الإشعاع الكهرومغناطيسي ،

1) في الديناميكا الكهربائية الكلاسيكية - عملية تكوين مجال كهرومغناطيسي حر يحدث أثناء تفاعل الجسيمات المشحونة كهربائيًا (أو أنظمتها) ؛ في نظرية الكم - عملية ولادة (انبعاث) الفوتونات عندما تتغير حالة نظام الكم ؛

2) المجال الكهرومغناطيسي الحر - الموجات الكهرومغناطيسية.

تم وضع أسس النظرية الكلاسيكية للإشعاع - الديناميكا الكهربائية - في النصف الأول من القرن التاسع عشر في أعمال إم. فاراداي وجي كي ماكسويل ، اللذان طوروا أفكار فاراداي ، وأعطوا قوانين الإشعاع شكلاً رياضيًا صارمًا. يتبع ذلك من معادلات ماكسويل أن الموجات الكهرومغناطيسية في الفراغ في أي إطار مرجعي تنتشر بنفس السرعة - بسرعة الضوء ج = 3 · 10 8 م / ث. أوضحت نظرية ماكسويل الكثير الظواهر الفيزيائية، الجمع بين البصرية والكهربائية و الظواهر المغناطيسية، أصبح أساس الهندسة الكهربائية وهندسة الراديو ، لكن عددًا من الظواهر (على سبيل المثال ، أطياف الذرات والجزيئات) لا يمكن تفسيره إلا بعد إنشاء نظرية الكم للإشعاع ، التي وضع أسسها M. بلاث ، آينشتاين ، إن بور ، بي ديراك وآخرون.نظرية الإشعاع المتلقاة في الديناميكا الكهربية الكمية ، والتي اكتملت في الخمسينيات من القرن الماضي في أعمال آر إف فاينمان ، ج. شوينغر ، ف.دايسون وآخرون.

تعتمد خصائص عملية الإشعاع والمجال الكهرومغناطيسي الحر (شدة الإشعاع ، طيف الإشعاع ، توزيع الطاقة فيه ، كثافة تدفق الطاقة الإشعاعية ، إلخ) على خصائص الجسيمات المشعة المشعة (أو نظام الجسيمات) وظروف تفاعلها مع الكهرباء و / أو المجالات المغناطيسيةمما يؤدي إلى إشعاع. لذلك ، عندما يمر جسيم مشحون عبر مادة ما ، نتيجة للتفاعل مع ذرات المادة ، تتغير سرعة الجسيم ويصدر ما يسمى bremsstrahlung (انظر أدناه). يُطلق على المجال الكهرومغناطيسي الحر ، اعتمادًا على نطاق الطول الموجي ، انبعاث الراديو (انظر موجات الراديو) ، والأشعة تحت الحمراء ، والإشعاع البصري ، والأشعة فوق البنفسجية ، وأشعة الأشعة السينية ، وأشعة جاما.

إن المجال الكهرومغناطيسي لجسيم مشحون يتحرك بشكل منتظم ومستقيم في الفراغ على مسافات بعيدة عنه لا يكاد يذكر ، ويمكننا القول أن المجال الذي تحبسه يتحرك معه بنفس السرعة. تعتمد خصائص هذا المجال الذاتي للجسيم المشحون على حجم واتجاه سرعته ولا تتغير إذا كانت ثابتة ؛ مثل هذا الجسيم لا يشع. إذا تغيرت سرعة جسيم مشحون (على سبيل المثال ، في تصادم مع جسيم آخر) ، فإن المجال الخاص قبل التغيير في السرعة وبعده يكون مختلفًا - عندما تتغير السرعة ، يتم إعادة ترتيب المجال نفسه بحيث يكون ذلك الجزء منه ينطلق ولم يعد مرتبطًا بالجسيم المشحون - يصبح مجالًا حرًا. وهكذا ، فإن تكوين الموجات الكهرومغناطيسية يحدث عندما تتغير سرعة الجسيم المشحون ؛ تتنوع أسباب التغيير في السرعة ، وفقًا لذلك ، هناك أنواع مختلفةالإشعاع (الإشعاع المغناطيسي ، الإشعاع المغناطيسي ، إلخ). يعتمد إشعاع نظام من الجسيمات على بنيته ؛ يمكن أن يكون مشابهًا لإشعاع الجسيمات ، أو إشعاعًا ثنائي القطب (إشعاع ثنائي القطب) أو إشعاع متعدد الأقطاب (إشعاع متعدد الأقطاب).

أثناء فناء الإلكترون والبوزيترون (انظر الإبادة وإنتاج الأزواج) ، يتشكل أيضًا مجال كهرومغناطيسي حر (الفوتونات). يتم الحفاظ على طاقة وزخم الجسيمات المهلكة ، أي يتم نقلها إلى المجال الكهرومغناطيسي. هذا يعني أن مجال الإشعاع لديه دائمًا طاقة وزخم.

تشكل الموجات الكهرومغناطيسية المتكونة أثناء عملية الإشعاع تدفقًا للطاقة يخرج من المصدر ، كثافته S (r ، t) (ناقل Poynting - الطاقة المتدفقة لكل وحدة زمنية عبر وحدة سطح متعامدة مع التدفق) في الوقت t على مسافة r من الجسيم المشع مشحون يتناسب مع ناقلات المنتجشدة المجالات المغناطيسية H (r ، t) والكهربائية E (r ، t):

يمكن الحصول على إجمالي الطاقة المفقودة W بواسطة جسيم مشحون لكل وحدة زمنية أثناء الإشعاع عن طريق حساب تدفق الطاقة عبر كرة ذات نصف قطر كبير بلا حدود r.

أين د. - عنصر الزاوية الصلبة ، n - متجه الوحدة في اتجاه انتشار الإشعاع. يتناقص المجال الذاتي لنظام الشحنات على مسافات طويلة مع مسافة أسرع من 1 / r ، وينخفض ​​مجال الإشعاع على مسافات كبيرة من المصدر بمقدار 1 / ص.

تماسك الباعث.تتناسب كثافة تدفق الإشعاع القادم إلى نقطة معينة في الفضاء من مصدرين متطابقين مع المنتج المتجه لمجموع القوة الكهربائية E 1 (r ، t) و E 2 (r ، t) والمغناطيسية H 1 ( r ، t) و H 2 (r ، t) مجالات الموجات الكهرومغناطيسية من المصادر 1 و 2:

تعتمد نتيجة إضافة موجتين مستويين جيبيين على المراحل التي يصلان فيها إلى نقطة معينة. إذا كانت المراحل متماثلة ، فإن الحقول E و H تتضاعف ، وتزداد طاقة المجال عند نقطة معينة بمقدار 4 مرات مقارنةً بطاقة المجال من مصدر واحد. في حالة الموجات من اثنين مصادر مختلفةتعال إلى الكاشف بمراحل معاكسة ، تتلاشى النواتج العرضية للحقول و [E 2 (r، t) H 1 (r، t)] في (3). ونتيجة لذلك ، يأتي ضعف الطاقة من اثنين من بواعث إلى نقطة معينة من مصدر واحد. في حالة بواعث N ، التي تصل منها الموجات إلى نقطة معينة في نفس المراحل ، ستزداد الطاقة بمقدار N مرتين. تسمى هذه بواعث متماسكة. إذا كانت مراحل الموجات القادمة إلى الكاشف من كل باعث عشوائية ، فسيتم إلغاء الحقول من بواعث مختلفة جزئيًا عند إضافتها عند نقطة المراقبة. بعد ذلك ، من مصادر N ، سيسجل الكاشف طاقة أكبر بمقدار N مرة من مصدر واحد. تسمى هذه المصادر (وإشعاعاتها) غير متماسكة. وتشمل هذه تقريبًا جميع مصادر الإضاءة التقليدية (لهب الشمعة ، والمصابيح المتوهجة ، والمصابيح الفلورية ، وما إلى ذلك) ؛ فيها ، تكون اللحظات الزمنية لانبعاث كل ذرة أو جزيء (وبالتالي ، المراحل التي تصل فيها موجات إشعاعها إلى نقطة معينة) عشوائية. مصادر الإشعاع المتماسكة هي أشعة الليزر ، حيث يتم إنشاء ظروف للإضاءة المتزامنة لجميع ذرات مادة العمل.

رد فعل إشعاعي.يفقد الجسيم المشحون المشع الطاقة ، بحيث يتم في عملية الإشعاع إنشاء قوة مؤثرة على الجسيم ، مما يؤدي إلى إبطاء سرعته وتسمى قوة رد الفعل الإشعاعي أو قوة الاحتكاك الإشعاعي. في السرعات غير النسبية للجسيمات المشحونة ، تكون قوة رد الفعل للإشعاع صغيرة دائمًا ، ولكن بسرعات قريبة من سرعة الضوء ، يمكن أن تلعب دورًا رئيسيًا. وبالتالي ، في المجال المغناطيسي للأرض ، تكون خسائر الطاقة الناتجة عن إشعاع إلكترونات الأشعة الكونية عالية الطاقة كبيرة جدًا بحيث لا تستطيع الإلكترونات الوصول إلى سطح الأرض. تمتلك جسيمات الأشعة الكونية ذات الطاقة نفسها والكتلة الأكبر فقدًا أقل للطاقة للإشعاع من الإلكترونات ، وتصل إلى سطح الأرض. ويترتب على ذلك أن تكوين الأشعة الكونية المسجلة على سطح الأرض ومن الأقمار الصناعية يمكن أن يكون مختلفًا.

طول تماسك الإشعاع.تختلف عمليات الإشعاع عند السرعات غير النسبية والسرعات اللاصقة للجسيم المشحون في حجم منطقة الفضاء حيث يتشكل مجال الإشعاع. في الحالة غير النسبية (عندما تكون السرعة v للجسيم منخفضة) ، يترك مجال الإشعاع الشحنة بسرعة الضوء وتنتهي عملية الإشعاع بسرعة ، ويكون حجم منطقة تكوين الإشعاع (طول التماسك) L كثيرًا أصغر من الطول الموجي للإشعاع λ ، L ~ λv / s. إذا كانت سرعة الجسيم قريبة من سرعة الضوء (بسرعات نسبية) ، فإن مجال الإشعاع الناتج والجسيم الذي أنشأه يتحركان لفترة طويلة بالقرب من بعضهما البعض ويتباعدان ، بعد أن طار لمسافة طويلة إلى حد ما. يستغرق تكوين مجال الإشعاع وقتًا أطول بكثير ، والطول L أكبر بكثير من الطول الموجي ، L ~ λγ (حيث γ = -1/2 هو عامل لورنتز للجسيم).

Bremsstrahlungيحدث عندما ينتشر جسيم مشحون على ذرات المادة. إذا كان الوقت Δt الذي يتغير خلاله الجسيم بشحنة e أثناء التشتت سرعته من v 1 إلى v 2 أقل بكثير من وقت تكوين الإشعاع L / v ، فيمكن اعتبار التغيير في سرعة الجسيم المشحون فوريًا. ثم توزيع الطاقة الإشعاعية على الزوايا والترددات الدائرية ω له الشكل:

بضرب هذا التعبير في احتمال تغير سرعة الجسيم أثناء التشتت من v 1 إلى v 2 ودمج التعبير الناتج على كل v 2 ، يمكننا الحصول على توزيع طاقة bremsstrahlung على الترددات والزوايا (بغض النظر عن التردد). تنحرف الجسيمات الأخف بسهولة أكبر عند التفاعل مع ذرة ، لذا فإن شدة الإنفجار تتناسب عكسياً مع مربع كتلة الجسيم السريع. Bremsstrahlung هو السبب الرئيسي لفقدان طاقة الإلكترونات النسبية في المادة عندما تكون طاقة الإلكترون أكبر من بعض الطاقة الحرجة ، وهي 83 ميغا إلكترون فولت للهواء و 47 إلكترون فولت للألومنيوم و 59 إلكترون فولت للرصاص.

المغناطيسية bremsstrahlungيحدث عندما يتحرك جسيم مشحون في مجال مغناطيسي ينحني مسار حركته. في مجال مغناطيسي ثابت وموحد ، يكون مسار الجسيم المشحون بكتلة m حلزونيًا ، أي أنه يتكون من حركة موحدة على طول اتجاه المجال والدوران حوله بتردد ω H = eH / γmс.

تؤدي دورية حركة الجسيم إلى حقيقة أن الموجات المنبعثة منها لها ترددات مضاعفات ω H: ω = Mω H ، حيث N = 1،2،3 ... يُطلق على إشعاع جزيئات ultrarelativistic في مجال مغناطيسي إشعاع السنكروترون. له طيف تردد عريض بحد أقصى عند ω من ترتيب ω Н γ 3 ويقع الجزء الرئيسي من الطاقة المنبعثة في نطاق التردد ω »ω Н. الفترات الفاصلة بين الترددات المجاورة في هذه الحالة أصغر بكثير من التردد ، لذلك يمكن اعتبار توزيع التردد في طيف الإشعاع السنكروتروني تقريبًا مستمرًا. في نطاق التردد ω »ω Н γ 3 تزداد شدة الإشعاع مع التردد مثل ω 2/3 ، وفي نطاق التردد ω» ω Н γ 3 تنخفض شدة الإشعاع بشكل كبير مع زيادة التردد. يحتوي إشعاع السنكروترون على اختلاف زاوي صغير (بترتيب l / γ) ودرجة عالية من الاستقطاب في مستوى مدار الجسيم. يُطلق على الإشعاع المغناطيسي عند السرعات غير النسبية للجسيمات المشحونة إشعاع السيكلوترون ، وتردده هو ω = ω H.

إشعاع مموجينشأ عندما يتحرك جسيم مشحون للغاية مع انحرافات دورية عرضية صغيرة ، على سبيل المثال ، عند الطيران من خلال تغير دوري الحقل الكهربائي(يتم تشكيل مثل هذا المجال ، على سبيل المثال ، في أجهزة خاصة - المتموجات). يرتبط التردد ω لإشعاع المموج بتردد التذبذبات المستعرضة ω 0 للجسيم بالعلاقة

حيث θ هي الزاوية بين سرعة الجسيم v واتجاه انتشار إشعاع المموج. التناظرية من هذا النوع من الإشعاع هو الإشعاع الذي يحدث عندما يتم توجيه الجسيمات المشحونة في بلورات مفردة ، عندما يتعرض الجسيم المتحرك بين المستويات الرسومية البلورية المجاورة لاهتزازات عرضية بسبب التفاعل مع مجال داخل البلورات.

إشعاع فافيلوف-شيرينكوفلوحظ في حركة موحدةجسيم مشحون في وسط بسرعة تتجاوز سرعة طور الضوء ج / 1/2 في الوسط (ε هي سماحية الوسط). في هذه الحالة ، يتخلف جزء من مجال الجسيم نفسه خلفه ويشكل موجات كهرومغناطيسية تنتشر بزاوية اتجاه حركة الجسيمات (انظر إشعاع فافيلوف-شيرينكوف) ، والتي تحددها المساواة cos θ = с / vε 1/2 . لاكتشاف وتفسير هذا النوع الجديد من الإشعاع بشكل أساسي ، والذي تم العثور عليه تطبيق واسعلقياس سرعة الجسيمات المشحونة ، تم منح I.E. Tamm و I. M. Frank و P. A. Cherenkov جائزة نوبل (1958).

إشعاع الانتقال(تنبأ بها V.L Ginzburg و I.M Frank في عام 1946) تنشأ أثناء الحركة المستقيمة المنتظمة لجسيم مشحون في الفضاء بخصائص عازلة غير متجانسة. في أغلب الأحيان ، يتشكل عندما يعبر الجسيم السطح البيني بين وسيطين بسماحي مختلفة (غالبًا ما يعتبر هذا الإشعاع إشعاعًا انتقاليًا ؛ انظر الإشعاع الانتقالي). المجال الذاتي لجسيم يتحرك بسرعة ثابتة في بيئات مختلفةيختلف ، بحيث تحدث إعادة ترتيب المجال الذاتي في الواجهة بين الوسائط ، مما يؤدي إلى الإشعاع. لا يعتمد الإشعاع الانتقالي على كتلة الجسيم السريع ، ولا تعتمد شدته على سرعة الجسيم ، بل على طاقته ، مما يجعل من الممكن إنشاء طرق دقيقة وفريدة من نوعها على أساسه للكشف عن الجسيمات فائقة الطاقة.

إشعاع الحيودينشأ أثناء مرور جسيم مشحون في فراغ بالقرب من سطح مادة ، عندما يتغير مجال الجسيم نفسه بسبب تفاعله مع عدم تجانس السطح. يتم استخدام إشعاع الحيود بنجاح لدراسة الخصائص السطحية للمادة.

إشعاع أنظمة الجسيمات المشحونة.

أبسط نظام يمكن أن يشع هو ثنائي القطب كهربائي ذو عزم ثنائي القطب متغير - نظام من جسيمين متذبذبين مشحونين بشكل معاكس. عندما يتغير المجال ثنائي القطب ، على سبيل المثال ، عندما تهتز الجسيمات على طول الخط المستقيم (المحور ثنائي القطب) التي تربطها ببعضها البعض ، يتمزق جزء من الحقل وتتشكل الموجات الكهرومغناطيسية. هذا الإشعاع غير متناحٍ ، وطاقته في اتجاهات مختلفة ليست هي نفسها: فهو أقصى في الاتجاه العمودي لمحور تذبذب الجسيمات ، وغائب في الاتجاه العمودي ، بالنسبة للاتجاهات الوسيطة ، فإن شدته تتناسب مع sinθ 2 (θ هو الزاوية بين اتجاه الإشعاع ومحور تذبذب الجسيمات). تتكون البواعث الحقيقية عادة من عدد كبيرالجسيمات المشحونة عكسيا ، ولكن في كثير من الأحيان مع الأخذ في الاعتبار موقعها وتفاصيل الحركة بعيدًا عن النظام تكون غير مهمة ؛ في هذه الحالة ، من الممكن تبسيط التوزيع الحقيقي عن طريق "سحب" الشحنات التي تحمل الاسم نفسه إلى بعض مراكز توزيع الشحنات. إذا كان النظام ككل محايدًا كهربائيًا ، فيمكن اعتبار إشعاعه تقريبًا بمثابة إشعاع ثنائي القطب الكهربائي.

إذا لم يكن هناك إشعاع ثنائي القطب للنظام ، فيمكن تمثيله على أنه رباعي القطب أو أكثر نظام معقد- متعدد الأقطاب. عندما تتحرك الشحنات فيه ، ينشأ إشعاع كهربائي رباعي أو متعدد الأقطاب. يمكن أن تكون مصادر الإشعاع أيضًا أنظمة ذات أقطاب مغناطيسية ثنائية (على سبيل المثال ، حلقة تيار) أو متعددة الأقطاب المغناطيسية. شدة الإشعاع ثنائي القطب المغناطيسي ، كقاعدة عامة ، (v / c) أقل مرتين من شدة الإشعاع الكهربائي ثنائي القطب وبنفس ترتيب حجم الإشعاع الرباعي الكهربائي.

نظرية الكم للإشعاع.تعتبر الديناميكا الكهربية الكمومية عمليات الإشعاع بواسطة أنظمة الكم (الذرات ، الجزيئات ، النوى الذرية ، إلخ) ، التي يخضع سلوكها لقوانين ميكانيكا الكم ؛ في هذه الحالة ، يتم تمثيل المجال الكهرومغناطيسي الحر كمجموعة من كمات هذا المجال - الفوتونات. تتناسب طاقة الفوتون E مع ترددها v (v = ω / 2π) ، أي E = hv (h هو ثابت بلانك) ، والزخم p يتناسب مع متجه الموجة k: p = hk. يترافق انبعاث الفوتون مع انتقال كمي للنظام من حالة طاقة E 1 إلى حالة ذات طاقة أقل E 2 = E 1 - hv (من مستوى الطاقة E 1 إلى المستوى E 2). طاقة النظام الكمي المرتبط (على سبيل المثال ، الذرة) يتم تحديدها كميًا ، أي أنها تأخذ فقط قيمًا منفصلة ؛ ترددات الإشعاع لهذا النظام منفصلة أيضًا. وبالتالي ، يتكون إشعاع النظام الكمي من خطوط طيفية منفصلة بترددات معينة ، أي أنه يحتوي على طيف منفصل. يتم الحصول على طيف انبعاث مستمر (مستمر) عندما يكون أحد متواليات قيم الطاقات الأولية والنهائية للنظام الذي يحدث فيه الانتقال الكمي مستمرًا (على سبيل المثال ، أثناء إعادة اتحاد إلكترون حر وأيون).

جعلت الديناميكا الكهربية الكمية من الممكن حساب شدة الإشعاع للأنظمة المختلفة ، والنظر في احتمالات التحولات غير الإشعاعية ، وعمليات نقل الإشعاع ، وحساب ما يسمى بالتصحيحات الإشعاعية ، وخصائص أخرى لإشعاع الأنظمة الكمومية.

جميع حالات الذرة ، باستثناء الحالة الأساسية (الحالة ذات الحد الأدنى من الطاقة) ، والتي تسمى الحالات المثارة ، غير مستقرة. كونها بداخلها ، تُصدر الذرة فوتونًا تلقائيًا بعد فترة زمنية معينة (حوالي 10 -8 ثوانٍ) ؛ يسمى هذا الإشعاع عفويًا أو عفويًا. لا تعتمد خصائص الانبعاث التلقائي للذرة - اتجاه الانتشار ، والشدة ، والاستقطاب - على الظروف الخارجية. مجموعة الأطوال الموجية للإشعاع فردية لكل ذرة عنصر كيميائيويمثل طيفه الذري. الإشعاع الرئيسي للذرة هو الإشعاع ثنائي القطب ، والذي لا يمكن أن يحدث إلا أثناء التحولات الكمومية التي تسمح بها قواعد الاختيار للتحولات ثنائية القطب الكهربائية ، أي في ظل علاقات معينة بين الخصائص (أرقام الكم) للحالات الأولية والنهائية للذرة. يمكن أن ينشأ أيضًا إشعاع متعدد الأقطاب للذرة (ما يسمى بالخطوط المحرمة) في ظل ظروف معينة ، ولكن احتمال حدوث انتقالات صغيرة ، وعادة ما تكون شدته منخفضة. إشعاع النوى الذريةيحدث أثناء الانتقال الكمي بين مستويات الطاقة النووية ويتم تحديده من خلال قواعد الاختيار المقابلة.

إشعاع الجزيئات المختلفة ، التي تحدث فيها الحركات الاهتزازية والدورانية للجسيمات المشحونة المكونة لها ، لها أطياف معقدة لها بنية إلكترونية اهتزازية دورانية (انظر الأطياف الجزيئية).

يتناسب احتمال انبعاث الفوتون مع الزخم hk والطاقة hv مع (n k + 1) ، حيث n k هو عدد الفوتونات نفسها في النظام قبل لحظة الانبعاث. عند n k = 0 ، يحدث انبعاث تلقائي ، إذا كان n k ≠ 0 يظهر أيضًا انبعاث محفز. الفوتون المنبعث من الانبعاث المُحفَّز ، على عكس الفوتون التلقائي ، له نفس اتجاه الانتشار والتردد والاستقطاب مثل الفوتون الإشعاع الخارجي؛ تتناسب شدة الانبعاث المستحث مع عدد فوتونات الإشعاع الخارجي. تم افتراض وجود الانبعاث المحفز في عام 1916 من قبل أ. أينشتاين ، الذي قام بحساب احتمال الانبعاث المحفز (انظر معاملات أينشتاين). في ظل الظروف العادية ، يكون احتمال (وبالتالي شدة) الانبعاث المحفّز صغيرًا ، ولكن في مولدات الكم (الليزر) ، لزيادة n k ، يتم وضع مادة العمل (الباعث) في التجاويف الضوئية التي تحافظ على قرب فوتونات الإشعاع الخارجي هو - هي. كل فوتون منبعث من المادة يزيد n k ، وبالتالي فإن شدة الإشعاع مع k تنمو بسرعة عند شدة منخفضة لانبعاث الفوتونات مع كل k الأخرى. نتيجة لذلك ، تبين أن المولد الكمومي هو مصدر للإشعاع المحفز بنطاق ضيق جدًا من قيم v و k - إشعاع متماسك. إن مجال هذا الإشعاع مكثف للغاية ، ويمكن مقارنته من حيث الحجم بالمجالات داخل الجزيئية ، ويصبح تفاعل إشعاع مولد الكم (إشعاع الليزر) مع المادة غير خطي (انظر البصريات اللاخطية).

يحمل إشعاع الأشياء المختلفة معلومات حول هيكلها وخصائصها والعمليات التي تحدث فيها ؛ تعتبر دراستها هي الطريقة القوية والوحيدة (على سبيل المثال ، للأجسام الكونية) لدراستها. تلعب نظرية الإشعاع دورًا خاصًا في تكوين الصورة المادية الحديثة للعالم. في عملية بناء هذه النظرية ، نشأت نظرية النسبية ، وميكانيكا الكم ، وتم إنشاء مصادر جديدة للإشعاع ، وتم الحصول على عدد من الإنجازات في مجال هندسة الراديو ، والإلكترونيات ، إلخ.

مضاءة: أخيزر إيه آي ، بيرستيتسكي ف ب. الديناميكا الكهربية الكمية. الطبعة الرابعة. م ، 1981 ؛ Landau L.D.، Lifshits E.M. نظرية المجال. الطبعة الثامنة. م ، 2001 ؛ تم الأول.أساسيات نظرية الكهرباء. الطبعة ال 11. م ، 2003.

الإشعاع المؤين أحادي الطاقة- الإشعاع المؤين ، ويتكون من فوتونات لها نفس الطاقة أو جسيمات من نفس النوع لها نفس الطاقة الحركية.

إشعاع مؤين مختلط- الإشعاع المؤين ، ويتكون من جسيمات مختلفة الأنواع أو من جسيمات وفوتونات.

إشعاع مؤين موجهإشعاع مؤين مع اتجاه انتشار مفضل.

خلفية الإشعاع الطبيعي- الإشعاع المؤين الناتج عن الإشعاع الكوني وإشعاع المواد المشعة الطبيعية الموزعة بشكل طبيعي (على سطح الأرض ، في الغلاف الجوي السطحي ، في الطعام ، في الماء ، في جسم الإنسان ، إلخ).

الخلفية - إشعاع مؤين يتكون من خلفية طبيعية وإشعاع مؤين من مصادر خارجية.

الإشعاع الكوني- الإشعاع المؤين ، ويتكون من الإشعاع الأولي القادم من الفضاء الخارجي والإشعاع الثانوي الناتج عن تفاعل الإشعاع الأولي مع الغلاف الجوي.

شعاع ضيق- هندسة الإشعاع هذه ، حيث يسجل الكاشف فقط الإشعاع غير المتناثر للمصدر.

شعاع واسع من الإشعاع- هندسة الإشعاع ، حيث يسجل الكاشف الإشعاع غير المنتشر والمبعثر للمصدر.

مجال الإشعاع المؤين- التوزيع المكاني والزماني للإشعاع المؤين في الوسط قيد الدراسة.

تدفق الجسيمات المؤينة (الفوتونات)- نسبة عدد الجسيمات المؤينة (الفوتونات) dN التي تمر عبر سطح معين في فترة زمنية dt إلى هذه الفترة: F = dN / dt.

تدفق طاقة الجسيمات- نسبة طاقة الجسيمات الساقطة إلى الفترة الزمنية Ψ = dЕ / dt.

كثافة تدفق الجسيمات المؤينة (الفوتونات)- نسبة تدفق الجسيمات المؤينة (الفوتونات) dF

اختراق في حجم الكرة الأولية ، إلى منطقة المقطع العرضي المركزية dS لهذا الكرة: φ = dF / dS = d 2 N / dtdS. (يتم تحديد كثافة تدفق طاقة الجسيمات بالمثل).

فلوينس (نقل) الجسيمات المؤينة (الفوتونات)- نسبة عدد الجسيمات المؤينة (الفوتونات) dN ، التي تخترق حجم الكرة الأولية ، إلى منطقة المقطع العرضي المركزي dS لهذا الكرة: Ф = dN / dS.

طيف طاقة الجسيمات المؤينة- توزيع الجسيمات المؤينة حسب طاقتها. الطاقة الفعالة لإشعاع الفوتونهي طاقة الفوتون لمثل هذا الفوتون أحادي الطاقة

الإشعاع ، الذي يكون التوهين النسبي له في ماص بتركيبة معينة وسمك معين هو نفسه إشعاع الفوتون غير أحادي الطاقة الذي يعتبر إشعاعًا غير أحادي الطاقة.

طاقة الطيف الحديإشعاع بيتا - أعلى طاقة لجسيمات بيتا في طيف الطاقة المستمر لإشعاع بيتا من نويدات مشعة معينة.

البياض الإشعاعيهي نسبة عدد الجسيمات (الفوتونات) المنعكسة من الواجهة بين وسيطين إلى عدد الجسيمات (الفوتونات) الواقعة على الواجهة.

تأخر الإشعاع: الجسيمات المنبعثة من منتجات الاضمحلال ، على عكس الجسيمات (النيوترونات وأشعة جاما) التي تنشأ مباشرة في لحظة الانشطار.

التأين في الغازات:فصل إلكترون واحد أو أكثر من ذرة أو جزيء غاز. نتيجة للتأين ، تظهر ناقلات الشحن المجاني (الإلكترونات والأيونات) في الغاز وتكتسب القدرة على إجراء كهرباء.

يغطي مصطلح "الإشعاع" نطاق الموجات الكهرومغناطيسية ، بما في ذلك الطيف المرئي ومناطق الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية ، بالإضافة إلى موجات الراديو والتيار الكهربائي والإشعاع المؤين. كل الاختلاف في هذه الظواهر يرجع فقط إلى تردد (الطول الموجي) للإشعاع. يمكن أن تكون الإشعاعات المؤينة خطرة على صحة الإنسان. و onizing الإشعاع(الإشعاع) - نوع من الإشعاع يغير الحالة الفيزيائية للذرات أو النوى الذرية ، ويحولها إلى أيونات مشحونة كهربائيًا أو منتجات من التفاعلات النووية. في ظل ظروف معينة ، يمكن أن يؤدي وجود مثل هذه الأيونات أو منتجات التفاعلات النووية في أنسجة الجسم إلى تغيير مسار العمليات في الخلايا والجزيئات ، وإذا تراكمت هذه الأحداث ، فقد يؤدي ذلك إلى تعطيل الدورة. تفاعلات بيولوجيةفي الجسم ، أي تشكل خطرا على صحة الإنسان.

2. أنواع الإشعاع

هناك إشعاع جسماني ، يتكون من جسيمات بكتلة غير الصفر ، وإشعاع كهرومغناطيسي (فوتون).

2.1. إشعاع عضلي

تشمل الإشعاعات المؤينة للكورتيزون إشعاع ألفا ، والإلكترون ، والبروتون ، والنيوترون ، وإشعاع الميزون. الإشعاع العضلي ، الذي يتكون من تيار من الجسيمات المشحونة (جسيمات ألفا ، جسيم ، بروتونات ، إلكترونات) ، طاقته الحركية كافية لتأين الذرات عند

الاصطدام ، ينتمي إلى فئة الإشعاع المؤين مباشرة. لا تنتج النيوترونات والجسيمات الأولية الأخرى تأينًا بشكل مباشر ، ولكن في عملية التفاعل مع الوسط ، تطلق جسيمات مشحونة (إلكترونات ، بروتونات) قادرة على تأين ذرات وجزيئات الوسط الذي تمر من خلاله.

وفقًا لذلك ، يُطلق على الإشعاع الجسيمي ، الذي يتكون من تيار من الجسيمات غير المشحونة ، الإشعاع المؤين غير المباشر.

رسم بياني 1. مخطط الاضمحلال 212 ثنائية.

2.1.1 إشعاع ألفا

جسيمات ألفا (جسيمات ألفا) - نواة ذرة الهليوم المنبعثة خلال α - تتحلل بواسطة بعض الذرات المشعة. α - يتكون الجسيم من بروتونين واثنين من النيوترونين.

إشعاع ألفا - تيار من نوى ذرات الهليوم (موجب الشحنة و

جزيئات ثقيلة نسبيًا).

يعتبر إشعاع ألفا الطبيعي الناتج عن التحلل الإشعاعي للنواة من سمات النوى غير المستقرة للعناصر الثقيلة ، بدءًا من العدد الذري الأكبر من 83 ، أي. للنويدات المشعة الطبيعية من سلسلة اليورانيوم والثوريوم ، وكذلك لعناصر عبر اليورانيوم التي تم الحصول عليها صناعياً.

يوضح الشكل 1 مخططًا نموذجيًا لانحلال α للنويدات المشعة الطبيعية ، ويظهر طيف الطاقة لجسيمات ألفا المتكونة أثناء تحلل النويدات المشعة في

الصورة 2.

الشكل 2 طيف طاقة جسيمات ألفا

ترجع احتمالية انحلال α إلى حقيقة أن الكتلة (وبالتالي الطاقة الكلية للأيونات) للنواة المشعة α أكبر من مجموع كتل جسيم ألفا والنواة البنت. بعد تسوس α. يتم إطلاق الطاقة الزائدة للنواة الأولية (الأم) في شكل الطاقة الحركية لجسيم ألفا وارتداد النواة البنت. جسيمات الفا هي نوى موجبة الشحنة من الهيليوم - 2 He4 وتطير خارج النواة بسرعة 15-20 ألف كم / ثانية. في طريقهم ، ينتجون تأينًا قويًا للوسط ،

سحب الإلكترونات من مدارات الذرات.

نطاق جسيمات ألفا في الهواء حوالي 5-8 سم ، في الماء - 30-50 ميكرون ، في المعادن - 10-20 ميكرون. عندما تتأين بأشعة α ، يتم ملاحظة تغيرات كيميائية في المادة ، ويضطرب التركيب البلوري المواد الصلبة. نظرًا لوجود تنافر إلكتروستاتيكي بين جسيم ألفا والنواة ، فإن احتمال حدوث تفاعلات نووية تحت تأثير جسيمات ألفا للنويدات المشعة الطبيعية (أقصى طاقة 8.78 ميجا فولت في y214 بو) صغير جدًا ، ولا يُلاحظ إلا على النوى الخفيفة ( Li ، Be ، B ، C ، N ، Na ، Al) لتشكيل النظائر المشعةوالنيوترونات الحرة.

2.1.2 إشعاع البروتون

إشعاع البروتون- الإشعاع المتولد في عملية الاضمحلال التلقائي للنواة الذرية التي تعاني من نقص النيوترونات أو كحزمة ناتجة لمسرع أيون (على سبيل المثال ، محرك متزامن).

2.1.3 إشعاع النيوترون

إشعاع النيوترون -تدفق النيوترونات التي تحول طاقتها في تفاعلات مرنة وغير مرنة مع النوى الذرية. مع التفاعلات غير المرنة ، ينشأ الإشعاع الثانوي ، والذي يمكن أن يتكون من جسيمات مشحونة وكوانتا جاما (إشعاع جاما). مع التفاعلات المرنة ، يكون التأين العادي للمادة ممكنًا.

مصادر الإشعاع النيوتروني هي: النويدات المشعة الانشطارية تلقائيًا. مصادر نيوترونية مصنوعة خصيصًا للنويدات المشعة ؛ مسرعات الإلكترونات والبروتونات والأيونات. مفاعلات نووية الإشعاع الكوني.

من وجهة نظر بيولوجيةيتم إنتاج النيوترونات في التفاعلات النووية (في المفاعلات النوويةوفي المنشآت الصناعية والمخبرية الأخرى ، وكذلك في التفجيرات النووية).

النيوترونات لا تملك الشحنة الكهربائية. تقليديًا ، تنقسم النيوترونات ، اعتمادًا على الطاقة الحركية ، إلى سريع (حتى 10 ميغا إلكترون فولت) ، فائق السرعة ، متوسط ​​، بطيء وحراري. إشعاع النيوترون له قوة اختراق عالية. تدخل النيوترونات البطيئة والحرارية في التفاعلات النووية ، مما يؤدي إلى تكوين نظائر مستقرة أو مشعة.

النيوترون الحر هو جسيم غير مستقر ومتعادل كهربائيًا مع ما يلي

ملكيات:

	الشحنة (شحنة الإلكترون الإلكترونية)			qn = (-0.4 ± 1.1) 10-21 هـ
					939.56533 ± 0.00004 إلكترون فولت ،
	بالوحدات الذرية			1.00866491578 ± 0.00000000055 وحدة دولية
	فرق الكتلة بين النيوترون والبروتون			مليون - النائب = 1.2933318 ± 0.0000005 ميغا إلكترون فولت ،
	بالوحدات الذرية			0.0013884489 ± 0.0000000006 وحدة دولية
	حياة			tn = 885.4 ± 0.9stat ± 0.4syst s
	لحظة جاذبة			مليون = -1.9130427 ± 0.0000005 مليون نيوتن
	عزم كهربائي ثنائي القطب			dn< 0,63·10-25 e ·см (CL=90%)
	الاستقطاب الكهربائي
				و = (	) 10-3 FM 3

هذه الخصائص للنيوترون تجعل من الممكن استخدامه ، من ناحية ، ككائن تتم دراسته ، ومن ناحية أخرى ، كأداة لإجراء البحث. في الحالة الأولى ، البحث خصائص فريدة من نوعهاالنيوترون ، وهو ذو صلة ويجعل من الممكن تحديد المعلمات الأساسية للتفاعل الكهروضعيف بشكل موثوق ودقيق ، وبالتالي إما تأكيد أو دحض النموذج القياسي. إن وجود لحظة مغناطيسية في النيوترون دليل بالفعل على ذلك بنية معقدة، أي. له "غير الابتدائية". في الحالة الثانية ، فإن تفاعل النيوترونات غير المستقطبة والمستقطبة ذات الطاقات المختلفة مع النوى يجعل من الممكن استخدامها في فيزياء الجسيمات النووية والأولية. إن دراسة آثار انتهاك التكافؤ والثبات في ظل انعكاس الوقت في عمليات مختلفة - من البصريات النيوترونية إلى الانشطار النووي بالنيوترونات - بعيدة كل البعد عن قائمة كاملةأحدث مجالات البحث.

حقيقة أن النيوترونات الحرارية للمفاعل لها أطوال موجية مماثلة للمسافات بين الذرية في المادة تجعلها أداة لا غنى عنها لدراسة المادة المكثفة. يعتبر تفاعل النيوترونات مع الذرات ضعيفًا نسبيًا ، مما يسمح للنيوترونات بالتغلغل بعمق كافٍ في المادة - هذه هي ميزتها المهمة مقارنة بالأشعة السينية والأشعة ، بالإضافة إلى حزم الجسيمات المشحونة. نظرًا لوجود الكتلة ، فإن النيوترونات التي لها نفس الزخم (وبالتالي ، بنفس الطول الموجي) لديها طاقة أقل بكثير من الأشعة السينية والأشعة ، وهذه الطاقة يمكن مقارنتها بطاقة الاهتزازات الحرارية للذرات والجزيئات في المادة ، مما يجعل من الممكن دراسة ليس فقط التركيب الذري الساكن المتوسط ​​للمادة ، ولكن أيضًا العمليات الديناميكية التي تحدث فيه. إن وجود لحظة مغناطيسية في النيوترونات يجعل من الممكن استخدامها لدراسة التركيب المغناطيسي والإثارة المغناطيسية للمادة ، وهو أمر مهم للغاية لفهم خصائص وطبيعة مغناطيسية المواد.

تشتت الذرات للنيوترونات بشكل رئيسي بسبب القوى النوويةلذلك ، فإن المقاطع العرضية لانتثارها المتماسك لا تتعلق بأي حال من الأحوال بالعدد الذري (على عكس الأشعة السينية وأشعة جاما). لذلك ، فإن تشعيع المواد بالنيوترونات يجعل من الممكن تمييز مواضع ذرات الضوء (الهيدروجين ، الأكسجين ، إلخ) العناصر ، والتي يكاد يكون من المستحيل تحديدها باستخدام الأشعة السينية والأشعة. لهذا السبب ، تُستخدم النيوترونات بنجاح في دراسة الكائنات البيولوجية وعلوم المواد والطب وغيرها من المجالات. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الاختلاف في المقاطع العرضية لتشتت النيوترونات للنظائر المختلفة يجعل من الممكن ليس فقط تمييز العناصر ذات الأعداد الذرية المتشابهة في المادة ، ولكن أيضًا لدراسة تركيبها النظيري. يعطي وجود نظائر ذات سعة نثرية متماسكة سالبة فرصة فريدةمقارنة الوسائط المدروسة ، والتي تستخدم أيضًا في كثير من الأحيان في علم الأحياء والطب.

تشتت متماسك- تشتت الإشعاع مع الحفاظ على التردد وبمرحلة تختلف بمقدار عن طور الإشعاع الأولي. قد تتداخل الموجة المتناثرة مع الموجة الساقطة أو غيرها من الموجات المتناثرة بشكل متماسك.

في كل مكان نحن محاطون به مجال كهرومغناطيسي. اعتمادًا على نطاق الموجة الخاصة بهم ، يمكنهم العمل بشكل مختلف على الكائنات الحية. يعتبر الإشعاع غير المؤين أكثر اعتدالًا ، ولكنه في بعض الأحيان غير آمن. ما هي هذه الظواهر وما تأثيرها على أجسامنا؟

ما هو الإشعاع غير المؤين؟

تنتشر الطاقة على شكل جسيمات وموجات صغيرة. تسمى عملية انبعاثه وانتشاره بالإشعاع. وفقًا لطبيعة التأثير على الأشياء والأنسجة الحية ، يتم تمييز نوعين رئيسيين منها. الأول - المؤين ، هو تيار من الجسيمات الأولية التي تتشكل نتيجة لانشطار الذرات. وهي تشمل الإشعاع الإشعاعي ، والأشعة السينية ، والإشعاع الثقالي ، وأشعة هوكينغ.

والثاني هو الإشعاع غير المؤين. في الواقع ، هذه كهرومغناطيسية تزيد عن 1000 نانومتر ، وكمية الطاقة المنبعثة أقل من 10 كيلو فولت. إنه يعمل على شكل أفران ميكروويف ، مما يؤدي إلى إطلاق الضوء والحرارة نتيجة لذلك.

على عكس النوع الأول ، فإن هذا الإشعاع لا يؤين جزيئات وذرات المادة التي يعمل عليها ، أي أنه لا يكسر الروابط بين جزيئاته. بالطبع ، هناك استثناءات لهذا أيضًا. لذلك ، يمكن لأنواع معينة ، مثل الأشعة فوق البنفسجية ، تأين مادة ما.

أنواع الإشعاع غير المؤين

الإشعاع الكهرومغناطيسي مفهوم أوسع بكثير من الإشعاع غير المؤين. تعتبر الأشعة السينية عالية التردد وأشعة جاما كهرومغناطيسية أيضًا ، لكنها مادة أكثر صلابة وتأينًا. جميع أنواع الإشعاع الكهرومغناطيسي الأخرى غير مؤينة ، ولا تكفي طاقتها للتدخل في بنية المادة.

الأطول من بينها موجات الراديو ، التي يتراوح مداها من طويل جدًا (أكثر من 10 كم) إلى قصير جدًا (10 م - 1 مم). موجات الإشعاعات الكهرومغناطيسية الأخرى أقل من 1 مم. بعد أن يأتي البث الراديوي بالأشعة تحت الحمراء أو الحرارية ، يعتمد طول موجاته على درجة حرارة التسخين.

الضوء المرئي هو أيضًا غير مؤين ، وغالبًا ما يُطلق على الأول اسم بصري. مع طيفها ، فهي قريبة جدًا من الأشعة تحت الحمراء وتتشكل عند تسخين الأجسام. الأشعة فوق البنفسجية قريبة من الأشعة السينية ، لذلك قد يكون لها القدرة على التأين. في الأطوال الموجية من 400 إلى 315 نانومتر ، تتعرف عليها العين البشرية.

مصادر

يمكن أن يكون الإشعاع الكهرومغناطيسي غير المؤين من أصل طبيعي واصطناعي. أحد المصادر الطبيعية الرئيسية هو الشمس. يرسل كل أنواع الإشعاع. يمنع الغلاف الجوي للأرض تغلغلها الكامل إلى كوكبنا. بفضل طبقة الأوزون والرطوبة وثاني أكسيد الكربون ، يتم تخفيف تأثير الأشعة الضارة بشكل كبير.

بالنسبة للموجات الراديوية ، يمكن أن يكون البرق مصدرًا طبيعيًا ، وكذلك كأجسام فضائية. يمكن أن تنبعث الأشعة تحت الحمراء الحرارية أي جسم يتم تسخينه إلى درجة الحرارة المطلوبة ، على الرغم من أن الإشعاع الرئيسي يأتي من الأجسام الاصطناعية. لذلك فإن مصادرها الرئيسية هي السخانات والشعلات والمصابيح المتوهجة العادية الموجودة في كل منزل.

التأثير على الشخص

يتميز الإشعاع الكهرومغناطيسي بالطول الموجي والتردد والاستقطاب. من كل هذه المعايير وتعتمد على قوة تأثيرها. كلما طالت الموجة ، قلّت الطاقة التي تنقلها إلى الجسم ، مما يعني أنها أقل ضررًا. الإشعاع في نطاق ديسيمتر-سنتيمتر هو الأكثر ضررًا.

يمكن أن يتسبب التعرض طويل المدى للإشعاع غير المؤين في إلحاق الضرر بالصحة ، على الرغم من أنه يمكن أن يكون مفيدًا في الجرعات المعتدلة. يمكن أن يسبب حروقًا في الجلد وقرنية العين ، ويسبب طفرات مختلفة. وفي الطب ، بمساعدتهم ، يصنعون فيتامين D3 في الجلد ، ويعقمون المعدات ، ويعقمون الماء والهواء.

في الطب الأشعة تحت الحمراءتستخدم لتحسين التمثيل الغذائي وتنشيط الدورة الدموية والتطهير منتجات الطعام. مع التسخين المفرط ، يمكن لهذا الإشعاع أن يجفف الغشاء المخاطي للعين بشكل كبير ، وبأقصى طاقة يمكنه حتى تدمير جزيء الحمض النووي.

تستخدم موجات الراديو للاتصالات المتنقلة والراديو وأنظمة الملاحة والتلفزيون وأغراض أخرى. يمكن أن يؤدي التعرض المستمر لترددات الراديو المنبعثة من الأجهزة المنزلية إلى زيادة استثارة الجهاز العصبي وإضعاف وظائف المخ والتأثير سلبًا نظام القلب والأوعية الدمويةوالوظيفة الإنجابية.

تم اكتشاف النشاط الإشعاعي في عام 1896 من قبل العالم الفرنسي أنطوان هنري بيكريل أثناء دراسة تألق أملاح اليورانيوم. اتضح أن أملاح اليورانيوم دون تأثير خارجي (بشكل تلقائي) تنبعث منها إشعاعات مجهولة الطبيعة ، تضيء لوحات فوتوغرافية معزولة عن الضوء ، وتأين الهواء ، وتغلغل من خلال صفائح معدنية رقيقة ، وتسبب في تلألؤ عدد من المواد. المواد التي تحتوي على بولونيوم 21084Ro والراديوم 226 88Ra لها نفس الخاصية.

حتى قبل ذلك ، في عام 1985 ، تم اكتشاف الأشعة السينية بالصدفة من قبل الفيزيائي الألماني فيلهلم رونتجن. ابتكرت ماري كوري كلمة "النشاط الإشعاعي".

النشاط الإشعاعي هو تحول تلقائي (اضمحلال) لنواة ذرة عنصر كيميائي ، مما يؤدي إلى تغيير في عددها الذري أو تغيير في رقم الكتلة. خلال هذا التحول للنواة ، ينبعث الإشعاع المشع.

التمييز بين النشاط الإشعاعي الطبيعي والاصطناعي. يشير النشاط الإشعاعي الطبيعي إلى النشاط الإشعاعي الذي لوحظ في النظائر غير المستقرة التي تحدث بشكل طبيعي. النشاط الإشعاعي الاصطناعي يسمى النشاط الإشعاعي للنظائر التي تم الحصول عليها نتيجة للتفاعلات النووية.

هناك عدة أنواع من الإشعاع المشع ، تختلف في الطاقة والقدرة على الاختراق ، والتي لها تأثير غير متساوٍ على أنسجة الكائن الحي.

إشعاع ألفاعبارة عن دفق من الجسيمات موجبة الشحنة ، يتكون كل منها من بروتونين ونيوترونين. قوة الاختراق لهذا النوع من الإشعاع منخفضة. يتأخر عن طريق بضعة سنتيمترات من الهواء ، وبضع أوراق من الورق ، والملابس العادية. يمكن أن يكون إشعاع ألفا خطيرًا على العين. إنه غير قادر عمليا على اختراق الطبقة الخارجية من الجلد ولا يشكل خطرا حتى تدخل النويدات المشعة التي تنبعث منها جزيئات ألفا الجسم من خلال جرح مفتوحمع الطعام أو الهواء المستنشق - عندها يمكن أن تصبح خطيرة للغاية. نتيجة للإشعاع بجزيئات ألفا موجبة الشحنة ثقيلة نسبيًا ، يمكن أن يحدث تلف خطير لخلايا وأنسجة الكائنات الحية بعد فترة زمنية معينة.

إشعاع بيتا- هذا تيار من الإلكترونات سالبة الشحنة يتحرك بسرعة هائلة ، حجمها وكتلتها أصغر بكثير من جسيمات ألفا. هذا الإشعاع له قدرة اختراق أكبر مقارنة بإشعاع ألفا. يمكن حمايته منه بطبقة رقيقة من المعدن مثل الألمنيوم أو طبقة من الخشب بسماكة 1.25 سم ، وإذا كان الشخص لا يرتدي ملابس ضيقة ، فيمكن لجزيئات بيتا اختراق الجلد إلى عمق عدة مليمترات. إذا لم يكن الجسم مغطى بالملابس ، فإن إشعاع بيتا يمكن أن يلحق الضرر بالجلد ، ويمر إلى أنسجة الجسم على عمق 1-2 سم.

أشعة غاما،مثل الأشعة السينية ، إنه إشعاع كهرومغناطيسي ذو طاقات فائقة. إنه إشعاع ذو أطوال موجية قصيرة جدًا وترددات عالية جدًا. كل من خضع لفحص طبي على دراية بالأشعة السينية. تتمتع أشعة جاما بقدرة اختراق عالية ، ولا يمكن حمايتها منه إلا بطبقة سميكة من الرصاص أو الخرسانة. لا تحمل الأشعة السينية وأشعة جاما شحنة كهربائية. يمكنهم إتلاف أي أعضاء.

جميع أنواع الإشعاع المشع لا يمكن رؤيتها أو الشعور بها أو سماعها. الإشعاع ليس له لون ولا طعم ولا رائحة. من المستحيل عملياً تغيير معدل تحلل النويدات المشعة بالطرق الكيميائية والفيزيائية والبيولوجية المعروفة وغيرها. كلما زادت الطاقة التي ينقلها الإشعاع إلى الأنسجة ، زاد الضرر الذي يسببه في الجسم. كمية الطاقة المنقولة إلى الجسم تسمى الجرعة. يمكن أن يتلقى الجسم جرعة من الإشعاع من أي نوع من الإشعاع ، بما في ذلك الإشعاع. في هذه الحالة ، يمكن أن تكون النويدات المشعة خارج الجسم أو بداخله. تسمى كمية الطاقة الإشعاعية التي تمتصها وحدة كتلة الجسم المشع بالجرعة الممتصة ويتم قياسها في نظام SI في الرمادي (Gy).

مع نفس الجرعة الممتصة ، يكون إشعاع ألفا أكثر خطورة من إشعاع بيتا وجاما. يتم تقدير درجة تعرض الشخص لأنواع مختلفة من الإشعاع باستخدام هذه الخاصية كجرعة مكافئة. تتلف أنسجة الجسم بطرق مختلفة. في نظام SI ، يتم قياسه بوحدات تسمى سيفرت (Sv).

التحلل الإشعاعي هو التحول الإشعاعي الطبيعي للنواة الذي يحدث تلقائيًا. تسمى النواة التي تخضع للاضمحلال الإشعاعي بالنواة الأم ؛ تتحول نواة الابنة الناتجة ، كقاعدة عامة ، إلى الإثارة ، ويرافق انتقالها إلى الحالة الأساسية انبعاث فوتون γ. الذي - التي. إشعاع جاما هو الشكل الرئيسي لتقليل طاقة المنتجات المثارة للتحولات الإشعاعية.

تسوس ألفا. أشعة جاما هي تيار من نوى الهيليوم. يصاحب تحلل ألفا رحيل جسيم ألفا (He) من النواة ، بينما يتحول مبدئيًا إلى نواة ذرة عنصر كيميائي جديد ، شحنته أقل بمقدار 2 ، وعدد الكتلة 4 وحدات أقل.

السرعات التي تطير بها جسيمات ألفا (أي نوى) من النواة المتحللة عالية جدًا (~ 106 م / ث).

أثناء الطيران عبر المادة ، يفقد جسيم ألفا طاقته تدريجياً ، وينفقها على تأين جزيئات المادة ، وفي النهاية يتوقف. يشكل جسيم ألفا حوالي 106 زوجًا من الأيونات في طريقه لكل 1 سم من المسار.

كلما زادت كثافة المادة ، كلما كان مدى توقف جسيمات ألفا أقصر. في الهواء عند الضغط الطبيعي ، يكون النطاق عدة سنتيمترات ، في الماء ، في الأنسجة البشرية (العضلات ، الدم ، اللمف) 0.1-0.15 ملم. جسيمات ألفا محاصرة تمامًا بواسطة قطعة ورق عادية.

جسيمات ألفا ليست خطيرة للغاية في حالة التعرض الخارجي ، لأن. يمكن أن يتأخر عن طريق الملابس والمطاط. لكن جسيمات ألفا خطيرة جدًا عندما تدخل داخل جسم الإنسان ، بسبب كثافة التأين العالية التي تنتجها. لا يمكن عكس تلف الأنسجة.

هناك ثلاثة أنواع من تحلل بيتا. الأول هو النواة التي خضعت لعملية تحول وأصدرت إلكترونًا ، والثانية هي البوزيترون ، والثالثة تسمى التقاط الإلكترون (e-capture) ، وتمتص النواة أحد الإلكترونات.

النوع الثالث من الاضمحلال (التقاط الإلكترون) هو أن النواة تمتص أحد إلكترونات ذرتها ، ونتيجة لذلك يتحول أحد البروتونات إلى نيوترون ، بينما ينبعث منها نيوترينو:

سرعة جسيمات بيتا في الفراغ هي 0.3 - 0.99 من سرعة الضوء. إنها أسرع من جسيمات ألفا ، تطير عبر الذرات القادمة وتتفاعل معها. جسيمات بيتا لها تأثير تأين أقل (50-100 زوج من الأيونات لكل 1 سم من المسار في الهواء) وعندما يدخل جسيم بيتا الجسم ، تكون أقل خطورة من جسيمات ألفا. ومع ذلك ، فإن قوة اختراق جسيمات بيتا عالية (من 10 سم إلى 25 مترًا وحتى 17.5 ملم في الأنسجة البيولوجية).

إشعاع جاما هو الإشعاع الكهرومغناطيسي المنبعث من نوى الذرات أثناء التحولات الإشعاعية ، والذي ينتشر في الفراغ بسرعة ثابتة تبلغ 300000 كم / ثانية. يصاحب هذا الإشعاع ، كقاعدة عامة ، تسوس بيتا ، وبتواتر أقل ، تسوس ألفا.

إن إشعاع بيتا مشابه للأشعة السينية ، لكن لديه طاقة أعلى بكثير (بطول موجي أقصر). إن أشعة جاما ، كونها محايدة كهربائيًا ، لا تنحرف في المجالات المغناطيسية والكهربائية. في المادة والفراغ ، تنتشر بشكل مستقيم وموحد في جميع الاتجاهات من المصدر ، دون التسبب في تأين مباشر ؛ عند التحرك في وسط ، فإنها تقطع الإلكترونات ، وتحول بعض أو كل طاقتها إليها ، مما ينتج عملية التأين. لكل 1 سم من المدى ، تشكل أشعة جاما 1-2 زوجًا من الأيونات. يسافرون في الهواء من عدة مئات من الأمتار وحتى كيلومترات ، في الخرسانة - 25 سم ، في الرصاص - حتى 5 سم ، في الماء - عشرات الأمتار ، وتخترق الكائنات الحية.

تشكل أشعة جاما خطرا كبيرا على الكائنات الحية كمصدر للإشعاع الخارجي.

إن الحقائق في عصرنا هي أن العوامل الجديدة تغزو بشكل متزايد الموائل الطبيعية للناس. أحدها أنواع مختلفة من الإشعاع الكهرومغناطيسي.

لطالما رافقت الخلفية الكهرومغناطيسية الطبيعية الناس. لكن يتم تحديث مكونه الاصطناعي باستمرار بمصادر جديدة. تختلف معلمات كل منها في قوة وطبيعة الإشعاع وطول الموجة وكذلك درجة التأثير على الصحة. ما هو نوع الإشعاع الأكثر خطورة على البشر؟

كيف يؤثر الإشعاع الكهرومغناطيسي على الإنسان

ينتشر الإشعاع الكهرومغناطيسي في الهواء على شكل موجات كهرومغناطيسية ، وهي مزيج من المجالات الكهربائية والمغناطيسية التي تتغير وفقًا لقانون معين. اعتمادًا على التردد ، يتم تقسيمه بشكل مشروط إلى نطاقات.

عمليات نقل المعلومات داخل أجسامنا ذات طبيعة كهرومغناطيسية. تقدم الموجات الكهرومغناطيسية الواردة معلومات خاطئة في هذه الآلية ، وتصححها الطبيعة ، مسببة في البداية حالات غير صحية ، ثم التغيرات المرضيةوفقًا لمبدأ "حيث ينكسر قليلاً". أحدهم يعاني من ارتفاع ضغط الدم ، وآخر يعاني من عدم انتظام ضربات القلب ، والثالث يعاني من خلل هرموني ، وهكذا.

آلية عمل الإشعاع على الأعضاء والأنسجة

ما هي آلية عمل الإشعاع على الأعضاء والأنسجة البشرية؟ عند الترددات التي تقل عن 10 هرتز ، يتصرف جسم الإنسان مثل الموصل. حساسة بشكل خاص لتيارات التوصيل الجهاز العصبي. مع زيادة طفيفةيتم التعامل مع درجة حرارة الأنسجة تمامًا بواسطة آلية نقل الحرارة التي تعمل في الجسم.

الحقول الكهرومغناطيسية عالية التردد هي مسألة أخرى. يتم التعبير عن تأثيرها البيولوجي في زيادة ملحوظة في درجة حرارة الأنسجة المشععة ، مما يتسبب في تغيرات عكوسة ولا رجعة فيها في الجسم.

قد يعاني الشخص الذي تلقى جرعة إشعاع ميكروويف تزيد عن 50 ميكروغرامًا في الساعة من اضطرابات على المستوى الخلوي:

• أطفال ميتون
• اضطرابات في نشاط أجهزة الجسم المختلفة.
• الأمراض الحادة والمزمنة.

أي نوع من الإشعاع له أعلى قوة اختراق؟

ما هو نطاق الإشعاع الكهرومغناطيسي الأكثر خطورة؟ الأمر ليس بهذه البساطة. تحدث عملية الإشعاع وامتصاص الطاقة في شكل أجزاء معينة - كوانتا. كلما كان الطول الموجي أقصر ، زادت الطاقة التي تمتلكها كوانتاها وزادت المشكلات التي يمكن أن تحدثها عند دخولها إلى جسم الإنسان.

أكثر الكميات "نشاطًا" توجد في الأشعة السينية الصلبة وأشعة جاما. كل مكر إشعاع الموجة القصيرة هو أننا لا نشعر بالإشعاع نفسه ، بل نشعر فقط بعواقب آثاره الضارة ، والتي تعتمد إلى حد كبير على عمق تغلغلها في الأنسجة والأعضاء البشرية.

ما هو نوع الإشعاع الذي لديه أعلى قوة اختراق؟ بالطبع هذا إشعاع بحد أدنى من الطول الموجي ، أي:

• الأشعة السينية.

إن كوانت هذه الإشعاعات لها أكبر قوة اختراق وأخطر شيء أنها تؤين الذرات. نتيجة لذلك ، هناك احتمال لحدوث طفرات وراثية ، حتى عند الجرعات المنخفضة من الإشعاع.

بالحديث عن الأشعة السينية ، جرعات مفردةفي فحوصات طبيهصغير جدًا ، والأكثر الجرعة المسموح بهاالمتراكمة على مدى العمر لا ينبغي أن يتجاوز 32 رونتجنز. سيستغرق الأمر المئات من الأشعة السينيةيتم إجراؤها على فترات زمنية قصيرة.

ماذا يمكن أن يكون مصدر إشعاع جاما؟ كقاعدة عامة ، يحدث أثناء تحلل العناصر المشعة.

لا يمكن للجزء الصلب من الأشعة فوق البنفسجية أن يؤين الجزيئات فحسب ، بل يسبب أيضًا أضرارًا بالغة الخطورة لشبكية العين. وبشكل عام ، فإن العين البشرية هي الأكثر حساسية للأطوال الموجية المقابلة للون الأخضر الفاتح. تتوافق مع موجات 555-565 نانومتر. عند الغسق ، تتحول حساسية الرؤية نحو موجات زرقاء أقصر تبلغ 500 نانومتر. هذا يرجع إلى العدد الكبير من المستقبلات الضوئية التي تدرك هذه الأطوال الموجية.

لكن أخطر الأضرار التي تصيب أجهزة الرؤية هو إشعاع الليزر في المدى المرئي.

كيف تقلل من خطر الإشعاع الزائد في الشقة

ومع ذلك ، ما هو نوع الإشعاع الأكثر خطورة على البشر؟

ليس هناك شك في أن أشعة جاما "غير ودية" للغاية جسم الانسان. ولكن حتى الموجات الكهرومغناطيسية ذات التردد المنخفض يمكن أن تسبب ضررًا للصحة. تعطل حالة الطوارئ أو انقطاع التيار الكهربائي المخطط له حياتنا اليومية وعملنا المعتاد. كل "الحشو" الإلكتروني لشققنا يصبح عديم الفائدة ، وبعد أن فقدنا الإنترنت ، الاتصال الخلوي، التلفزيون مقطوع عن العالم.

ترسانة الأجهزة الكهربائية المنزلية بأكملها ، بدرجة أو بأخرى ، هي مصدر للإشعاع الكهرومغناطيسي ، مما يقلل من المناعة ويضعف عمل نظام الغدد الصماء.

تم إنشاء اتصال بين بعد مكان إقامة الشخص من خطوط النقل ذات الجهد العالي والوقوع الأورام الخبيثة. بما في ذلك سرطان الدم في مرحلة الطفولة. يمكن أن تستمر هذه الحقائق المحزنة إلى أجل غير مسمى. من المهم تطوير مهارات معينة في عملها:

• عند استخدام معظم الأجهزة الكهربائية المنزلية ، حاول الحفاظ على مسافة من 1 إلى 1.5 متر ؛
• ضعهم في أجزاء مختلفة من الشقة ؛
• تذكر أن ماكينة حلاقة كهربائية ، خلاط غير ضار ، مجفف شعر ، كهربائي فرشاة الأسنان- خلق مجال كهرومغناطيسي قوي بدرجة كافية ، وهو خطير بسبب قربه من الرأس.

كيفية التحقق من مستوى الضباب الدخاني الكهرومغناطيسي في الشقة

لهذه الأغراض ، سيكون من الجيد أن يكون لديك مقياس جرعات خاص.

بالنسبة لمدى تردد الراديو ، هناك جرعة آمنة من الإشعاع. بالنسبة لروسيا ، يتم تعريفها على أنها كثافة تدفق الطاقة ويتم قياسها بـ W / m² أو W / cm².

1. بالنسبة للترددات من 3 هرتز إلى 300 كيلو هرتز ، يجب ألا تتجاوز جرعة الإشعاع 25 واط / متر مربع.
2. للترددات من 300 ميجا هرتز إلى 30 جيجا هرتز 10 - 100 ميجا هرتز / سم².

في مختلف البلدان ، معايير تقييم مخاطر الإشعاع ، وكذلك تلك المستخدمة لها تحديد الكمياتقد تختلف القيم.

في حالة عدم وجود مقياس الجرعات ، هناك بسيط إلى حد ما و طريقة فعالةفحص مستوى الإشعاع الكهرومغناطيسي من أجهزتك الكهربائية المنزلية.

1. قم بتشغيل جميع الأجهزة الكهربائية. اقترب من كل منهم واحدًا تلو الآخر باستخدام راديو يعمل.
2. سيخبرك مستوى التداخل الذي يحدث فيه (صدع ، صرير ، ضوضاء) بأي من الأجهزة هو مصدر إشعاع كهرومغناطيسي أقوى.
3. كرر هذا التلاعب بالقرب من الجدران. سيشير مستوى التداخل هنا أيضًا إلى الأماكن الأكثر تلوثًا بالضباب الدخاني الكهرومغناطيسي.

ربما يكون من المنطقي إعادة ترتيب الأثاث؟ في العالم الحديث ، يتعرض جسمنا بالفعل للتسمم المفرط ، لذا فإن أي إجراء للحماية من الإشعاع الكهرومغناطيسي هو ميزة إضافية لا جدال فيها في خزينة صحتك.