройства связи не являются источниками радиации, поскольку работают в микроволновом диапазоне, частота которого ниже, чем частота видимого света.

Однако в последние годы влияние мобильников на здоровье человека стало предметом многих научных исследований. В 2011 году Международное агентство по исследованию рака заявило, что мобильные телефоны, возможно, являются канцерогенными, однако для подтверждения этого нужно провести широкое обстоятельное исследование.

После такого заявления ВОЗ уточнила, что «на сегодня не установлено никаких неблагоприятных последствий для здоровья, вызванных использованием мобильных телефонов».

И все же г-жа Кравец предостерегает, что излучение от мобильного телефона может вредить здоровью. Она советует сразу после набора номера держать трубку подальше от уха, так как в этот момент интенсивность излучения от телефона высокая.

Как вредные дозы радиации влияют на организм?

Когда облучается живое существо, это повышает уровень активных форм кислорода в клетках тела, объясняет Александра Кравец.

Обычный кислород видоизменяется в формы, которые могут разрушать макромолекулы клеток — ДНК и белки.

Большинство негативных последствий связаны именно с повреждением ДНК, объясняет ученый.

Повреждения ДНК происходят в организме все время, но обычно их мало, и они могут устранять защитные системы клетки. Однако когда уровень повреждений превышает критический, это приводит к серьезным сбоям в работе клеток.

Некоторые повреждения ДНК могут передаваться по наследству, но это очень редкий процесс, и вероятность наследственных нарушений очень низкая, говорит доктор Кравец.

«Таких высоких доз облучения, которые привели бы к заметному росту наследственных заболеваний, не получили ни украинцы, ни японцы (после аварии на Фукусиме — Ред.)», — говорит Александра Кравец.

Как защитить организм от вредного влияния радиации?

Підпис до фото,

Ежедневное употребление капусты поможет предотвратить нежелательные изменения в ДНК

«Я считаю, что независимо от того, угрожают ли украинцам последствия Чернобыля, нам всем нужно вести здоровый образ жизни», — говорит Кравец.

Под здоровым образом жизни она подразумевает занятия спортом, активное движение, контроль над весом тела и богатую минералами диету, в которой преобладают неочищенные крупы.

Доктор биологических наук, г-жа Кравец предлагает разработанную ею диету для защиты от радиации, которая состоит из трех шагов.

1. Сделать все для того, чтобы организм усваивал меньше радионуклидов. Для этого нужно обеспечить его всеми возможными биогенными минералами, прежде всего — калием и кальцием. Эти минералы есть в изобилии в овощах и неочищенных крупах и злаках, таких, как гречка, овсянка, коричневый рис. Ученая также советует есть хлеб из муки грубого помола. 2. Обеспечить ферменты, которые защищают организм от активных форм кислорода, необходимыми для них микроэлементами: цинком, медью, селеном, серой, марганцем и железом. Продукт «номер один» на этом этапе — подсолнечные и тыквенные семечки, богатые железом и магнием. Источником серы является чеснок, а меди, которой особенно не хватает в полесских почвах, — шпинат. Многие антиоксиданты содержатся также в моркови. Красное вино тоже обладает антиоксидантным свойством, говорит доктор Кравец, однако не слишком высоким. 3. Стимулировать восстановительные процессы ДНК. Для этого также нужны цинк, железо и магний, которые есть в семечках, неочищенных злаках и крупах. Предотвратить изменениям в ДНК помогают также все виды капусты: белокочанная, брокколи, брюссельская или цветная.

«Нужно употреблять как можно более простые продукты», — заключает доктор Кравец.

Стоит ли бояться радиации?

«Мое персональное впечатление, что радиация безопасна в пределах установленных норм. Я бы никому не хотел пожелать, чтобы люди ее боялись. Поэтому мое персональное впечатление, что именно страх может вызвать проблемы. Не радиация, а именно страх», — говорит доктор Каденко , заведующий кафедрой ядерной физики в украинском университете.

Кафедру создали в 1945 году, рассчитывая, что она поможет в развитии программы ядерных вооружений СССР. Естественно, что в таком месте сосредоточено много приборов, работа которых связана с радиоактивным излучением.

Через кафедру, рассказывает ученый, прошло много людей, которые всю свою жизнь работали там и оставались здоровыми.

«У меня работает сотрудник, который участвовал в Великой Отечественной войне, летал на самолете и бомбил Кенигсберг. Ему сейчас 87 лет. Человек ходит на работу, он очень активный, я не знаю, что бы я делал без него», — рассказывает Игорь Каденко.

При этом завкафедрой говорит, что ни один из его коллег не превышает разрешенных 20 миллизивертов облучения в год.

«Никогда, это абсолютно исключено. Это очень жестко, и за несоблюдение соответствующих норм есть уголовная ответственность», — говорит он.

4. Оценка бактерицидного (антимикробного) действияультрафиолетового излучения 

Ультрафиолетовое излучение охватывает диапазон длин волн от 100 до 400 нм оптического спектра электромагнитных колебаний. По наиболее характерным реакциям, возникающим при взаимодействии ультрафиолетового излучения с биологическими приемниками, этот диапазон условно разбит на три поддиапазона: УФ-А (315 — 400 нм), УФ-В (280 — 315 нм), УФ-С (100 — 280 нм).

Кванты ультрафиолетового излучения не обладают достаточной энергией, чтобы вызвать ионизацию молекул кислорода, т.е. при поглощении нейтральной молекулой кислорода одного кванта молекула не распадается на отрицательный электрон и положительный ион. Поэтому ультрафиолетовое излучение относят к типу неионизирующих излучений.

Бактерицидным действием обладает ультрафиолетовое излучение с диапазоном длин волн 205 — 315 нм, которое проявляется в деструктивно-модифицирующих фотохимических повреждениях ДНК клеточного ядра микроорганизма, что приводит к гибели микробной клетки в первом или последующем поколении.

Реакция живой микробной клетки на ультрафиолетовое излучение не одинакова для различных длин волн. Зависимость бактерицидной эффективности от длины волны излучения иногда называют спектром действия.

На рис. 1 <*> приведена кривая зависимости относительной спектральной бактерицидной эффективности S(лямбда)отн. от длины волны излучения лямбда.

————————————

<*> Рисунок не приводится.

 

Установлено, что ход кривой относительной спектральной бактерицидной эффективности для различных видов микроорганизмов практически одинаков.

Более чувствительны к воздействию ультрафиолетового излучения вирусы и бактерии в вегетативной форме (палочки, кокки). Менее чувствительны грибы и простейшие микроорганизмы. Наибольшей устойчивостью обладают споровые формы бактерий.

В Прилож. 4 приведена таблица экспериментальных значений поверхностной и объемной бактерицидных доз (экспозиций) в энергетических единицах, обеспечивающих достижение эффективности обеззараживания до 90, 95 и 99,9% при облучении микроорганизмов излучением с длиной волны 254 нм от ртутной лампы низкого давления. Следует заметить, что данные, приведенные в этой таблице, являются справочными, так как получены различными авторами и не всегда совпадают.

В качестве основной радиометрической (эффективной) величины, характеризующей бактерицидное излучение, является бактерицидный поток.

Значение бактерицидного потока Фбк может быть вычислено с учетом относительной спектральной бактерицидной эффективности по формуле:

 

                            315
        Фбк = ДЕЛЬТА лямбда SUM Фе,лямбда S(лямбда)отн., Вт,   (1)
                            205

 

где:

205 — 315 — диапазон длин волн бактерицидного излучения, нм;

Фе,лямбда — значение спектральной плотности потока излучения, Вт/нм;

S(лямбда)отн. — значение относительной спектральной бактерицидной эффективности;

ДЕЛЬТА лямбда — ширина спектральных интервалов суммирования, нм.

В этом выражении эффективный бактерицидный поток Фбк оценивается по его способности воздействовать на микроорганизмы. Бактерицидный поток измеряется в ваттах, так как S(лямбда)отн. является безразмерной величиной.

Бактерицидный поток составляет долю от энергетического потока Фе источника излучения в диапазоне длин волн 205 — 315 нм, падающего на биологический приемник, эффективно расходуемую на бактерицидное действие, т.е.:

 

                       Фбк = Фе x Кбк, Вт,                     (2)

 

где Кбк — коэффициент эффективности бактерицидного действия излучения источника определенного спектрального состава, значение которого находится в пределах от 0 до 1.

Значение Кбк для ртутных ламп низкого давления равно 0,85, а для высокого давления — 0,42. Тогда для данного типа источника бактерицидные единицы любых радиометрических величин будут равны произведению Кбк на соответствующую энергетическую единицу.

Для описания характеристик ультрафиолетового излучения используются радиометрические физические (или энергетические) величины. Измерение значений этих величин подразделяется на спектральные и интегральные методы. При спектральном методе измеряется значение спектральной плотности радиометрической величины монохроматических излучений в узком интервале длин волн. При интегральном методе оценивается суммарное излучение в определенном спектральном диапазоне как для линейчатого, так для сплошного спектра.

В табл. 1 приведены основные радиометрические энергетические величины ультрафиолетового излучения, их определения и единицы измерения.

Открыть полный текст документа

Физики создали теоретическую модель нового лазера — Газета.Ru

Российские и белорусские физики предложили способ, как освоить труднодоступный диапазон на электромагнитном спектре. Ученые выяснили, что лазеры на основе кадмия, ртути и теллура могут быть источником электромагнитного излучения в диапазоне 6-10 терагерц, который называют терагерцовой щелью. Обычные лазеры не способны на это из-за слишком сильного поглощения излучения. О своей работе ученые сообщили в журнале Optics Express. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ).

Терагерцовые волны — электромагнитные волны в диапазоне между инфракрасным и микроволновым излучением. Их изучение началось еще в 60-х годах прошлого века, но продолжается до сих пор — этот диапазон считается одним из самых перспективных из-за своей безопасности по сравнению с рентгеновскими лучами. Терагерцовые волны используют в томографии, при сканировании вещей в аэропортах, контроле качества пищевой продукции.

Создание квантово-каскадных лазеров позволило существенно перекрыть диапазон от 1 до 30 ТГц. В этих устройствах излучение происходит при переходе электронов между слоями полупроводника, а не как в обычных лазерах — путем комбинации положительно заряженных пустот (дырок) и электронов. Однако диапазон 6-10 ТГц, именуемый в научной литературе как GaAs-Reststrahlen band (терагерцовая щель), так и остался неосвоенным из-за сильного поглощения излучения при использовании традиционных полупроводников для лазеров, например арсенида галлия GaAs. Соединения на основе ртути, кадмия и теллура (HgCdTe) имеют низкие, по сравнению с остальными соединениями, частоты фононов (около 4 ТГц) — квантов электромагнитного поля. Это позволит в разы уменьшить величину поглощения излучения и тем самым освоить терагерцовую щель 6-10 ТГц.

Физики провели моделирование, используя HgCdTe в качестве материала для активной (испускающей) области квантово-каскадного лазера. Традиционно HgCdTe широко применяется для создания приемников и приемных матриц среднего инфракрасного диапазона. Однако в последние годы появились возможности для разработки более сложных структур.

По мнению авторов статьи, одним из преимуществ HgCdTe является маленькая эффективная масса электронов, что позволяет получать более высокую производительность этих источников по сравнению с приборами на основе GaAs. В результате ученые исследовали несколько вариаций квантово-каскадного лазера с локализированными волновыми функциями и большими матричными элементами переходов. Предложенная новая схема лазерных переходов может быть использована для увеличения рабочей температуры в лазерах на основе традиционных материалов из химических элементов III-V групп таблицы Менделеева.

«Хочу отметить, что целенаправленное воздействие излучения с частотой 6-10 терагерц на вещество может вызывать колебания отдельных элементов в кристаллической решетке и изменять межатомные расстояния в кристалле. Подобные эффекты наблюдались в сверхпроводниках, где после облучения кристалла удавалось повысить сверхпроводящие характеристики. Также станет возможной разработка новых методов терагерцовой спектроскопии. Кроме того, в этом же диапазоне находятся линии поглощения молекул ДНК и РНК. Мы считаем, что освоение терагерцовой щели поможет в борьбе с РНК-вирусами, одним из представителей которых является COVID-19. Новые методы позволят более точно диагностировать вирус у пациента, а также детальнее изучить РНК-вирусы для последующего создания эффективных препаратов», — рассказывает один из авторов статьи Рустам Хабибуллин, кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института сверхвысокочастотной полупроводниковой электроники имени В. Г. Мокерова РАН.

Что такое инфракрасное излучение

Что же представляет собой инфракрасное излучение, где мы с ним сталкиваемся?

Солнечную энергию можно рассматривать как электромагнитное излучение, каждый участок которого имеет волну определенной длины. Электромагнитный спектр можно разбить на 4 диапазона: ультрафиолетовый (УФ) диапазон, диапазон видимого света, диапазон ближнего инфракрасного излучения, дальняя инфракрасная область.

УФ диапазон (длина волны 100—380 нм) является той частью спектра, из-за которой происходит выцветание салона автомобиля, а попадая на кожу, способствует ее загару. Не секрет, что чрезмерное действие может привести к проблемам со здоровьем. Около 3% солнечной энергии приходится на УФ диапазон.

 

Видимый свет (380—780 нм) — единственная часть спектра, которую может обнаружить наш глаз. Излучение в этом спектре происходит наиболее интенсивно и составляет 44% солнечной энергии.

 

Ближняя инфракрасная область (длина волн 0,7—200 мкм) представляет собой тепловое излучение. Она невидима для глаза, но ее можно почувствовать, как тепло. 53% солнечной энергии приходится на эту область.

 

Дальняя инфракрасная область (длина > 200 мкм) не содержится в солнечном спектре. Ее можно почувствовать, как тепло, исходящее от нагретых солнцем предметов.

Все предметы в той или иной степени испускают инфракрасное излучение, чем сильнее нагрет предмет, тем сильнее он излучает в инфракрасном диапазоне. Иначе инфракрасное излучение называют тепловым, оно воспринимается кожей как ощущение тепла, например, когда мы выходим на солнце или находимся у костра. Чем сильнее нагрето тело, тем короче длина волны инфракрасного излучения.

Существует три типа инфракрасных обогревателей, их различают по длине волны и степени нагрева излучающего элемента:

Длинноволновые — температура до 300°С, длина волны от 50 до 200 мкм:

Средневолновые — температура до 600°С, длина волны от 2.5 до 50 мкм;

 Коротковолновые — температура более 800°С, длина волны от 0.7 до 2.5 мкм.

В отличие от других видов излучений, например, рентгеновского, СВЧ и ультрафиолета, инфракрасное излучение нормальной интенсивности не оказывает негативного влияния на организм.

Глубина проникновения и соответственно прогрева организма инфракрасным излучением зависит от длины волны. Коротковолновое излучение способно проникать в организм на глубину нескольких сантиметров и нагревает внутренние органы, в то время как длинноволновое излучение задерживается влагой, содержащейся в тканях, и повышает температуру покровов тела. Особенно опасно воздействие интенсивного инфракрасного излучения на мозг — оно может вызвать тепловой удар.

В природе наиболее распространено инфракрасное излучение в интервале от 7 до 14 мкм, наиболее интенсивное излучение происходит на частоте около 10 мкм. Организм человека излучает в диапазоне 3-50 мкм, наиболее интенсивное излучение также около 10 мкм (конкретно 9.4 мкм). На этой же частоте происходит и наиболее интенсивное поглощение инфракрасного излучения организмом человека, и излучение этого диапазона проникает в организм глубже всего.

Опасность инфракрасного излучения зависит от его интенсивности. В нормальных условиях она не должна превышать 150 Вт/м2. Также ограничивается температура нагретых поверхностей — если излучающий элемент имеет температуру до 100°С, поверхность предметов не должна быть теплее 35°С, если выше 100°С — не больше 45°. При высокой интенсивности излучения возможны ожоги.

В то же время медицинские исследования показывают, что инфракрасное излучение низкой интенсивности полезно для организма, усиливает иммунитет и соответственно уменьшает вероятность заболевания. Более того, оно используется в медицине для лечения множества заболеваний — список их достаточно обширен и постоянно пополняется. В физиотерапевтических кабинетах применяются аппараты, использующие в работе прогревание инфракрасным излучением.

Влияние длинноволнового инфракрасного излучения на организм человека

Стимуляция и улучшение кровообращения. При воздействии длинноволнового инфракрасного излучения на кожный покров происходит раздражение рецепторов кожи и, вследствие реакции гипоталамуса, расслабляются гладкие мышцы кровеносных сосудов, в результате сосуды расширяются.

Улучшение процессов метаболизма. При тепловом воздействии инфракрасного излучения стимулируется активность на клеточном уровне, улучшаются процессы нейрорегуляции и метаболизма.

Повышение иммунитета. Инфракрасное излучение положительно влияет на выработку макрофагоцитов и на процесс фагоцитоза, усиливает иммунитет на клеточном и жидкостном уровне. Кроме того, происходит стимуляция синтеза аминокислот, активных клеток, ускоряется производство питательных веществ и ферментов.

Обеззараживание бактерий и нейтрализация вредных веществ.

Уменьшение болевых ощущений. При прогревании ИК-теплом участков тела с воспалительными процессами снижается болевой сидром.

Результаты, достигаемые под воздействием длинноволновых инфракрасных лучей при инфракрасной терапии:

Нормализация артериального давления за счет регулярной стимуляции кровообращения.

Улучшение памяти

Улучшение мозгового кровообращения.

Способствуют очищению организма: выводятся токсины, разрушаются соли тяжелых металлов и выводятся с организма.

Нормализация гормонального фона, выработка гормонов: мелатонина, эндорфина.

Блокирует распространение вредных микробов и грибков в организме.

Восстанавливают водно-солевой баланс.

Согревают наше тело и поддерживают оптимальную температуру.

Уничтожают и подавляют рост раковых клеток, профилактика онкологических заболеваний.

Оказывают дезодорирующее, противоядное воздействие.

Обладают обезболивающим и противовоспалительным действием.

Положительно воздействуют на иммунную систему.

 

Виды ИК отопления

Делят нагревательные элементы ИК отопления по видам греющих элементов:

стальные

алюминиевые

карбоновые 

Принцип работы пленочного ИК отопления таков. Ток, проходя по дорожкам, преобразуется в тепло, которое и излучается в окружающую среду. С той стороны, которая обращена к потолку или полу, обычно находится экран, отражающий тепло в помещение. Пленки обычно прикрывают декоративным покрытием, которое нагревается от пленки и отдает тепло в обогреваемое помещение. 

Обогрев: инфракрасный обогрев и инфракрасные теплые полы.

Одним из самых эффективных является напольный инфракрасный обогрев (инфракрасные теплые полы). Его главным узлом является теплоизлучающий элемент — будь то карбоновое покрытие (пленочные теплые полы), карбоновые стержни (стержневые полы ― UNIMAT, RHE, EXCEL), стальные стержни (XBeamer, Eco Ondol), стальные элементы (ПЛЭН, Зебра).

Как известно, инфракрасное излучение не поглощается воздухом, однако хорошо поглощается предметами, находящимися в комнате, от чего происходит их нагрев, а уже они, в свою очередь, нагревают воздух. Причем нагрев происходит только в зоне, в которую попадает излучение ИК обогрева, что очень удобно — теплый пол можно, например, поставить под кроватью и включать на ночь в холод.

При работе инфракрасные теплые полы не создает подушки теплого воздуха под потолком помещения, что сплошь и рядом встречается у других обогревателей — под потолком жарко, у пола мороз. В комнате с высоким потолком инфракрасный теплый пол практически незаменим.

Инфракрасный обогрев абсолютно безопасен, если соблюдать правила обращения с ним. Вред инфракрасного обогрева в том, что он составляет конкуренцию другим категориям обогревателей.

 

Инфракрасный обогрев можно разделить по температуре теплоизлучающей поверхности.

У приборов (инфракрасные теплые полы) с температурой менее 60°С спектр излучения лежит в области около 9.4 мкм. Именно в этом диапазоне человеческое тело излучает наиболее интенсивно, а также он прогревает человеческое тело и часто используется в лечебных медицинских приборах. Помещение обогревается мягким инфракрасным светом, оно не создает потоков воздуха, низкая температура теплоизлучающей поверхности не приводит к выгоранию кислорода и сгоранию частиц пыли, нагреватель не создает неприятных запахов.

Приборы с температурой от 60 до 100 градусов очень эффективны экономически — их коэффициент преобразования электрической энергии в тепловую составляет почти 100%. Эти приборы рекомендуется располагать повыше, поскольку случайно коснувшись прибора, можно обжечься.

Приборы с температурой от 100 до 300 градусов располагают как правило под потолком, есть также вариант для установки над окнами, в этом случае они хорошо защищают от холода и сквозняка.

Приборы с температурой более 300 градусов применяются для обогрева балконов, веранд, помещений с очень высокими потолками, на открытом воздухе. Например, установка такого обогревателя над крыльцом препятствует образованию льда — падающий на крыльцо снег быстро тает, а вода испаряется.

Для того, чтобы применение инфракрасных обогревателей было максимально комфортным, нужно учесть следующие вещи:

Медицинские показания и индивидуальная переносимость излучения;

Излучаемая длина волны должна быть как можно ближе к излучаемой человеческим телом;

Интенсивность излучения не должна превышать комфортного порога.

Эффективность применения Инфракрасных теплых полов.

Тепловая энергия, излучаемая нагревательным элементом в инфракрасном теплом полу, поглощается такими поверхностями и предметами, как пол, стены, мебель, предметы интерьера и т.д. Таким образом, сначала нагреваются пол, предметы и поверхности, а затем уже они начинают постепенно излучать вторичное тепло по всему помещению – как бы становясь отопительными приборами.

Это способствует правильному прогреву помещения: температура пола 25 ― 27 градусов, в районе 2 метров от пола 19 ― 18 градусов, под потолком 17 ― 18 градусов. А это, в свою очередь, дает возможность уменьшить среднюю температуру помещения на 5 ― 6 градусов  (по сравнению с традиционными системами отопления ― конвекторами и радиаторами). При обогреве теплыми полами средняя температура помещения 21-23 градуса,а при традиционном обогреве конвекторами, радиаторами или при потолочном обогреве средняя температура помещения 27 ― 28 градусов. Разница в 5 -6 градусов дает экономию по расходу энергии от 20 до 30 процентов и чем выше потолки, тем экономичнее теплые полы. Эта зависимость относится к любым видам теплых полов и без разницы какой энергоресурс мы используем. Если газ, то газа мы сжигаем на 20 ― 30 процентов меньше, если дрова или пелеты, то дров и пелет мы сжигаем на 20 ― 30 процентов меньше, ― уголь, отработка, диз. топливо всё экономится.

        Вывод: Расход любого энергоресурса для отопления помещения зависит: ― от средней температуры внутри помещения; ― температуры и ветра на улице; ― теплопроводности ограждающих конструкций (стены, потолки, кровля, перекрытия, фундамент, фасады, окна, двери и так далее), а при обогреве от теплых полов средняя температура помещения ниже ― вот отсюда и берется экономия.

Соответственно, уменьшаются затраты на обогрев и отопление. При этом, в силу того, что температура предметов всегда будет на 1-3°С выше температуры помещения, находящемуся в помещении человеку будет казаться, будто в помещении гораздо теплее, чем есть на самом деле.

Тепловая энергия теплого пола, без потерь, достигает поверхности напольного покрытия. Как правило, суммарная площадь поверхностей пола в десятки раз больше поверхностей теплоотдачи традиционных отопительных приборов. Поверхности предметов хорошо поглощают ИК – лучи, а это значит, что инфракрасный теплый пол обогреет предметы и людей в любом помещении приблизительно в 3-4 раза быстрее, чем традиционные системы отопления. ©

Нашли ошибки в этой информации, или можете чем дополнить ― свяжитесь с нами и мы вам подарим коврик для сушки обуви! ©

Рентгенологические исследования — Памятка пациенту — Помощь

Применение

При помощи рентгеновских лучей можно «просветить» человеческое тело, в результате чего можно получить изображение костей, а в современных приборах и внутренних органов (см. также рентген). При этом используется тот факт, что у содержащегося преимущественно в костях элемента кальция (Z=20) атомный номер гораздо больше, чем атомные номера элементов, из которых состоят мягкие ткани, а именно водорода (Z=1), углерода (Z=6), азота (Z=7), кислорода (Z=8). Кроме обычных приборов, которые дают двумерную проекцию исследуемого объекта, существуют компьютерные томографы, которые позволяют получать объёмное изображение внутренних органов.

Выявление дефектов в изделиях (рельсах, сварочных швах и т. д.) с помощью рентгеновского излучения называется рентгеновской дефектоскопией.

В материаловедении, кристаллографии, химии и биохимии рентгеновские лучи используются для выяснения структуры веществ на атомном уровне при помощи дифракционного рассеяния рентгеновского излучения (рентгеноструктурный анализ). Известным примером является определение структуры ДНК.

Кроме того, при помощи рентгеновских лучей может быть определён химический состав вещества. В электронно-лучевом микрозонде (либо же в электронном микроскопе) анализируемое вещество облучается электронами, при этом атомы ионизируются и излучают характеристическое рентгеновское излучение. Вместо электронов может использоваться рентгеновское излучение. Этот аналитический метод называется рентгенофлуоресцентным анализом.

В аэропортах активно применяются рентгенотелевизионные интроскопы, позволяющие просматривать содержимое ручной клади и багажа в целях визуального обнаружения на экране монитора предметов, представляющих опасность.

Рентгенотерапия — раздел лучевой терапии, охватывающий теорию и практику лечебного применения рентгеновских лучей, генерируемых при напряжении на рентгеновской трубке 20—60 кв и кожно-фокусном расстоянии 3—7 см (короткодистанционная рентгенотерапия) или при напряжении 180—400 кв и кожно-фокусном расстоянии 30—150 см (дистанционная рентгенотерапия).

Рентгенотерапию проводят преимущественно при поверхностно расположенных опухолях и при некоторых других заболеваниях, в том числе заболеваниях кожи (ультрамягкие рентгеновские лучи Букки).

Естественное рентгеновское излучение

На Земле электромагнитное излучение в рентгеновском диапазоне образуется в результате ионизации атомов излучением, которое возникает при радиоактивном распаде, а также космическим излучением. Радиоактивный распад также приводит к непосредственному излучению рентгеновских квантов, если вызывает перестройку электронной оболочки распадающегося атома (например, при электронном захвате). Рентгеновское излучение, которое возникает на других небесных телах, не достигает поверхности Земли, т. к. полностью поглощается атмосферой. Оно исследуется спутниковыми рентгеновскими телескопами, такими как Чандра и XMM-Ньютон.

История открытия

Рентгеновское излучение было открыто Вильгельмом Конрадом Рёнтгеном. Он был первым, кто опубликовал статью о рентгеновских лучах, которые он назвал икс-лучами (x-ray). Статья Рентгена под названием «О новом типе лучей» была опубликована 28-го декабря 1895 года в журнале Вюрцбургского физико-медицинского общества. В некоторых кругах, однако, утверждается, что рентгеновские лучи были уже получены до этого И. П. Пулюем. Катодолучевая трубка, которую Рентген использовал в своих экспериментах, была разработана Й. Хитторфом и В. Круксом. При работе этой трубки возникают рентгеновские лучи. Это было показано в экспериментах Крукса и с 1892 года в экспериментах Генриха Герца и его ученика Филиппа Ленарда через почернение фотопластинок. Однако никто из них не осознал значения сделанного ими открытия и не опубликовал своих результатов.

Астрофизики зафиксировали самый мощный гамма-всплеск во Вселенной

https://ria.ru/20191120/1561174891.html

Астрофизики зафиксировали самый мощный гамма-всплеск во Вселенной

Астрофизики зафиксировали самый мощный гамма-всплеск во Вселенной — РИА Новости, 21.11.2019

Астрофизики зафиксировали самый мощный гамма-всплеск во Вселенной

РИА Новости, 21.11.2019

2019-11-20T21:00

2019-11-20T21:00

2019-11-21T00:06

наука

наса

космос — риа наука

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/156116/82/1561168284_1:0:1000:562_1920x0_80_0_0_0557fd9b39f4579a2d88c924b51f5d71.jpg

МОСКВА, 20 ноя — РИА Новости. Сразу две группы астрофизиков сообщили о том, что им впервые удалось зафиксировать с помощью наземных телескопов мощнейшие потоки гамма-излучения, пришедшие к нам с окраин Вселенной. Раньше гамма-всплески регистрировались только спутниками. Результаты опубликованы в трех статьях в журнале Nature (статья 1, статья 2, статья 3).Гамма-всплески — масштабные космические выбросы энергии, происходящие во Вселенной практически ежедневно. Это самые мощные из известных космических взрывов, при которых за несколько секунд высвобождается столько энергии, сколько Солнце выделило бы за десять миллиардов лет свечения.Согласно современным представлениям, гамма-всплески происходят при взрывах массивных сверхновых звезд, коллапсирующих в черную дыру. При этом из окрестностей черной дыры в разные стороны вырывается мощный поток заряженных частиц, которые, взаимодействуя с магнитными полями и космическим излучением, производят гамма-лучи.Этот поток гамма-лучей настолько мощный, что спутники легко наблюдают подобные события, произошедшие на расстоянии в десятки миллиардов световых лет. А вот обычными наземными телескопами они не фиксируются, так как атмосфера Земли активно поглощает гамма-лучи.Астрономы разработали специальные телескопы, которые наблюдают не космические гамма-лучи непосредственно, а скорее их влияние на атмосферу Земли — слабое голубое свечение, называемое черенковским светом, которое космические гамма-лучи индуцируют в атмосфере. К сожалению, эти приборы чувствительны только к гамма-лучам с очень высокими энергиями, а яркость гамма-всплесков резко падает с увеличением энергии. В итоге черенковские телескопы выявили множество источников космических гамма-лучей с большими энергиями, но яркие гамма-всплески до последнего времени не фиксировали.Спутники же, наоборот, имеют слишком маленькие детекторы, чтобы быть чувствительными к высокоэнергетическим гамма-всплескам низкой яркости. Таким образом, до сих пор было не известно, сопровождаются ли сверхмощные и яркие взрывы гамма-лучами высокой энергии.И вот сразу две международные команды астрофизиков зарегистрировали с помощью наземных телескопов два гамма-всплеска с самыми высокими за всю историю измерений энергиями гамма-лучей. Благодаря этому, собственно, эти лучи и пробились сквозь атмосферу.20 июля 2018 года слабое послесвечение в гамма-режиме от гамма-всплеска GRB 180720B зафиксировал 28-метровый телескоп высоких энергий стереоскопической системы черенковских телескопов H.E.S.S. в Намибии. А 14 января 2019 года яркое раннее излучение гамма-всплеска GRB 190114C было обнаружено черенковским телескопом MAGIC на острове Пальма Канарского архипелага.Оба наблюдения были инициированы гамма-лучевыми спутниками американского космического агентства НАСА, которые сканируют небо на предмет гамма-всплесков и посылают автоматические предупреждения гамма-обсерваториям при их обнаружении. Уже через 57 секунд после оповещения телескоп MAGIC начал регистрировать гамма-лучи с энергиями от 200 до 1000 миллиардов электронвольт. Для сравнения, энергия видимого света находится в диапазоне от одного до трех электронвольт.»Это, безусловно, самые высокоэнергетические фотоны, когда-либо обнаруженные при гамма-всплеске», — приводятся в пресс-релизе DESY слова руководителя проекта MAGIC Элизы Бернардини (Elisa Bernardini).Ученые рассчитали, что GRB 190114C находится на расстоянии более четырех миллиардов световых лет. Это означает, что путь его света до нас занял около трети возраста Вселенной.GRB 180720B находится еще дальше — в шести миллиардах световых лет, а энергия гамма-лучей, связанных с этим событием, составляет от 100 до 440 миллиардов электронвольт.»Удивительно, но телескоп H.E.S.S. наблюдал избыток гамма-квантов от взрыва более чем через десять часов после того, как событие было впервые замечено спутниками», — говорит Стефан Ом (Stefan Ohm), глава группы H.E.S.S. в DESY.»Это было совершенно неожиданным, поскольку гамма-всплески быстро исчезают, оставляя после себя только послесвечение, которое можно видеть в течение нескольких часов и до нескольких дней на многих длинах волн от радио до рентгеновских лучей, но никогда раньше оно не было обнаружено в гамма-лучах с очень высокой энергией», — добавляет Эндрю Тейлор (Andrew Taylor), еще один автор исследования.Обнаружение гамма-всплесков при очень высоких энергиях дает важную информацию, которая может лечь в основу новых представлений о гигантских взрывах. Объяснить, как генерируются гамма-лучи очень высокой энергии, довольно сложно. Обе группы предполагают, что это двухступенчатый процесс. Сначала быстрые электрически заряженные частицы из облака взрыва отклоняются в сильных магнитных полях и испускают так называемое синхротронное излучение, такое же как в синхротронах или других ускорителях частиц. Затем синхротронные фотоны сталкиваются с быстрыми частицами, которые их породили, что еще больше повышает их энергию. Этот процесс называют обратным комптоновским рассеянием.Ученые надеются, что Массив черенковских телескопов — самый мощный и чувствительный комплекс наблюдений за гамма-лучами, который по плану должен вступить в строй в 2023 году, позволит фиксировать до десяти подобных событий ежегодно.

https://ria.ru/20190812/1557408191.html

https://ria.ru/20190726/1556911202.html

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2019

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdnn21.img.ria.ru/images/156116/82/1561168284_126:0:875:562_1920x0_80_0_0_285c669424db87a49c111ab81b755017.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

наса, космос — риа наука

МОСКВА, 20 ноя — РИА Новости. Сразу две группы астрофизиков сообщили о том, что им впервые удалось зафиксировать с помощью наземных телескопов мощнейшие потоки гамма-излучения, пришедшие к нам с окраин Вселенной. Раньше гамма-всплески регистрировались только спутниками. Результаты опубликованы в трех статьях в журнале Nature (статья 1, статья 2, статья 3).

Гамма-всплески — масштабные космические выбросы энергии, происходящие во Вселенной практически ежедневно. Это самые мощные из известных космических взрывов, при которых за несколько секунд высвобождается столько энергии, сколько Солнце выделило бы за десять миллиардов лет свечения.

Согласно современным представлениям, гамма-всплески происходят при взрывах массивных сверхновых звезд, коллапсирующих в черную дыру. При этом из окрестностей черной дыры в разные стороны вырывается мощный поток заряженных частиц, которые, взаимодействуя с магнитными полями и космическим излучением, производят гамма-лучи.

Этот поток гамма-лучей настолько мощный, что спутники легко наблюдают подобные события, произошедшие на расстоянии в десятки миллиардов световых лет. А вот обычными наземными телескопами они не фиксируются, так как атмосфера Земли активно поглощает гамма-лучи.

Астрономы разработали специальные телескопы, которые наблюдают не космические гамма-лучи непосредственно, а скорее их влияние на атмосферу Земли — слабое голубое свечение, называемое черенковским светом, которое космические гамма-лучи индуцируют в атмосфере. К сожалению, эти приборы чувствительны только к гамма-лучам с очень высокими энергиями, а яркость гамма-всплесков резко падает с увеличением энергии. В итоге черенковские телескопы выявили множество источников космических гамма-лучей с большими энергиями, но яркие гамма-всплески до последнего времени не фиксировали.

12 августа 2019, 11:24НаукаЧерная дыра в центре Млечного Пути внезапно проснулась, заявляют ученые

Спутники же, наоборот, имеют слишком маленькие детекторы, чтобы быть чувствительными к высокоэнергетическим гамма-всплескам низкой яркости. Таким образом, до сих пор было не известно, сопровождаются ли сверхмощные и яркие взрывы гамма-лучами высокой энергии.

И вот сразу две международные команды астрофизиков зарегистрировали с помощью наземных телескопов два гамма-всплеска с самыми высокими за всю историю измерений энергиями гамма-лучей. Благодаря этому, собственно, эти лучи и пробились сквозь атмосферу.

20 июля 2018 года слабое послесвечение в гамма-режиме от гамма-всплеска GRB 180720B зафиксировал 28-метровый телескоп высоких энергий стереоскопической системы черенковских телескопов H.E.S.S. в Намибии. А 14 января 2019 года яркое раннее излучение гамма-всплеска GRB 190114C было обнаружено черенковским телескопом MAGIC на острове Пальма Канарского архипелага.

Оба наблюдения были инициированы гамма-лучевыми спутниками американского космического агентства НАСА, которые сканируют небо на предмет гамма-всплесков и посылают автоматические предупреждения гамма-обсерваториям при их обнаружении.

Уже через 57 секунд после оповещения телескоп MAGIC начал регистрировать гамма-лучи с энергиями от 200 до 1000 миллиардов электронвольт. Для сравнения, энергия видимого света находится в диапазоне от одного до трех электронвольт.

«Это, безусловно, самые высокоэнергетические фотоны, когда-либо обнаруженные при гамма-всплеске», — приводятся в пресс-релизе DESY слова руководителя проекта MAGIC Элизы Бернардини (Elisa Bernardini).

Ученые рассчитали, что GRB 190114C находится на расстоянии более четырех миллиардов световых лет. Это означает, что путь его света до нас занял около трети возраста Вселенной.

GRB 180720B находится еще дальше — в шести миллиардах световых лет, а энергия гамма-лучей, связанных с этим событием, составляет от 100 до 440 миллиардов электронвольт.

«Удивительно, но телескоп H.E.S.S. наблюдал избыток гамма-квантов от взрыва более чем через десять часов после того, как событие было впервые замечено спутниками», — говорит Стефан Ом (Stefan Ohm), глава группы H.E.S.S. в DESY.

26 июля 2019, 15:18НаукаЧерная дыра в центре Галактики не помогла ученым найти «новую физику»

«Это было совершенно неожиданным, поскольку гамма-всплески быстро исчезают, оставляя после себя только послесвечение, которое можно видеть в течение нескольких часов и до нескольких дней на многих длинах волн от радио до рентгеновских лучей, но никогда раньше оно не было обнаружено в гамма-лучах с очень высокой энергией», — добавляет Эндрю Тейлор (Andrew Taylor), еще один автор исследования.

Обнаружение гамма-всплесков при очень высоких энергиях дает важную информацию, которая может лечь в основу новых представлений о гигантских взрывах. Объяснить, как генерируются гамма-лучи очень высокой энергии, довольно сложно. Обе группы предполагают, что это двухступенчатый процесс. Сначала быстрые электрически заряженные частицы из облака взрыва отклоняются в сильных магнитных полях и испускают так называемое синхротронное излучение, такое же как в синхротронах или других ускорителях частиц. Затем синхротронные фотоны сталкиваются с быстрыми частицами, которые их породили, что еще больше повышает их энергию. Этот процесс называют обратным комптоновским рассеянием.

Ученые надеются, что Массив черенковских телескопов — самый мощный и чувствительный комплекс наблюдений за гамма-лучами, который по плану должен вступить в строй в 2023 году, позволит фиксировать до десяти подобных событий ежегодно.

Какие бывают виды излучения?

Радиация — это тип энергии, который может перемещаться в космосе. Иногда он движется в виде волны. Это называется электромагнитным излучением. Иногда он движется как пучок быстро движущихся частиц. Это называется излучением частиц.

Радиация вокруг вас! И это было всю твою жизнь.

Что такое электромагнитное излучение?

Электромагнитное излучение (ЭМИ) состоит из волн.Волны содержат электрическую и магнитную энергию.

Электромагнитный спектр (EMS) включает в себя различные типы энергетических волн. На одном конце спектра находятся волны очень низкой энергии. Радиоволны являются примером волн низкой энергии. На другом конце спектра находятся волны очень высокой энергии. Гамма-лучи являются примером волн высокой энергии.

Электромагнитный спектр. Гамма-лучи высокой энергии находятся в крайнем левом углу, а радиоволны низкой энергии — в крайнем правом углу (Давайте поговорим о науке с использованием изображения, полученного от Inductiveload [CC BY-SA 3.0] через Wikimedia Commons).

Частота и длина волны используются для описания ЭМИ. Частота означает количество волн в секунду. Длина волны относится к расстоянию между двумя соседними пиками волны. Чем выше частота волны, тем короче ее длина. Например, гамма-лучи имеют очень маленькую длину волны и очень высокую частоту. Еще в них много энергии!

Существует семь естественных форм ЭМИ. Гамма-лучи имеют самую высокую энергию и самую короткую длину волны.Затем идут рентгеновские лучи, ультрафиолетовый свет, видимый свет, инфракрасное излучение и микроволновое излучение. Наконец, радиоволны имеют самую низкую энергию и самую длинную волну.

Вы можете почувствовать только две части EMS. Вы можете чувствовать инфракрасное излучение и видеть видимый свет. Радиоволны, рентгеновские лучи и гамма-лучи могут проходить через ваше тело. Но вы их не видите и не чувствуете.

Электромагнитное излучение распространяется небольшими пакетами ( кванта, ) энергии. Эти беззарядные пучки энергии называются фотонами.Они движутся со скоростью света (2,998 × 108 м / с) в вакууме.

Как электромагнитное излучение взаимодействует с человеческим телом (давайте поговорим о науке, используя изображение Мохамеда Хасана через Pixabay).

В чем разница между ионизирующим и неионизирующим излучением?

Излучение может быть неионизирующим или ионизирующим.

  1. Неионизирующее излучение не обладает достаточной энергией для ионизации атомов или молекул. Это означает, что атомы не могут получать или терять электроны.

    Существует несколько типов неионизирующего излучения. К ним относятся ближний ультрафиолетовый свет, видимый свет, инфракрасное излучение, микроволны и радиоволны. Даже если он не может ионизировать атомы, эти типы излучения не совсем безвредны. Например, у микроволн достаточно энергии для приготовления пищи. А ультрафиолет может вызвать солнечный ожог.

  1. Ионизирующее излучение обладает достаточной энергией для удаления электронов с атомов. Это создает ионы.

    Ионизирующее излучение включает дальний ультрафиолетовый свет, рентгеновские лучи и гамма-лучи. Эти типы высокоэнергетического излучения могут вызывать рак или даже напрямую убивать клетки. Вот почему вы носите свинцовый фартук, когда делаете рентгеновский снимок.

    Количество радиации в одном рентгеновском снимке не опасно! Но излучение большого количества рентгеновских лучей могло быть опасным. Вот почему люди, работающие с рентгеновским оборудованием, покидают комнату.

Техник-рентгенолог смотрит на стоматологический снимок в комнате, отдельной от рентгеновского аппарата (Источник: Элиас Аларкон через Pixabay).

Что такое излучение частиц?

Излучение частиц состоит из атомных или субатомных частиц. Эти частицы включают протоны, нейтроны и электроны. Все они имеют кинетической энергии . Это энергия, которой обладает объект, когда он находится в движении.

И альфа-частицы, и бета-частицы производят ионизирующее излучение. Заряд, который они несут, может удалять электроны из атомов. Они также могут напрямую взаимодействовать с электронами атома посредством кулоновских сил.

Альфа-частицы состоят из двух протонов и двух нейтронов. Эти частицы большие, медленно движущиеся и положительно заряженные. Альфа-частица идентична ядру атома гелия.

Бета-частицы маленькие и быстро движущиеся. Они могут иметь положительный заряд (позитроны) или отрицательный заряд (электроны).

Каждая альфа-частица имеет два протона и два нейтрона. Бета-частица может быть высокоскоростным электроном или позитроном (© Let’s Talk Science, 2019).

Каждая альфа-частица имеет два протона и два нейтрона. Бета-частица может быть высокоскоростным электроном или позитроном (© Let’s Talk Science, 2019).

Нейтроны — это частицы, расположенные в ядре атома. В отличие от протонов и электронов они не заряжены.

Нейтронное излучение — это разновидность косвенно ионизирующего излучения . Он состоит из свободных нейтронов, выпущенных из атомов.

Свободные нейтроны могут реагировать с ядрами других атомов с образованием изотопов.Эти изотопы могут затем испускать излучение, такое как гамма-лучей . Нейтронное излучение называется косвенно ионизирующим излучением. Это потому, что он не ионизирует атомы так же, как заряженные частицы.

Нейтрон ударяет в более крупное ядро ​​в неупругом столкновении. Энергия, полученная ядром, высвобождается в виде гамма-квантов. Нейтрон по-прежнему обладает значительным количеством энергии (© Let’s Talk Science, 2019).

Воздействие излучения на материю

Все радиоактивные частицы и волны, от всего электромагнитного спектра до альфа-, бета- и гамма-частиц, обладают способностью выбрасывать электроны из атомов и молекул для образования ионов.

Введение

Существует много типов излучения, но два наиболее распространенных — это электромагнитное излучение и ионизирующее излучение. Ионизирующее излучение относится к радиоактивным частицам, таким как альфа- и бета-частицы, или к электромагнитным волнам, таким как гамма- или ультрафиолетовые лучи, которые обладают достаточной энергией, чтобы отделять электроны от атомов и создавать ионы, отсюда и название «ионизирующее излучение». Электромагнитное излучение, которое иногда можно отнести к подкатегории ионизирующего излучения, связано с волнами или фотонами из электромагнитного спектра.В отличие от ионизирующего излучения, электромагнитное излучение имеет дело с колебаниями электрического и магнитного поля, такими как рентгеновские лучи, радиоволны или гамма-лучи.

При радиоактивном распаде атомов образуются три радиоактивные частицы: альфа, бета и гамма. Известно, что из этих трех альфа-частицы обладают наибольшей «ионизирующей способностью» — термин, описывающий количество ионных пар, образующихся на сантиметр через материал, за которым следует бета, затем гамма. Однако распространенное заблуждение состоит в том, что чем выше ионизирующая сила частицы, тем больше она разрушает материю.Электромагнитные волны также могут ионизировать, поэтому электромагнитное излучение часто считается частью ионизирующего излучения.

Первичные электроны и вторичная ионизация

Основное воздействие излучения на материю — это его способность ионизировать атомы, превращая их в ионы, явление, известное как ионизация, которое очень похоже на фотоэлектрический эффект. Радиоактивные частицы или электромагнитные волны с достаточной энергией сталкиваются с электронами атома, выбивая электроны из атома.Электрон, выброшенный из атома, называется первичным электроном. Когда первичные электроны удерживают энергию, частица, выбрасывающая первичный электрон, может заставить его выбросить другой электрон либо на свой собственный атом, либо на другой атом. Это называется вторичной ионизацией.

Однако ионизация не обязана полностью выбросить электрон из атома. Вместо этого он может поднять энергию электрона, повышая энергию электрона до более высокого энергетического состояния. Когда электрон возвращается к своему нормальному энергетическому уровню, он излучает энергию в форме излучения, обычно в форме ультрафиолетовых лучей или радиоволн.

Производство рентгеновских лучей и электромагнитного излучения

Излучение может быть как естественным, так и синтетическим. Искусственно индуцированная радиоактивность использует первичную и вторичную ионизацию для излучения рентгеновских лучей. Большая часть рентгеновского излучения происходит из-за бомбардировки электронами металлической мишени. Если электроны обладают достаточной энергией, электроны внутренней оболочки атома выпадают, и электроны более высокого уровня заполняют дыру, оставленную предыдущими электронами. При этом пакеты энергии высвобождаются в форме рентгеновских фотонов.Другие формы ионизирующего излучения могут аналогичным образом производить УФ- и гамма-лучи. Этот тип излучения известен как «ионизирующее излучение».

Все заряженные частицы и лучи обладают способностью быть радиоактивными; однако не все лучи и частицы обладают энергией, приходящейся на один фотон, для ионизации атомов. Это известно как «неионизирующее излучение». Неионизирующее излучение имеет достаточно энергии, чтобы возбуждать электроны и переходить в более высокое состояние, высвобождая фотоны электромагнитного излучения, такого как видимый свет, ближний ультрафиолет и микроволны.Радиоволны, микроволны и нейтронное излучение (важное применение в делении и синтезе) подпадают под действие неионизирующего излучения, поскольку их соответствующие энергии слишком низки для ионизации атомов.

(любезно предоставлено iforms.osha-slc.gov/SLTC/radiation/index.html)

Воздействие радиации на живое вещество

Продолжительное воздействие радиации часто оказывает пагубное воздействие на живое вещество. Это связано с ионизирующей способностью излучения, которое может нарушить внутреннее функционирование клеток.Излучение ионизирует или возбуждает атомы или молекулы в живых клетках, что приводит к диссоциации молекул внутри организма. Наиболее разрушительное действие радиации на живое вещество — это ионизирующая радиация на ДНК. Повреждение ДНК может вызвать гибель клеток, мутагенез (процесс, при котором генетическая информация изменяется под действием излучения или химикатов) и генетическую трансформацию. Последствия облучения включают лейкемию, врожденные дефекты и многие формы рака.

Большая часть внешнего излучения поглощается окружающей средой; например, большая часть ультрафиолетового излучения поглощается озоновым слоем, предотвращая попадание смертоносных уровней ультрафиолетового излучения на поверхность земли.Солнечный ожог — это эффект УФ-излучения, повреждающего клетки кожи, а длительное воздействие УФ-излучения может привести к мутации генетической информации в клетках кожи, что приведет к раку кожи.

Альфа, бета и гамма-лучи также в разной степени наносят ущерб живому веществу. Альфа-частицы имеют очень малый диапазон поглощения и, следовательно, обычно не опасны для жизни, если не проглатываются, из-за их высокой ионизирующей способности. Бета-частицы также повреждают ДНК и поэтому часто используются в лучевой терапии для мутации и уничтожения раковых клеток.Гамма-лучи часто считаются наиболее опасным типом излучения для живого вещества. В отличие от альфа- и бета-частиц, которые являются заряженными частицами, гамма-лучи представляют собой формы энергии. Они имеют большой диапазон проникновения и могут диффундировать через многие клетки, прежде чем рассеяться, вызывая широко распространенные повреждения, такие как лучевая болезнь. Поскольку гамма-лучи обладают такой высокой проникающей способностью и могут в значительной степени повредить живые клетки, они часто используются при облучении — процессе, используемом для уничтожения живых организмов.

Дозировка и распад радиации

Есть несколько методов измерения радиации; следовательно, существует несколько радиационных единиц, основанных на разных радиационных факторах. Радиационные единицы могут измерять радиоактивный распад, поглощенную дозу и дозы, поглощенные человеком. Bq и Ci измеряют радиоактивный распад, а Gy и Rad — поглощенные дозы. Зв и Рем измеряют поглощенные дозы в эквивалентах Гр и Рад. Рем учитывает разные типы излучения и скорость частиц. Ниже приведена диаграмма, помогающая организовать различные единицы:

Единицы радиоактивного распада

Беккерель, Бк Измеряется в с -1 , в виде распада в секунду
Кюри, Ci

Измеряется как количество распада с той же скоростью, что и 1 грамм радия

1 Ки = 3.70 ∙ 10 10 Бк

Единицы поглощенной дозы

Серый, Gy 1 Гр выделяет 1 Джоуль энергии на килограмм вещества
Рад 1 рад = 0,01 Гр

Эквивалентные дозы

Sievert, Sv 1Sv = 100 бэр
Рем

1 бэр = 1 рад ∙ Q

Q = 1 для рентгеновских лучей, гамма-лучей и бета-частиц

Q = 3 для медленных нейтронов

Q = 10 для протонов и быстрых нейтронов

Q = 20 для альфа-частиц

Наиболее часто используемыми единицами измерения являются «рад», что означает «поглощенная доза излучения», и «бэр», что означает «эквивалент излучения для человека.«Один рад соответствует поглощению 0,01 Дж энергии на килограмм вещества. Rem — это рад, умноженный на относительную биологическую эффективность, которая чаще всего выражается как переменная« Q ». Фактор Q используется для учета различные эффекты, вызванные разным излучением.

Вопросы для обзора концепции

  1. Классифицируйте следующие взаимодействия, которые происходят как первичная ионизация, вторичная ионизация или электронное возбуждение.
    1. Фотоны выбрасываются из атома.
    2. Электрон из соседнего атома выбрасывается, выбивая электрон из соседнего атома.
    3. Электроны выбрасываются из атома.
  2. Опишите разницу между ионизирующим и неионизирующим излучением.
  3. Объясните, почему радиация так пагубно влияет на живое вещество.
  4. Рассмотрим современные микроволновые печи, используемые на кухнях. Вредны ли для человеческого тела микроволны, излучаемые для нагрева воды и пищи?
  5. Что такое Q в расчетах или REM?

Ответы

    1. Электронное возбуждение.Электрон возбужден до более высокого энергетического уровня. Когда он падает, он высвобождает пакет энергии в виде фотона.
    2. Вторичная ионизация. Выброс второго электрона был вызван другим электроном, а не другой заряженной частицей или излучающим лучом.
    3. Первичная ионизация. Электрон был выброшен заряженной частицей или лучом.
  1. Ионизирующее излучение описывает ионизацию атомов до ионов. Во время ионизирующего излучения электрон выбрасывается из атома, в результате чего атом теряет электрон и ионизируется.Неионизирующее излучение обычно вызывается возбуждением электронов. Когда частица или электромагнитный луч не обладают достаточной энергией, чтобы полностью сбить электрон с атома, вместо этого они могут заставить электрон перейти на более высокий энергетический уровень. Когда электрон падает, он испускает фотоны энергии.
  2. Излучение может ионизировать атомы, но оно также может изменять молекулы, ионизируя атомы. Он может повлиять на структуру клетки, ослабляя органеллы или другие клеточные функции, но его наиболее разрушительный эффект — на ДНК.Радиация мутирует ДНК за счет ионизации последовательностей оснований или изменения основы ДНК. Мутации ДНК, возникающие в результате облучения, могут вызвать рак или иным образом убить клетку.
  3. Хотя существует множество мифов о микроволновом излучении, микроволны подпадают под действие «неионизирующего» излучения и, следовательно, не вызывают никаких эффектов, которые вызывает ионизирующее излучение, таких как рак. Микроволновая печь также сконструирована таким образом, чтобы свести к минимуму выход микроволн за пределы духовки за счет использования металла для поглощения микроволн.Поэтому дверца микроволновой печи непрозрачна; он покрыт стратегически расположенными атомами металла для максимальной эффективности поглощения.
  4. Q — это константа, которая используется в зависимости от того, какую радиоактивную частицу вы рассчитываете. Он основан на типе частицы и ее влиянии на материю.

Список литературы

  1. Балашов Всеволод Вячеславович., Гиль Б. Понтекорво. Взаимодействие частиц и излучения с веществом . Берлин: Springer, 1997.Распечатать.
  2. Болл, Джон, Адриан Д. Мур, Стив Тернер и Джон Болл. Основы физики Болла и Мура для рентгенологов . Чичестер, Великобритания: Blackwell Science, 2008. Печать.
  3. Mozumder, A., and Y. Hatano. Взаимодействие заряженных частиц и фотонов с веществом: химические, физико-химические и биологические последствия с приложениями . Нью-Йорк: Марсель Деккер, 2004. Печать.
  4. Петруччи, Ральф Х., Уильям С. Харвуд, Ф. Джеффри. Херринг и Джеффри Д.Мадура. Общая химия: принципы и современные приложения. Верхняя Сэдл-Ривер, Нью-Джерси: Pearson Education, 2007. Печать.

Взносы

  • Джозеф Чоу, Линда Су (UCD)

Что такое ионизирующее излучение?

Отчет ACHRE

Введение


Атомный век

До атомной эры: «теневые картинки», радиоизотопы и начало Радиационные эксперименты человека

Манхэттенский проект: новый и секретный мир человеческих экспериментов

Комиссия по атомной энергии и послевоенные биомедицинские радиационные исследования

Преобразование в правительстве — спонсируемые исследования

Последствия Хиросимы и Нагасаки: появление радиации времен холодной войны Исследовательская бюрократия

Новые этические вопросы для медицинских исследователей

Заключение

Основы радиационной науки

Что такое ионизирующее излучение?

Что такое радиоактивность?

Что такое атомный номер и атомный вес?

Радиоизотопы: что это такое и как они производятся?

Как радиация влияет на людей?

Как мы измеряем биологическое действие внешнего излучения?

Как мы измеряем биологическое воздействие внутренних излучателей?

Как ученые определяют долгосрочные риски радиации?

Что такое ионизирующее излучение?

Что такое

излучение ? Излучение — очень общий термин, используемый для описания любого процесса который передает энергию через пространство или материал вдали от источника.Свет, звук и радиоволны — все это примеры излучения. Когда большинство людей думают радиации, однако они думают о ионизирующих радиация — излучение, которое может разрушить атомы и молекулы внутри тело. Хотя ученые думают об этих выбросах в математических терминах, они могут быть визуализированы либо как субатомные частицы, либо как лучи. Радиации воздействие на людей можно лучше всего понять, сначала изучив влияние излучение на атомов , основных строительных блоков материи.

Что такое

ионизация ? Атомы состоят из сравнительно крупных частиц (протонов и нейтронов), сидящих в центральном ядре, вращающемся более мелкими частицами (электронами): миниатюрный Солнечная система. Обычно количество протонов в центре атома равно количество электронов на орбите. Ион — это любой атом или молекула, не имеет нормального количества электронов. Ионизирующее излучение любое форма излучения, обладающего достаточной энергией, чтобы выбивать электроны из атомов или молекулы, создающие ионы.

Как измеряется ионизирующее излучение?

Измерение лежит в основе современной науки, но само по себе число не передает никакой информации. Для полезного измерения требуется как инструмент для измерение (например, палка для разметки длины) и соглашение о единицы , которые будут использоваться (например, дюймы, метры или мили). Выбранные единицы будет меняться в зависимости от цели измерения. Например, повар будет измерьте сливочное масло в столовых ложках, чтобы еда была вкусной, а диетолог может быть больше озабочен измерением калорий, чтобы определить влияет на здоровье закусочной.

Разнообразие единиц измерения радиации и радиоактивности. сбивает с толку даже ученых, если они не используют их каждый день. Это может быть полезно иметь в виду назначение различных агрегатов. Есть два основных причины для измерения излучения: изучение физики и изучение биологические эффекты радиации. Сложность заключается в том, что наши инструменты измеряют физических эффекта, в то время как то, что представляет интерес для некоторых являются биологических эффектов.Еще одна сложность заключается в том, что единицы, как и в случае с слова на любом языке могут исчезнуть из употребления и быть заменены новыми единицами.

Радиация не является серией отдельных событий, таких как радиоактивные распады, которые можно посчитать индивидуально. Измерение излучения в больших объемах похоже на измерение движения песка в песочных часах; полезнее думать о это как непрерывный поток, а не как серия отдельных событий. В интенсивность пучка ионизирующего излучения измеряется путем обратного счета сколько ионов (сколько электрического заряда) он создает в воздухе.В рентген (назван в честь Вильгельма Рентгена, первооткрывателя рентгеновских лучей) прибор, измеряющий способность рентгеновских лучей ионизировать воздух; это единица экспозицию, которую можно измерить напрямую. Вскоре после Второй мировой войны обычная единицей измерения был физический эквивалент рентгена (реп.) , что обозначает способность других форм излучения создавать в воздухе столько ионов, сколько рентген рентгеновских лучей. Он больше не используется, но появляется во многих документы, рассмотренные Консультативным комитетом.

Какие основные типы ионизирующего излучения?

Существует много типов ионизирующего излучения, но наиболее известные из них: альфа , бета и гамма / рентгеновское излучение . Нейтроны , будучи вытесненным из атомных ядер и путешествуя как форма излучения, также может быть серьезной проблемой для здоровья.

Alpha частицы представляют собой кластеры из двух нейтронов и двух протонов в каждом.Они идентичны ядрам атомов гелия, второго по лёгкости и второй по распространенности элемент во Вселенной после водорода. По сравнению с другие формы излучения, однако, это очень тяжелые частицы — около 7300 раз больше массы электрона. Когда они путешествуют, эти большие и тяжелые частицы часто взаимодействуют с электронами атомов, быстро теряя свои энергия. Они не могут проникнуть даже в лист бумаги или слой мертвых клеток. на поверхности нашей кожи.Но если выбросить внутрь тела из радиоактивного атома внутри или рядом с клеткой, альфа-частицы могут нанести большой ущерб, поскольку они ионизируются атомы, разрушающие живые клетки. Радий и плутоний — два примера альфа излучатели.

Бета-частицы — это электроны, движущиеся с очень высокими энергиями. Если альфа частицы можно рассматривать как большие и медленные шары для боулинга, бета-частицы могут визуализироваться как мячи для гольфа на тренировочном поле.Они путешествуют дальше, чем альфа-частицы и, в зависимости от их энергии, могут нанести такой же ущерб. Для Например, бета-частицы в осадках могут вызвать серьезные ожоги кожи, известные как бета-ожоги. Радиотопы, испускающие бета-частицы, присутствуют при делении продукция, произведенная в ядерных реакторах и ядерных взрывах. Некоторые бета-излучающие радиоизотопы, такие как йод 131, вводятся внутрь для пациенты для диагностики и лечения заболеваний.

Гамма и рентгеновское излучение состоит из пакетов энергии известных как фотона . У фотонов нет массы или заряда, и они движутся по прямой. линий. Видимый свет, видимый нашими глазами, также состоит из фотонов, но более низкие энергии. Энергия гамма-излучения обычно превышает 100 килоэлектрон вольт (кэВ — «к» — это сокращение от кило , префикс, который умножает базовую единицу на 1000) на фотон, что более чем в 200000 раз больше энергия видимого света (0.5 эВ). Если альфа-частицы визуализируются как боулинг шары и бета-частицы, такие как мячи для гольфа, фотоны гамма- и рентгеновского излучения как невесомые пули, летящие со скоростью света. Фотоны классифицируются согласно их происхождению. Гамма-лучи возникают в результате событий внутри атомной ядро; их энергия и скорость производства зависят от радиоактивного распада радионуклида, который является их источником. Рентгеновские лучи — это фотоны, которые обычно возникают в результате энергетических переходов электронов атома.Эти могут быть созданы искусственно путем бомбардировки соответствующих атомов высокой энергией. электроны, как в классической рентгеновской трубке. Потому что рентгеновские лучи производятся искусственно потоком электронов, их выход и энергия могут быть контролируется регулировкой энергии и количества самих электронов. И рентгеновские лучи, и гамма-лучи могут глубоко проникать в организм человека. Как глубина проникновения зависит от их энергии; чем выше энергия, тем глубже проникновение в организм.A 1 МэВ («M» — сокращение от mega , a префикс, который умножает базовую единицу на 1000000) гамма-лучей с энергией В 2000000 раз больше, чем видимый свет, может полностью проходить через тело, создавая при этом десятки тысяч ионов.

Последняя форма излучения, вызывающего озабоченность, — это нейтронного излучения, излучения. Нейтроны, наряду с протонами, являются одним из компонентов атомного ядра. Нравиться протоны, у них большая масса; в отличие от протонов у них нет электрического заряда, позволяя им легче скользить между атомами.Как истребитель-невидимка, Нейтроны высоких энергий могут проникать дальше в тело, минуя защитные внешний слой кожи, прежде чем передать свою энергию и вызвать ионизацию.

Некоторые другие типы частиц высокой энергии также являются ионизирующим излучением. Космическое излучение, проникающее в атмосферу Земли из космоса, состоит из в основном из протонов, альфа-частиц и более тяжелых атомных ядер. Позитроны, мезоны, пионы и другие экзотические частицы также могут быть ионизирующим излучением.

Radiation — The Physics Hypertextbook

Обсуждение

введение

Тепловое излучение (в отличие от излучения частиц) — это передача внутренней энергии в виде электромагнитных волн. Для большинства тел на Земле это излучение находится в инфракрасной области электромагнитного спектра.

Одним из первых, кто осознал, что тепловое излучение связано со светом, был английский астроном Уильям Гершель (1738–1822), который заметил в 1800 году, что если термометр перемещается от одного конца призмы к другому, то получается самый высокий спектр. температура регистрировалась ниже красной полосы, где не было видно света.Из-за такого положения эта форма излучения называется инфракрасным ( инфра — латинское слово, обозначающее «снизу» или «внутри»). Иногда такое излучение называют «тепловыми волнами», но это неправильное название. Напомним, что тепло — это передача внутренней энергии от одной области к другой. Поскольку все формы электромагнитного излучения передают внутреннюю энергию, все они могут быть названы «тепловыми волнами».

закон Стефана-Больцмана

Горячие предметы «ярче» холодных. Темные предметы теряют и нагреваются быстрее, чем светлые.

Закон Стефана-Больцмана связывает скорость теплового потока, излучаемого или поглощаемого объектом, с его температурой (а также площадью поверхности и темнотой). Он был эмпирически выведен австрийским физиком Йозефом Стефаном в 1879 году и теоретически выведен австрийским физиком Людвигом Больцманом в 1884 году. Теперь он математически выведен из закона Планка.

P = εσ A ( T 4 T 0 4 )

где…

P = чистый расход тепла [Вт] излучаемого (+) или поглощенного (-)
ε = (эпсилон) излучательная способность, безразмерная (безразмерная) мера эффективной способности материала излучать или поглощать тепловое излучение с его поверхности; колеблется от 0 (нет) до 1 (максимум)
σ = (сигма) Константа Стефана, 5.670 × 10 −8 Вт / м 2 K 4
А = Площадь поверхности [м 2 ] объекта, излучающего или поглощающего тепловое излучение
Т = абсолютная температура [К] объекта, излучающего или поглощающего тепловое излучение
T 0 = абсолютная температура [К] окружающей среды

Соедините закон Стефана-Больцмана с законом Планка.

σ =
5 к 4 = π 2 к 4
15 h 3 c 2 60ℏ 3 с 2
σ = 5 (1,38 × 10 −23 Дж / К) 4
15 (6.63 × 10 −34 Дж с) 3 (3,00 × 10 8 м / с) 2
σ = 5,670374419 × 10 −8 Вт / м 2 K 4
Источник: Управление национальных архивов и документации США.

Темные цвета поглощают больше лучистой энергии, чем светлые. Ожоги на коже этой женщины повторяют узор на ее блузке. Она подверглась чудовищной дозе электромагнитного излучения от ядерного взрыва.

Отключенные мысли, не являющиеся цитатами.

  • излучение черного тела, излучатель полости, Солнце — черное тело
  • Для человека коэффициент излучения в инфракрасной области не зависит от цвета кожи и почти равен 1, что указывает на то, что кожа является почти идеальным поглотителем и излучателем излучения на этой длине волны. Если бы мы могли видеть в глубоком инфракрасном диапазоне, излучаемом нашим телом, мы все были бы почти черными. В нормальных условиях около половины наших потерь энергии происходит из-за излучения, даже если температура окружающей среды ненамного ниже температуры тела.
  • Термос-колба, изобретенная Джеймсом Дьюаром, Шотландия. Покрытие внутренней части вакуумированной стеклянной бутылки с двойными стенками тонким слоем серебра уменьшило потери тепла за счет излучения в 13 раз. Дьюар поручил немецкому стеклодуву изготовить бутылку, которая обнаружила, что молоко для его ребенка остается теплым в воде. колбу на ночь. Он поделился идеей «Thermos Flasche» с производителем.
  • Стеклянная форма для выпечки требует на 20% меньше времени выпекания, чем форма для выпечки с блестящей поверхностью.

Закон смещения Вина

Теплые объекты — инфракрасные, более теплые объекты — раскаленные докрасна, даже более теплые объекты — раскаленные добела, еще более теплые объекты — раскаленные до синего цвета.Цвет и температура связаны, или, точнее, спектры и температура связаны. Абсолютная температура объекта, излучающего тепловое излучение, обратно пропорциональна максимальной длине волны его спектра и прямо пропорциональна максимальной частоте его спектра.

Эти отношения стали известны как закон смещения Вина в честь немецкого физика Вильгельма Вина, который первым сформулировал закон в 1893 году. Вин использовал сложный термодинамический аргумент, который я не буду претендовать на понимание.Теперь закон выводится математически из закона Планка, и более формально это делается в этом разделе этой книги.

Изначально закон был сформулирован в терминах максимальной длины волны.

где…

λ макс = максимальная длина волны в спектре теплового излучения, испускаемого объектом (читается символ как «лямбда макс»)
б = Постоянная смещения Вина (иногда называется Длина волны Вина , длина волны , постоянная смещения ).Выбор единиц зависит от характера изучаемого излучения. Единицей измерения длины волны в системе СИ является метр, но используйте любую единицу, которую вы предпочитаете для любого приложения, с которым вам придется иметь дело.
  • 2,897772 × 10 -3 м K
  • 2,897772 мм K
  • 2,897,772 мкм K
  • 2,897,772 нм K
Т = абсолютная температура поверхности [К] излучающего объекта

Закон Вина теперь иногда также выражается в терминах пиковой частоты.

f макс = b T

где…

f макс = пиковая частота в спектре теплового излучения, испускаемого объектом
б ′ = Вина частота константа смещения (читается символ как «пчелиный прайм»). Опять же, выбор единиц зависит от ситуации. Единицы СИ — это герцы, но я предпочитаю гигагерцы для пиков в микроволновых диапазонах (например, космический микроволновый фон) и терагерцы для пиков в инфракрасном и видимом диапазонах (что почти все остальное).
  • 5,878926 × 10 10 Гц / К
  • 58,78926 ГГц / К
  • 0,05878926 ТГц / К
Т = абсолютная температура поверхности в кельвинах [K] излучающего объекта

Обратите внимание, что две константы не могут быть взаимно преобразованы с использованием уравнения скорости волны. Эти уравнения верны…

c = f λ

но эти уравнения являются неравенствами…

c f макс λ макс

Константы в законе смещения Вина выводятся из спектральных распределений по длине волны и частоте — в основном, сложных распределений вероятностей.Хотя длина волны и частота обратно пропорциональны, их поведение как переменных в спектральном распределении не так легко преобразовать.

Попробуйте эти простые сравнения. Определите максимальную длину волны и частоту теплового излучения, исходящего от Солнца ( T = 5772 K). Используя ваш любимый эталонный источник, определите тип излучения и его цвет, если он виден.

λ макс =
λ макс =
λ макс = 502 нм
f макс = b T
f макс = (0.0587926 ТГц / К) (5772 К)
f макс = 339 ТГц

Пиковая длина волны, 502 нм, находится в зеленой части видимого спектра, хотя в некоторых культурах эта длина волны может считаться синей. Пиковая частота, 339 ТГц, находится в инфракрасном диапазоне — это утверждение верно для всех человеческих культур.

Давайте теперь сделаем наивные преобразования для менее субъективного сравнения.Цифры просто не работают.

λ макс 3,00 × 10 8 м / с
339 × 10 12 Гц
λ макс ≠ 883 нм
f макс 3.00 × 10 8 м / с
502 × 10 −9 м
f макс ≠ 597 ТГц
цвет черного тела по температуре
1,000 K 6,500 K (дневной свет) 10,000 K
Температура (или эффективная температура) выбранных источников излучения
кельвин
температура
источник лучистой энергии
2.73 космическое фоновое излучение
306 кожа человека
500 бытовая духовка в разгаре
660 минимальная температура накала
770 тускло-красный жар
1,400 угли, плита электрическая, тостер электрический
1 900 пламя свечи
2 000 керосиновая лампа
2,800 лампа накаливания, 75 Вт
2 900 лампа накаливания, 100 Вт
3 000 лампа накаливания, 200 Вт
3,100 восход или закат (эффективный)
3 200 профессиональные студийные светильники
3,600 через час после восхода солнца или за час до захода солнца (действует)
4 000 через два часа после восхода солнца или за два часа до захода солнца (действует)
5 500 прямой полуденный солнечный свет
6 500 дневной свет (эффективный)
7 000 пасмурное небо (эффективное)
20–30 000 молния
Цветовая шкала температуры

Эта таблица является результатом попытки интерпретировать в терминах термометрических показаний общие выражения, используемые для описания температур.Очевидно, что эти значения являются приблизительными.

Справочник по химии и физике, девятое издание, 1922 г.

цвет температура
° С К
начало красной жары 500–550 770–820
темно-красный накал 650–750 0920–1020
ярко-красный накал 850–950 1120–1220
желтовато-красный накал 1050–1150 1320–1420
начало белого тепла 1250–1350 1520–1620
белый кал 1450–1550 1720–1820
Температура металла по цвету Источник: Process Associates of America
цвет приблизительная температура
° F ° С К
бледно-красный 930 500 770
кроваво-красный 1075 580 855
темно-вишневый 1175 635 910
вишня средняя 1275 0690 0965
вишня 1375 0745 1020
ярко-вишневый 1450 0790 1060
лосось 1550 0845 1115
темно-оранжевый 1630 0890 1160
оранжевый 1725 0940 1215
лимон 1830 1000 1270
светло-желтый 1975 1080 1355
белый 2200 1205 1480
Спектральная классификация звезд
Т (К) класс λ макс (нм) название цвета примеров
30 000 O 100 синий Наос, Минтака
20 000 B 150 бело-голубой Спика, Ригель
10 000 А 290 белый Сириус, Вега
8000 F 360 желто-белый Adhafera, Procyon
6000 G 480 желтый Солнце, Альфа Центавра
4000 К 720 оранжевый Арктур, Альдебаран
3000 M 970 красный Бетельгейзе, Рао

солнечная энергия

  • Общее глобальное потребление энергии всеми людьми на планете составляет около 1.4 × 10 13 Вт или около одной десятитысячной полной энергии Солнца, падающего на Землю. Энергопотребление на каждый район в городских районах США составляет примерно 2% от падающей солнечной энергии.
  • 3,828 × 10 26 Вт полная солнечная светимость
    1361 Вт / м 2 солнечная постоянная (энергия, перпендикулярная направлению распространения)
    0,297 альбедо (латинское albus , белый), поверхность 0,04, атмосфера 0,26
    340 Вт / м 2 эффективная солнечная постоянная (усредненная по времени и по поверхности)

парниковый эффект

История

  • Кельвин
  • Аррениус 1896 оценивает CO 2 потепление
  • Килинг 1960 показывает CO 2 увеличивается
  • Manabe 1967 разработка радиационной конвективной модели, первая GCM
  • ГКМ Хансена 1988 года указывают на то, что сигнал об антропогенном глобальном потеплении климата вскоре появится в результате естественной изменчивости.
  • Ледяные керны
  • Манн 1998 График хоккейной клюшки

Основной эффект…

Тенденции глобальной температуры и концентрации углекислого газа в атмосфере совпадают.Очень длинный график, популярный у Эла Гора в «Неудобной истине».

Увеличить

Постройте один против другого. Отношение примерно линейное. Эл Гор никогда не делал этого.

Увеличить

Природные парниковые газы, концентрация которых увеличивается в результате деятельности человека

  • CO 2 от сжигания лесов и ископаемого топлива
  • CH 4 с рисовых полей, крупного рогатого скота, термитов (численность которых, как считается, увеличилась из-за глобальной вырубки лесов), нефтяных полей и утечек из трубопроводов
  • N 2 O сельскохозяйственного происхождения

Другие естественные парниковые газы, вызывающие меньшее беспокойство.

  • Вода также является парниковым газом, но ее концентрация в атмосфере зависит от температуры и не зависит напрямую от деятельности человека.
  • Озон также является парниковым газом, но его парниковый эффект трудно определить количественно

Парниковые газы, не встречающиеся в природе.

  • ХФУ из выброшенных или негерметичных холодильников и кондиционеров
    Хлорфторуглероды (ХФУ) не существуют в природе, но были изобретены в 1930-х годах исследователями из General Motors, которые пытались заменить токсичные и коррозионные хладагенты, используемые на зубьях: аммиак и сера диоксид.ХФУ также участвуют в потере стратосферного озона (так называемая «дыра» в озоновом слое).
  • ГФУ, гидрофторуглероды
  • ГХФУ, гидрохолофторуглероды
  • ПФУ, перфторуглероды

Косвенные парниковые газы

ключевых инфракрасных полосы поглощения в атмосфере соответствуют H 2 O, CO 2 , O 3

Свойства отдельных зеленых газов в отношении глобального потепления Источник: IPCC и другие, * пентафторид трифторметилсеры
молекула глобальное потепление
потенциал
(CO 2 = 1)
атмосферное
время жизни
(лет)
излучающая
форсирующая
(Вт / м 2 )
излучающая
эффективность
(Вт / м 2 ppb)
CO 2 диоксид углерода 1 120 1.66 0,000014
Канал 4 метан 21 12 0,48 0,00037
N 2 O закись азота 310 114 0,16 0,00303
CCl 3 F CFC-11 3,800 45 0,063 0,25
CF 2 Класс 2 CFC-12 8 100 100 0.17 0,32
C 2 F 3 Класс 3 CFC-113 4,800 85 0,024 0,3
CHClF 2 ГХФУ-22 1 500 12 0,033 0,2
CCl 4 четыреххлористый углерод 1,400 26 0,012 0,13
CH 3 CCl 3 метилхлороформ 146 5 0.0011 0,06
CHF 3 ГФУ-23 11 700 270 0,0033 0,19
C 2 HF 5 ГФУ-125 2 800 29 0,0009 0,23
C 2 H 2 F 4 ГФУ-134a 1,300 14 0,0055 0.16
C 2 H 4 F 2 ГФУ-152a 140 1,4 0,0004 0,09
SF 6 гексафторид серы 23 900 3 200 0,0029 0,52
SF 5 CF 3 см. Примечание ниже * 19 000 1 000 ? 0.59
H 2 O вода, тропосфера ? ? ? ?
H 2 O вода стратосферная ? ? 0,02 ?
О 3 озон тропосферный ? ? +0,35 ?
О 3 озон стратосферный ? ? −0.15 ?
CO окись углерода ? 0,25 ? ?
H 2 водород ? ? ? ?

Уровень углекислого газа повышается.

Температуры во всем мире растут.

Но особенно в Арктике и рядом с ней.

Увеличить

Как работает радиация | HowStuffWorks

Подобно неионизирующему излучению, ионизирующее излучение представляет собой энергию в форме частиц или волн.Однако ионизирующее излучение настолько высоко по энергии, что может разорвать химические связи, то есть заряжать (или ионизировать) атом, который с ним взаимодействует. При более низкой энергии он может оторвать пару электронов. При более высокой энергии он может разрушить ядро ​​атома. Это означает, что когда ионизирующее излучение проходит через ткани тела, у него на самом деле достаточно энергии, чтобы повредить ДНК. Вот почему, например, гамма-лучи убивают раковые клетки с помощью лучевой терапии.

Ионизирующее излучение испускается радиоактивным материалом, высоковольтным оборудованием, ядерными реакциями и звездами.Это одновременно и естественно, и создано руками человека. Естественным источником ионизирующего излучения является радон, радиоактивный материал, обнаруженный под землей. Рентгеновские лучи — хороший пример искусственного ионизирующего излучения.

Мы собираемся обсудить три типа ионизирующего излучения: альфа-частиц , бета-частиц и лучей .

Излучение твердых частиц включает в себя быстро движущиеся мелкие частицы, обладающие энергией и массой. Когда нестабильный атом распадается, он производит твердое излучение, включая альфа- и бета-частицы.Например, когда радиоактивные элементы, такие как уран, радий и полоний, распадаются, они выделяют радиоактивные альфа-частицы. Эти частицы, состоящие из протонов и нейтронов, имеют большие размеры и могут перемещаться только на небольшое расстояние — фактически, их можно остановить с помощью всего лишь куска бумаги или даже вашей кожи. Однако вдыхание или проглатывание альфа-частиц может быть очень опасным. Попадая внутрь вашего тела, альфа-частицы подвергают ткани воздействию радиации.

Бета-частицы, с другой стороны, являются быстродвижущимися электронами.Они могут путешествовать и проникать не только через альфа-частицы. Бета-частицы можно остановить или уменьшить с помощью слоя одежды или такого вещества, как алюминий (так что подумайте дважды, в следующий раз, когда будете смеяться над парнем на углу в защитной шляпе из фольги!). Однако некоторые бета-частицы обладают достаточной энергией, чтобы проникать в кожу и вызывать повреждения, например ожоги. Как и альфа-частицы, бета-частицы довольно опасны при вдыхании или проглатывании.

Гамма-лучи — это разновидность электромагнитного излучения, но они по-прежнему излучают ионизирующее излучение из-за своей высокой энергии.Гамма-лучи часто сопровождают альфа- и бета-частицы. В отличие от альфа- и бета-частиц, они очень проникающие. Фактически, требуется несколько дюймов свинца или даже несколько футов бетона, чтобы остановить гамма-излучение. Они представляют собой радиационную опасность для всего тела, а это означает, что, хотя они будут проходить через вас, ваши ткани будут поглощать некоторые лучи. Гамма-лучи естественным образом встречаются в таких минералах, как калий-40. Но пока не прекращайте принимать витамины. Радиоактивный изотоп калия встречается в чрезвычайно низкой концентрации, а калий необходим для хорошего здоровья [источник: HPS].

Рентгеновские лучи по сути такие же, как гамма-лучи, но их происхождение отличается. Если гамма-лучи исходят из ядра атома, рентгеновские лучи исходят из процессов за пределами ядра. Рентгеновские лучи возникают из-за изменения электронной структуры атома и в основном производятся машинами. Они не так проникают, как гамма-лучи, и всего несколько миллиметров свинца могут их остановить. Вот почему вы носите «свинцовый фартук», когда получаете медицинский рентген.

Чрезмерное воздействие ионизирующего излучения может вызвать мутации в ваших генах, которые вызывают врожденные дефекты, повышенный риск рака, ожогов или лучевой болезни [источник: NLM].

Эта информация вас бесит? Тогда давайте перейдем к радиационному воздействию на следующей странице.

ESA — Энергия = свет = излучение = температура?

Наука и исследования

24683 просмотры 60 классов

Иногда мы используем термин «излучение», когда имеем в виду «свет», и наоборот. Фактически, видимый «свет» — это форма излучения, которую можно определить как энергию, которая распространяется в форме электромагнитных волн.Его также можно описать как поток частиц подобных «волновых пакетов», называемых фотонами, которые постоянно движутся со скоростью света (около 300 000 километров в секунду). Радиация, электромагнитные волны и фотоны — это просто «свет».

Как можно описать свет?

Большинство из нас описывает свет с точки зрения его яркости и цвета. Однако физикам необходимо быть более точными и использовать аналогичные термины «интенсивность» и «длина волны». Что касается первого члена, это точный способ выразить, сколько энергии может быть извлечено из данной группы фотонов; концептуально это то же самое, что и яркость.

Второй член, длина волны, более интересен. Если вы начнете думать о свете в терминах волн, вы также можете подумать о том, чтобы связать его с временем или масштабом: подумайте о волнах на пляже, где гребни волн один за другим падают на пляж. Длина волны — это расстояние между последовательными гребнями, а частота — это количество гребней, ударяющихся о пляж каждую секунду. То же самое и со светом, с той лишь разницей, что вместо воды мы говорим об электромагнитной энергии.

Видимый свет

Небо в микроволновом диапазоне

Оказывается, человеческий глаз настроен (эволюцией) на обнаружение света, излучаемого Солнцем — то, что мы называем «видимым светом».

На самом деле почти все, что мы видим, — это свет, исходящий от Солнца и отраженный от какого-то другого объекта вокруг нас.

Солнце излучает в основном желтый свет, но мы можем видеть небольшой диапазон цветов вокруг него, начиная от синего, через желтый и заканчивая красным.Каждый цвет имеет длину волны, связанную с ним, например, синий свет соответствует примерно одной трети одной миллионной метра, а красный свет примерно вдвое больше.

Смысл размышлений о длинах волн, а не о цветах заключается в том, что теперь вы можете расширить идею до любого размера длины волны, вместо того, чтобы придерживаться тех, которые мы можем видеть. Например, радиоволна — это свет с длиной волны около одного метра или в миллион раз больше, чем видимый красный цвет. Рентгеновские лучи — это свет с длиной волны примерно в пять тысяч раз короче синего.Когда мы складываем все возможные длины волн вместе, мы называем это «электромагнитным спектром», и становится ясно, что видимый свет составляет лишь крошечную его часть.

Свет и энергия

Каждая длина волны также может быть связана с частотой; между ними существует простая взаимосвязь, и иногда удобнее говорить о длине волны, а в других случаях удобнее говорить о частоте. Свет также может быть связан с энергией, и также существует простая связь энергии и длины волны.Чем больше длина волны, тем меньше энергия, и наоборот. Видимый свет менее энергичен, чем, скажем, ультрафиолетовый свет или рентгеновские лучи, и более энергичен, чем инфракрасное излучение или радиоволны. Это не влияет на скорость их распространения — это всегда скорость света.

Свет и температура

Весь свет во Вселенной был испущен (излучен) чем-то. Длина волны излучаемого света часто очень сильно зависит от температуры излучающего его объекта.Например, желтый цвет Солнца характерен для температуры его поверхности около 6000 ° C. Это связь между излучением и температурой, и астрономы научились использовать ее очень эффективно: наблюдая, на какой длине волны излучает свет объект, мы можем точно сказать, какова его температура!

CMB тоже светлый

Космический микроволновый фон (CMB) также был испущен объектом — очень горячей плазмой, заполнившей Вселенную во время рекомбинации.Температура плазмы в то время была около 3000 ° C, что соответствует довольно красному (видимому) свету. Однако с тех пор Вселенная расширилась примерно в 1000 раз, а длина ее волны превысила возможности наших глаз ее обнаружить. Сегодня реликтовое излучение выглядит так, как если бы оно было испущено плазмой с температурой около 2,7 Кельвина (-270 ° C).

Длина волны, соответствующая этим температурам, попадает в микроволновый диапазон или несколько миллиметров. Фактически, наши телевизоры здесь, на Земле, которые также работают на аналогичных длинах волн, способны обнаруживать реликтовое излучение: около 1% шума, который вы видите на экране телевизора, когда вы настраиваетесь на пустой канал, на самом деле соответствует фотонам реликтового излучения!

Нравиться

Спасибо за лайк

Вам уже понравилась эта страница, вам может понравиться только один раз!

Что такое радиация?

Вообще говоря, излучение — это способ перемещения энергии из одного места в другое.Таким образом, энергия, выделяемая при падении камня в воду, излучается круговыми волнами. Звуковая энергия излучается от рта говорящего к уху слушателя; световая и тепловая энергия излучаются от солнца к земле. Электроны, излучаемые горячей проволокой, обеспечивают энергию, формирующую изображение в телевизоре. В первых четырех примерах излучение состоит из волн — волн воды, звуковых волн, световых волн, волн тепла. В последнем случае излучение представляет собой поток мельчайших частиц.

Одно из главных открытий современной физики состоит в том, что чем короче длина волны любого волнового излучения, тем больше энергии несет каждая его единица.Следовательно, рентгеновские лучи и гамма-лучи намного более энергичны, чем свет. Они гораздо глубже проникают во все виды материи и производят гораздо более сильные эффекты.

Теперь известно, что помимо волн атомы излучают множество частиц. Все они невообразимо крошечные (измеряемые в 100 триллионных долей дюйма) невообразимо легкие и известны нам лишь косвенно через их эффекты. Некоторые из наиболее важных частиц:

Электроны
Легчайшие частицы, несущие отрицательный электрический заряд.Электроны излучения иногда называют бета-лучами.

Протоны
Примерно в 2000 раз тяжелее электронов и заряжен положительно.

Нейтроны
Как протоны, но незаряженные.

Альфа-частицы
Каждый из них представляет собой совокупность двух протонов и двух нейтронов.

Что производит радиацию?

Атомное излучение испускается атомами, которые имеют более чем нормальный набор энергии — «возбужденные» атомы, говоря словами физиков.Каждый атом состоит из крошечного положительно заряженного «ядра», окруженного облаком или роем отрицательных электронов.

Как атом «возбуждается»? Один из способов — быть пораженным снарядом. В рентгеновском аппарате поток быстро движущихся электронов поражает металлическую цель. Это возбуждает часть электронов в атомах мишени.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *