Примеры излучения в физике: Attention Required! | Cloudflare – Излучение — Википедия

Содержание

Урок по физике «Виды излучений»

Выберите документ из архива для просмотра:

Выбранный для просмотра документ виды излучений.ppt

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайд Виды излучений Источники света Описание слайда:

Виды излучений Источники света

2 слайд * Источник света должен потреблять энергию Свет – это электромагнитные волны Описание слайда:

* Источник света должен потреблять энергию Свет – это электромагнитные волны с длиной волны4×10-7-8×10-7 м . Электромагнитные волны излучаются при ускоренном движении заряженных частиц. Эти заряженные частицы входят в состав атомов, из которых состоит вещество. Внутри атома нет света. Атомы рождают свет только после их возбуждения. Для того чтобы атом начал излучать, ему необходимо передать определенную энергию. Излучая, атом теряет полученную энергию, и для непрерывного свечения вещества необходим приток энергии к его атомам извне.

3 слайд атом Свет – электромагнитные волны с длиной волны от 4·10-7 до 8·10-7 м. энер Описание слайда:

атом Свет – электромагнитные волны с длиной волны от 4·10-7 до 8·10-7 м. энергия свет возбуждённый атом Источник света

4 слайд Виды излучений Тепловое излучение Электролюминисценция Катодолюминисценция Хе Описание слайда:

Виды излучений Тепловое излучение Электролюминисценция Катодолюминисценция Хемилюминисценция Фотолюминисценция

5 слайд * * Тепловое излучение Тепловое излучение – это наиболее простой и распростра
Описание слайда:

* * Тепловое излучение Тепловое излучение – это наиболее простой и распространенный вид излучения, при котором потери атомами энергии на излучение света компенсируются за счет энергии теплового движения атомов (или молекул) излучающего тела. Чем выше температура тела, тем быстрее движутся атомы. При столкновении быстрых атомов (или молекул) друг с другом часть их кинетической энергии превращается в энергию возбуждения атомов, которые затем излучают свет. Тепловым источником излучения является Солнце, а также обычная лампа накаливания. Лампа очень удобный, но малоэкономичный источник. Лишь около 12% всей энергии, выделяемой в нити лампы электрическим током, преобразуется в энергию света. Наконец, тепловым источником света является пламя. Крупинки сажи (не успевшие сгореть частицы топлива) раскаляются за счет энергии, выделяющейся при сгорании топлива, и испускают свет.

6 слайд Тепловое излучение Кинетическая энергия теплового движения атомов атом Описание слайда:

Тепловое излучение Кинетическая энергия теплового движения атомов атом

7 слайд Тепловое излучение Источники: Любое тело у которого температура выше окружающ
Описание слайда:

Тепловое излучение Источники: Любое тело у которого температура выше окружающей среды (солнце, лампа, пламя). Применение: Сушка, обогрев жилища и т.д.

8 слайд * * Электролюминесценция Энергия, необходимая атомам для излучения света, мож Описание слайда:

* * Электролюминесценция Энергия, необходимая атомам для излучения света, может заимствоваться и из нетепловых источников. При разряде в газах электрическое поле сообщает электронам большую кинетическую энергию. Быстрые электроны испытывают неупругие соударения с атомами. Часть кинетической энергии электронов идет на возбуждение атомов. Возбужденные атомы отдают энергию в виде световых волн. Благодаря этому разряд в газе сопровождается свечением. Это и есть электролюминесценция. Северное сияние есть проявление электролюминесценции. Потоки заряженных частиц, испускаемых Солнцем, захватываются магнитным полем Земли. Они возбуждают у магнитных полюсов Земли атомы верхних слоев атмосферы, благодаря чему эти слои светятся. Также, электролюминесценция используется в трубках для рекламных надписей.

9 слайд Электролюминисценция Энергия электрического поля Кинетическая энергия атомов
Описание слайда:

Электролюминисценция Энергия электрического поля Кинетическая энергия атомов атом

10 слайд Электролюминесценция Свечение вещества возникает под воздействием электромагн Описание слайда:

Электролюминесценция Свечение вещества возникает под воздействием электромагнитного поля Источники: Северное сияние (потоки заряженных частиц захватывается магнитным полем Земли). Применение: В трубках для реклам

11 слайд
* Катодолюминесценция Свечение твердых тел, вызванное бомбардировкой их элект Описание слайда:

* Катодолюминесценция Свечение твердых тел, вызванное бомбардировкой их электронами, называют катодолюминесценцией. Благодаря катодолюминесценции светятся экраны электронно-лучевых трубок телевизоров.

12 слайд Катодолюминесценция Свечение твёрдого тела возникает под действием потока эле
Описание слайда:

Катодолюминесценция Свечение твёрдого тела возникает под действием потока электронов. Пучок электронов движется с огромной скоростью и ударяется о поверхность со специальным покрытием. Источники: Телевизор, монитор Применение: В Телевидении, компьютеризации

13 слайд * * Хемилюминесценция При некоторых химических реакциях, идущих с выделением Описание слайда:

* * Хемилюминесценция При некоторых химических реакциях, идущих с выделением энергии, часть этой энергии непосредственно расходуется на излучение света. Источник света остается холодным (он имеет температуру окружающей среды). Это явление называется хемилюминесценцией. Почти каждый из вас, вероятно, знаком с ним. Летом в лесу можно ночью увидеть насекомое светлячка. На теле у него «горит» маленький зеленый «фонарик». Вы не обожжете пальцев, поймав светлячка. Светящееся пятнышко на его спинке имеет почти ту же температуру, что и окружающий воздух. Свойством светиться обладают и другие живые организмы: бактерии, насекомые, многие рыбы, обитающие на большой глубине. Часто светятся в темноте кусочки гниющего дерева.

14 слайд Хемилюминисценция Энергия химической реакции атом
Описание слайда:

Хемилюминисценция Энергия химической реакции атом

15 слайд Хемилюминесценция Возникает при химической реакции. Свечение происходит без и Описание слайда:

Хемилюминесценция Возникает при химической реакции. Свечение происходит без изменения температуры тела Источники: Светлячок, гниющее дерево, глубинные рыбы Применение: В геологии, криминалистике.

16 слайд Хемилюминесценция Возникает при химической реакции. Свечение происходит без и
Описание слайда: 17 слайд Фотолюминесценция Падающий на вещество свет частично отражается, а частично п Описание слайда:

Фотолюминесценция Падающий на вещество свет частично отражается, а частично поглощается. Энергия поглощаемого света в большинстве случаев вызывает лишь нагревание тел. Однако некоторые тела сами начинают светиться непосредственно под действием падающего на него излучения. Это и есть фотолюминесценция. Свет возбуждает атомы вещества (увеличивает их внутреннюю энергию), и после этого они высвечиваются сами. Например, светящиеся краски, которыми покрывают многие елочные игрушки, излучают свет после их облучения. Излучаемый при фотолюминесценции свет имеет, как правило, большую длину волны, чем свет, возбуждающий свечение. Это можно наблюдать экспериментально. Если направить на сосуд с флюоресцеином (органический краситель) световой пучок, пропущенный через фиолетовый светофильтр, то эта жидкость начинает светиться зелено-желтым светом, т. е. светом большей длины волны, чем у фиолетового света. Явление фотолюминесценции широко используется в лампах дневного света. Лампы дневного света примерно в три-четыре раза экономичнее обычных ламп накаливания.

18 слайд Фотолюмисценция Энергия света атом Свет Описание слайда:

Фотолюмисценция Энергия света атом Свет

19 слайд Фотолюминесценция Свечение тела возникает при его облучении. Источники: Светя Описание слайда:

Фотолюминесценция Свечение тела возникает при его облучении. Источники: Светящаяся краска. Применение: Дорожные знаки, светотехника.

Фотолюминесценция Свечение тела возникает при его облучении. Источники: Светя

Курс профессиональной переподготовки

Учитель физики

Фотолюминесценция Свечение тела возникает при его облучении. Источники: Светя

Курс повышения квалификации

Фотолюминесценция Свечение тела возникает при его облучении. Источники: Светя

Курс повышения квалификации

Найдите материал к любому уроку,
указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

Выберите категорию: Все категорииАлгебраАнглийский языкАстрономияБиологияВсеобщая историяГеографияГеометрияДиректору, завучуДоп. образованиеДошкольное образованиеЕстествознаниеИЗО, МХКИностранные языкиИнформатикаИстория РоссииКлассному руководителюКоррекционное обучениеЛитератураЛитературное чтениеЛогопедия, ДефектологияМатематикаМузыкаНачальные классыНемецкий языкОБЖОбществознаниеОкружающий мирПриродоведениеРелигиоведениеРодная литератураРодной языкРусский языкСоциальному педагогуТехнологияУкраинский языкФизикаФизическая культураФилософияФранцузский языкХимияЧерчениеШкольному психологуЭкологияДругое

Выберите класс: Все классыДошкольники1 класс2 класс3 класс4 класс5 класс6 класс7 класс8 класс9 класс10 класс11 класс

Выберите учебник: Все учебники

Выберите тему: Все темы

также Вы можете выбрать тип материала:

loading

Краткое описание документа:

В презентации рассматриваются вопросы о видах излучения. Для каждого вида излучения подробно рассматриваются его источники и применение. Учащимся также предлагается просмотреть отрывок из фильма ВВС «Бездна» об обитателях Марианской впадины для демонстрации такого вида излучения как хелюминисценция.

Общая информация

Номер материала: 273065

Похожие материалы

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Типы оптических спектров — урок. Физика, 9 класс.

Спектроскоп и спектрограф

В настоящее время для получения чётких и ярких спектров используют специальные оптические приборы. Внешний вид и устройство одного из таких приборов — двухтрубного спектроскопа — показано на рисунке.

 

 

 

 

Для разложения света в спектр используется призма П. В трубе К (коллиматоре) имеется узкая щель S, расположенная в фокальной плоскости линзы Л1. Благодаря этому на призму падает параллельный пучок света. Из призмы выходят цветные пучки света. Поскольку показатель преломления для излучения данной длины волны одинаков, то пучки света одинаковой длины волны параллельны между собой. На рисунке показаны два пучка, у которых параллельны лучи одинакового цвета (два красных и два фиолетовых луча). Линза Л2 фокусирует параллельные лучи и даёт на экране множество изображений щели — спектр. Если вместо экрана поместить фотопластинку, то спектр можно сфотографировать. Прибор, в котором спектр получается на фотопластинке, называется спектрографом.

Типы спектров

Спектры отличаются большим разнообразием. Различают спектры излучения (испускания) и спектры поглощения. Спектры излучения могут быть сплошными и линейчатыми.

  

Сплошной (непрерывный) спектр излучения состоит из всех спектральных цветов, непрерывно переходящих друг в друга.

  

og_og_1521612431227845003.jpg

  

Его создают вещества в твёрдом и жидком состоянии, разогретые до высокой температуры, например расплавленный металл, накалённая нить электрической лампы. Если рассматривать через спектроскоп почти бесцветное пламя газовой горелки, то мы увидим слабый сплошной спектр. Это значит, что твёрдые частицы раскалённого угля, присутствующие в газовом пламени, излучают волны всех частот. Сплошной спектр дают также светящиеся газы и пары, находящиеся под очень высоким давлением (т. е. если силы взаимодействия между их молекулами достаточно велики).

  

Линейчатый спектр излучения состоит из отдельных спектральных линий, каждой из которых соответствует определённая длина волны. Его излучают вещества, находящиеся в атомарном газообразном состоянии. Для получения линейчатого спектра исследуемое вещество нужно перевести в газообразное состояние и нагреть до высокой температуры.

Пример:

если внести в пламя газовой горелки кусочек поваренной соли, то пламя окрасится в жёлтый цвет, а в спектре, наблюдаемом с помощью спектроскопа, будут видны две близко расположенные жёлтые линии, характерные для спектра паров натрия.

 

 

Это означает, что под действием высокой температуры молекулы NaCl распались на атомы натрия и хлора. Свечение атомов хлора возбудить гораздо труднее, чем атомов натрия, поэтому в данном спектре линии хлора не видны.

Каждому химическому элементу присущ свой спектр излучения.

Спектры  поглощения получают, пропуская белый свет через исследуемое вещество. Линейчатые спектры поглощения дают газы малой плотности, состоящие из изолированных атомов, когда сквозь них проходит свет от яркого и более горячего (по сравнению с температурой самих газов) источника, дающего непрерывный спектр.

Пример:

если пропустить белый свет через сосуд с парами натрия, то на фоне сплошного спектра появится узкая чёрная линия. Это означает, что излучение с определённой длиной волны поглощается парами натрия.

 

  

Тёмная линия поглощения расположена как раз там, где находится линия спектра излучения светящегося пара натрия. Аналогичное явление наблюдается и для других элементов.

  

Общий для всех химических элементов закон, согласно которому

атомы данного элемента поглощают световые волны тех же самых частот, на которых они излучают,

был открыт в середине \(XIX\) в. немецким физиком Густавом  Кирхгофом.

Источники:

Физика. 9 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений / А. В. Перышкин, Е. М. Гутник. — 14-е изд., стереотип. — М.: Дрофа, 2009.

Физика. 11 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений (базовый уровень) / С. А. Тихомирова, Б. М. Яворский. — 2-е изд., испр. — М.: Мнемозина, 2009. — 271 с.: ил.

Ответы Mail.ru: Какие бывают излучения?

ну правильно в формате темы провести научную лекцию

открой книги почитай

Герц — единица измерения частоты колебания <br>от 1Гц до бесконечности <br>какие интересуют???

Я припоминаю такие: альфа, бетта, гамма. Они по своей силе различны. если от первого вида излучения можно спастись одеждой. то от последнего только свинцовой или бетонной стеной. <br>Информация из головы, в школе проходили, запомнила.

Электромагнитные излучения ,ионизирующие и неионизирующие….Ну и всякие, всякие….

Если с точки зрения физики — то только такие, для которых есть переносчики взаимодействия. На макроуровне (то есть действуют не только на квантоом уровне) таких всего два — электромагнитное и гравитационное. Причём последнее теоретически предсказано и должно сущестовать, но экспериментально пока не обнаружено. <br>Ну а электромагнитное — это весь спектр от гамма-лучей до радиоволн — там и рентген, и УФ, видимый мает, ИК, СВЧ и далее по спектру… <br>По способу получения электромагнитного излучения тоже много разных градаций — тепловое (излучается нагретыми телами), когерентное (лазеры и мазеры), тормозное (ренгеновские трубки)… <br>Отдельный вид электромагнитного излучения — черенковское. Оно возникает при движении частицы в среде со скоростью, превышающей скорость света в этой среде (фактически аналого ударной влны) и синхротронное излучение. Но это все равно электромагнитные излучения. <br>Есть ещё и корпускулярные излучения — это потоки частиц высокой энергии (радиоактивность). Возникает при ядерных реакциях (естесвенная рабиоактивность или техногенные ядерные реакции — атомный реактор, взрыв атомной бомбы…). Или же, как в кинескопе, поток ускоренных электронов — при некоторой натяжке тоже можно считать излучением…

Излучения….хмм <br>по природе бывают… <br>—электромагнитной природы (в порядке увеличения частоты) <br>-радиоволны <br>-микровольны (СВЧ, КВЧ, УВЧ и др.) <br>-инфракрасное излучение (дальнее, среднее и ближнее) <br>-видимый свет <br>-ультрафиолет (ближний, дальний и вакуумный) <br>-рентгеновское излучение (мягкое и жесткое) <br>-гамма-излучение <br>—звуковой (акустической) природы <br>-инфразвук <br>-слышимый звук <br>-гиперзвук <br>—корпускулярные излучения (потоки частиц) <br>-альфа-излучение (поток ядер гелия-4) <br>-бета-излучение (поток электронов или позитронов) <br>-нейтронное излучение (поток нейтронов) <br>-протонное излучение <br>-всякие другие, более специфические, типа мюонных, нейтринных, бозонных и т.д. <br>—гравитационное излучение (его еще не обнаружили 🙂 <br> <br>По свойствам бывает <br>-направленное <br>-ненаправленное <br>-монохроматическое <br>-узкополосное <br>-широкополосное <br>-стационарное <br>-модулированное <br>-когерентное <br>-некогерентное <br>-поляризованное <br>-неполяризованное <br>-частично поляризованное <br> <br>По способу возникновения бывает… <br>-тепловое <br>-нетепловое <br>-лазерное <br>-рассеянное <br>-тормозное <br>-синхротронное <br>-релятивистское (Вавилова-Черенкова) <br> <br>может еще что забыл…

Тепловое излучение тел

Испускаемый источником свет уносит с собой энергию. Существует много различных механизмов подвода энергии к источнику света. В тех случаях, когда необходимая энергия сообщается нагреванием, т. е. подводом тепла, излучение называется тепловым или температурным. Этот вид излучения для физиков конца XIX века представлял особый интерес, так как в отличие от всех других видов люминесценции, тепловое излучение может находиться в состоянии термодинамического равновесия с нагретыми телами.

Изучая закономерности теплового излучения тел, физики надеялись установить взаимосвязь между термодинамикой и оптикой.

Если в замкнутую полость с зеркально отражающими стенками поместить несколько тел, нагретых до различной температуры, то, как показывает опыт, такая система с течением времени приходит в состояние теплового равновесия, при котором все тела приобретают одинаковую температуру. Тела обмениваются энергией только путем испускания и поглощения лучистой энергии. В состоянии равновесия процессы испускания и поглощения энергии каждым телом в среднем компенсируют друг друга, и в пространстве между телами плотность энергии излучения достигает определенного значения, зависящего только от установившейся температуры тел. Это излучение, находящееся в термодинамическом равновесии с телами, имеющими определенную температуру, называется равновесным или черным излучением. Плотность энергии равновесного излучения и его спектральный состав зависят только от температуры.

Если через малое отверстие заглянуть внутрь полости, в которой установилось термодинамическое равновесие между излучением и нагретыми телами, то глаз не различит очертаний тел и зафиксирует лишь однородное свечение всей полости в целом.

Пусть одно из тел в полости обладает свойством поглощать всю падающую на его поверхность лучистую энергию любого спектрального состава. Такое тело называют абсолютно черным. При заданной температуре собственное тепловое излучение абсолютно черного тела, находящегося в состоянии теплового равновесия с излучением, должно иметь тот же спектральный состав, что и окружающее это тело равновесное излучение. В противном случае равновесие между абсолютно черным телом и окружающем его излучением не могло бы установиться. Поэтому задача сводится к изучению спектрального состава излучения абсолютно черного тела. Решить эту задачу классическая физика оказалась не в состоянии.

Для установления равновесия в полости необходимо, чтобы каждое тело испускало ровно столько лучистой энергии, сколько оно поглощает. Это одна из важнейших закономерностей теплового излучения. Отсюда следует, что при заданной температуре абсолютно черное тело испускает с поверхности единичной площади в единицу времени больше лучистой энергии, чем любое другое тело.

Рисунок 5.1.1.

Модель абсолютно черного тела

Абсолютно черных тел в природе не бывает. Хорошей моделью такого тела является небольшое отверстие в замкнутой полости (рис. 5.1.1). Свет, падающий через отверстие внутрь полости, после многочисленных отражений будет практически полностью поглощен стенками, и снаружи отверстие будет казаться совершенно черным. Но если полость нагрета до определенной температуры T, и внутри установилось тепловое равновесие, то собственное излучение полости, выходящее через отверстие, будет излучением абсолютно черного тела. Именно таким образом во всех экспериментах по исследованию теплового излучения моделируется абсолютно черное тело.

С увеличением температуры внутри полости будет возрастать энергия выходящего из отверстия излучения и изменяться его спектральный состав.

Распределение энергии по длинам волн в излучении абсолютно черного тела при заданной температуре T характеризуется излучательной способностью r (λ, T), равной мощности излучения с единицы поверхности тела в единичном интервале длин волн. Произведение r (λ, T) Δλ равно мощности излучения, испускаемого единичной площадкой поверхности по всем направлениям в интервале Δλ длин волн. Аналогично можно ввести распределение энергии по частотам r (ν, T). Функцию r (λ, T) (или r (ν, T)) часто называют спектральной светимостью, а полный поток R (T) излучения всех длин волн, равный

называют интегральной светимостью тела.

К концу XIX века излучение абсолютно черного тела было хорошо изучено экспериментально.

В 1879 году Йозеф Стефан на основе анализа экспериментальных данных пришел к заключению, что интегральная светимость R (T) абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры T:

Несколько позднее, в 1884 году, Людвиг Больцман вывел эту зависимость теоретически, исходя из термодинамических соображений. Этот закон получил название закона Стефана–Больцмана. Числовое значение постоянной σ, по современным измерениям, составляет

σ = 5,671·10–8 Вт / (м2 · К4).

Рисунок 5.1.2.

Спектральное распределение r (λ, T) излучения черного тела при различных температурах

К концу 90-х годов XIX века были выполнены тщательные экспериментальные измерения спектрального распределения излучения абсолютно черного тела, которые показали, что при каждом значении температуры T зависимость r (λ, T) имеет ярко выраженный максимум (рис. 5.1.2). С увеличением температуры максимум смещается в область коротких длин волн, причем произведение температуры T на длину волны λm, соответствующую максимуму, остается постоянным:

λmT = b   или   λm = b / T.

Это соотношение ранее было получено Вином из термодинамики. Оно выражает так называемый закон смещения Вина: длина волны λm, на которую приходится максимум энергии излучения абсолютно черного тела, обратно пропорциональна абсолютной температуре T. Значение постоянной Вина

b = 2,898·10–3 м·К.

При практически достижимых в лабораторных условиях температурах максимум излучательной способности r (λ, T) лежит в инфракрасной области. Только при T ≥ 5·103 К максимум попадает в видимую область спектра. Максимум энергии излучения Солнца приходится примерно на 470 нм (зеленая область спектра), что соответствует температуре наружных слоев Солнца около 6200 К (если рассматривать Солнце как абсолютно черное тело).

Успехи термодинамики, позволившие вывести законы Стефана–Больцмана и Вина теоретически, вселяли надежду, что, исходя из термодинамических соображений, удастся получить всю кривую спектрального распределения излучения черного тела r(λ, T). В 1900 году эту проблему пытался решить знаменитый английский физик Д. Релей, который в основу своих рассуждений положил теорему классической статистической механики о равномерном распределении энергии по степеням свободы в состоянии термодинамического равновесия. Эта теорема была применена Релеем к равновесному излучению в полости. Несколько позже эту идею подробно развил Джинс. Таким путем удалось получить зависимость излучательной способности абсолютно черного тела от длины волны λ и температуры T:

r (λ, T) = 8πkTλ–4.

Это соотношение называют формулой Релея–Джинса. Оно согласуется с экспериментальными данными только в области достаточно длинных волн (рис. 5.1.3.). Кроме того, из нее следует абсурдный вывод о том, что интегральная светимость R (T) черного тела должна обращаться в бесконечность, а, следовательно, равновесие между нагретым телом и излучением в замкнутой полости может установиться только при абсолютном нуле температуры.

Рисунок 5.1.3.

Сравнение закона распределения энергии по длинам волн r (λ, T) в излучении абсолютно черного тела с формулой Релея–Джинса при T = 1600 К

Таким образом, безупречный с точки зрения классической физики вывод приводит к формуле, которая находится в резком противоречии с опытом. Стало ясно, что решить задачу о спектральном распределении излучения абсолютно черного тела в рамках существующих теорий невозможно. Эта задача была успешно решена М. Планком на основе новой идеи, чуждой классической физике.

Планк пришел к выводу, что процессы излучения и поглощения электромагнитной энергии нагретым телом происходят не непрерывно, как это принимала классическая физика, а конечными порциями – квантами. Квант – это минимальная порция энергии, излучаемой или поглощаемой телом. По теории Планка, энергия кванта E прямо пропорциональна частоте света:

где h – так называемая постоянная Планка. h = 6,626·10–34 Дж·с. Постоянная Планка – это универсальная константа, которая в квантовой физике играет ту же роль, что и скорость света в СТО.

На основе гипотезы о прерывистом характере процессов излучения и поглощения телами электромагнитного излучения Планк получил формулу для спектральной светимости абсолютно черного тела. Формулу Планка удобно записывать в форме, выражающей распределение энергии в спектре излучения абсолютно черного тела по частотам ν, а не по длинам волн λ.

Здесь c – скорость света, h – постоянная Планка, k – постоянная Больцмана, T – абсолютная температура.

Формула Планка хорошо описывает спектральное распределение излучения черного тела при любых частотах. Она прекрасно согласуется с экспериментальными данными. Из формулы Планка можно вывести законы Стефана–Больцмана и Вина. При hν << kT формула Планка переходит в формулу Релея–Джинса.

Решение проблемы излучения черного тела ознаменовало начало новой эры в физике. Нелегко было примириться с отказом от классических представлений, и сам Планк, совершив великое открытие, в течение нескольких лет безуспешно пытался понять квантование энергии с позиции классической физики.

Модель. Излучение абсолютно черного тела

Альфа-, бета-, гамма-излучения ☢️ определение радиоактивности, свойства, примеры самых опасных показателей проникающей способности, степень воздействия на человека

Под «радиацией» понимают любые разновидности излучений, существующих в природе. Радиоволны, солнечный свет, ультрафиолетовое и рентгеновское излучение – это тоже радиация. Нейтронное, альфа-, бета-, гамма-излучения обладают наибольшей опасностью.

Что такое радиоактивность в физике

Любой атом имеет ядро и вращающиеся вокруг него отрицательные заряженные частицы — электроны. 

Строение атома

Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Причем число протонов всегда одинаково и соответствует порядковому номеру химического элемента в периодической системе Менделеева. Ядра, в которых количество нейтронов отличается, называются изотопами.

Некоторые атомные ядра могут превращаться в разные изотопы с выделением элементарных частиц или легких ядер. Собственно этот процесс и называется радиоактивностью. 

Радиоактивность

Можно дать такое определение этому явлению: способность атомного ядра бесконтрольно распадаться с испусканием проникающих частиц.

Схема радиоактивности

Распад ядер возможен в том случае, если он сопровождается выделением энергии. Сегодня известно около 3 тыс. атомных ядер. Из них не являются радиоактивными всего лишь 264.

В физике существуют такие виды радиоактивного распада:

  • α-распад с выделением α-частицы;

  • β-распад с испусканием электрона и антинейтрино, позитрона и нейтрино, а также поглощение ядром электрона с выделением нейтрино;

  • γ-распад — излучение атомным ядром кванта ионизирующих лучей;

  • бесконтрольное деление ядра на осколки.


Альфа-излучение

Это поток ядер атомов гелия, имеющих положительный заряд. Возникает из-за распада атомов урана, тория или радия. 

Альфа излучение

Их пробег очень короток (до 8 сантиметров в воздухе). Это означает, что их может задержать бумажный листок.

Вещества, которые испускают эти частицы, имеют большой период полураспада. Попадая в организм, они накапливаются в селезенке или лимфатических узлах и вызывают облучение. 

Альфа-частицы опасны: они создают значительное количество ионов. Сами же альфа-частицы распространяются в тело на доли миллиметра.

Бета-излучение

Являет собой поток электронов (частиц с отрицательным зарядом) или позитронов (соответственно, с положительным зарядом). Электрон образуется при превращении нейтрона в протон, а позитрон – в процессе обратного превращения.

Бета излучение

Электроны намного меньше ядра атомов гелия. Они могут проникать в тело человека примерно на 15 см. Попадая на кожу живого организма, частицы вызывают сильные ожоги. Чтобы оградиться от бета-излучения, достаточно тонкого оргстекла. Если вещество, излучающее электроны или позитроны, попадет в организм, то оно будет облучать ткани.

Бета-излучение применяется в медицине в качестве лучевой терапии.

Гамма-излучение

Это волны с огромной энергией, образующиеся внутри ядра. 

Гамма излучение

Возникает при:

  • распаде ядра;

  • переходе его из возбужденного состояния в стабильное;

  • взаимодействии ионов;

  • аннигиляции электрона и позитрона.

Гамма-лучи могут проходить значительные расстояния, постепенно теряя свою энергию. Они обладают чрезвычайно высокой проникающей способностью.

Очень интенсивное излучение повреждает не только кожу, но и внутренние органы человека. Особая его опасность в том, что оно способно поражать ДНК, вызывая раковые новообразования.

Чтобы ослабить поток гамма-излучения, достаточно использовать вещества с высоким массовым числом атома и плотные составы.

Нейтронное излучение

Оно являет собой поток нейтронов, без заряда, не имеющих ионизирующего воздействия. Проявляется в результате рассеивания на атомных ядрах вещества.

Наведенная радиоактивность

Вещества, облученные нейтронами, могут обретать радиоактивные характеристики. Это свойство называется наведенной радиоактивностью.

Нейтроны отличаются наибольшей проникающей характеристикой. От них можно защититься материалами, содержащими атомы водорода. Излучение быстрых нейтронов губительно для всего живого в радиусе 2,5 км.

Рентгеновское излучение

Оно имеет внеядерное происхождение. Его источник – рентгеновская трубка и некоторые радиоактивные нуклиды. Рентгеновские лучи возникают в результате сильного ускорения заряженных частиц или в результате переходов в электронных оболочках атомов.

Рентгеновская трубка

Рентгеновская трубка имеет катод и анод. При нагревании катода происходит излучение электронов. Движение этих частиц ускоряется электромагнитным полем, и частицы падают на анод, резко снижая скорость. Вследствие этого и возникают рентген-лучи.

Рентген-излучение, проходящее сквозь вещество, рассеиваются либо поглощается. Это их свойство используется в медицине.

Какое излучение самое опасное

Проникновение излучений

Наиболее опасным является излучение нейтронов. Оно может пройти толщину вещества до 10 см. Приблизившись к ядру, нейтрон только отклоняется. А при столкновении с протоном нейтрон передает ему половину внутренней энергии, и последний увеличивает свою скорость, вызывая ионизацию. 

Именно эти быстрые протоны разрушают весь организм. От наведенной нейтронной радиации нельзя избавиться.

Второе место в рейтинге опасности – гамма-излучение, обладающее высокой проникающей способностью.

В природе существует много разновидностей радиационного излучения. Не каждое их них опасно для здоровья. Соблюдая меры предосторожности, можно защитить себя от вредных лучей.


Ответы на вопросы «Квантовая теория электромагнитного излучения. § 73. Тепловое излучение»

1. Какое излучение называют тепловым? Почему тепловое излучение снижает температуру тела? Какая величина является спектральной характеристикой теплового излучения?

Тепловым называют электромагнитное излучение, которое испускают нагретые тела за счет своей внутренней энергии. Тепловое излучение уменьшает внутреннюю энергию тела, и, следовательно, его температуру. Спектральной характеристикой теплового излучения является спектральная плотность энергетической светимости.

2. Какое тело называют абсолютно черным? Приведите примеры абсолютно черных тел.

Абсолютно черное тело — это тело, которое поглощает всю энергию падающего на него излучения любой частоты при произвольной температуре (черная дыра).

3. Что такое ультрафиолетовая катастрофа? Сформулируйте квантовую гипотезу Планка.

Ультрафиолетовой катастрофой называют расхождение результатов эксперимента с классической волновой теорией. Квантовая гипотеза Планка: энергия и частота излучения связаны друг с другом. Излучение молекулами и атомами вещества происходит отдельными порциями — квантами.

4. Какую микрочастицу называют фотоном? Перечислите основные физические характеристики фотона.

Фотон — квант электромагнитного излучения.

1) его энергия пропорциональна частоте электромагнитного излучения.

2) q = 0.

3) его скорость во всех системах отсчета равна скорости света в вакууме.

4) его масса покоя равна 0.

5) импульс фотона равен:

6) Давление электромагнитного излучения:

5. Сформулируйте законы излучения черного тела: законы Вина и Стефана—Больцмана.

Закон Стефана-Больцмана: интегральная светимость абсолютно черного тела зависит только от его температуры

Закон Вина: частота, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела, прямо пропорциональна его абсолютной температуре.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *