Alla ricerca di un reticolo per la radiazione X Tuttavia, il lavoro con i reticoli di diffrazione ha incontrato delle difficoltà. Il fatto è che è impossibile selezionare lo stesso tipo di reticolo per tutte le radiazioni. Radiazioni diverse richiedono reticoli diversi. Larghezza delle linee della griglia ottica

È stato trovato un reticolo anche per i raggi X. Ma per i raggi X è stato trovato anche un reticolo di diffrazione. Qui la natura stessa venne in soccorso Alla fine del XIX e all'inizio del XX secolo, i fisici studiarono intensamente la struttura dei solidi. È noto che molti solidi lo sono

Serie di raggi X Le condizioni esterne non hanno un'influenza così grande sugli spettri dei raggi X degli atomi. Anche quando gli atomi entrano nei composti chimici, i loro strati interni non si riorganizzano. Pertanto, gli spettri dei raggi X delle molecole sono gli stessi degli spettri

Il compito di convertire la radiazione a onde lunghe in luce visibile I convertitori di luce naturale - sostanze luminescenti - convertono la luce con una lunghezza d'onda inferiore a quella della luce visibile in luce visibile. Tuttavia, le esigenze pratiche pongono il compito

Scoperta sperimentale delle onde elettromagnetiche Parallelamente agli studi teorici delle equazioni di Maxwell, sono stati condotti studi sperimentali sulla generazione di oscillazioni elettriche ottenute scaricando un condensatore convenzionale in un circuito elettrico, e

Capitolo XI Problemi di protezione dalle radiazioni radioattive I problemi di protezione dalle radiazioni radioattive sorgono in varie fasi dell'uso dell'energia atomica: - nella fase più bassa, che comprende, ad esempio, l'estrazione dell'uranio, che è il principale tipo di energia nucleare

I. Protezione contro le radiazioni radioattive negli impianti nucleari 1) Le dosi di radiazioni radioattive sono spesso espresse in roentgen Diverse commissioni internazionali hanno stabilito che per i lavoratori degli impianti nucleari la dose settimanale ammissibile di radiazioni è di 0,3 roentgen. Questa dose

9.3. Scala di Torino Quando viene appena scoperto un oggetto sufficientemente grande, non si sa in anticipo quale pericolo potrà rappresentare per la Terra in un futuro prossimo o più lontano. È possibile, anche se improbabile, che si ottengano quante più osservazioni possibili

9.4. Scala tecnica di Palermo per valutare la minaccia di collisione della Terra con asteroidi e comete La scala di Torino, discussa nella sezione precedente, è stata sviluppata principalmente per descrivere e diffondere informazioni sul pericolo di asteroidi-comete mediante

Il progresso tecnologico ha anche uno svantaggio. L'uso globale di varie apparecchiature alimentate elettricamente ha causato inquinamento, a cui viene dato il nome di rumore elettromagnetico. In questo articolo esamineremo la natura di questo fenomeno, il grado del suo impatto sul corpo umano e le misure protettive.

Cos'è e fonti di radiazioni

La radiazione elettromagnetica è un'onda elettromagnetica che si forma quando un campo magnetico o elettrico viene disturbato. La fisica moderna interpreta questo processo nel quadro della teoria della dualità onda-particella. Cioè, la porzione minima della radiazione elettromagnetica è un quanto, ma allo stesso tempo ha proprietà delle onde di frequenza che ne determinano le caratteristiche principali.

Lo spettro delle frequenze della radiazione del campo elettromagnetico ci consente di classificarlo nelle seguenti tipologie:

• radiofrequenza (incluse le onde radio);
• termico (infrarossi);
• ottico (cioè visibile all'occhio);
• radiazioni nello spettro ultravioletto e dure (ionizzate).

Un'illustrazione dettagliata della gamma spettrale (scala della radiazione elettromagnetica) può essere vista nella figura seguente.

Natura delle sorgenti di radiazioni

A seconda della loro origine, le sorgenti di radiazione delle onde elettromagnetiche nella pratica mondiale sono solitamente classificate in due tipi, vale a dire:

• disturbi del campo elettromagnetico di origine artificiale;
• radiazioni provenienti da fonti naturali.

Le radiazioni emanate dal campo magnetico attorno alla Terra, i processi elettrici nell'atmosfera del nostro pianeta, la fusione nucleare nelle profondità del sole: sono tutti di origine naturale.

Per quanto riguarda le fonti artificiali, sono un effetto collaterale causato dal funzionamento di vari meccanismi e dispositivi elettrici.

La radiazione emanata da essi può essere di basso livello e di alto livello. Il grado di intensità della radiazione del campo elettromagnetico dipende completamente dai livelli di potenza delle sorgenti.

Esempi di fonti con alti livelli di EMR includono:

• Le linee elettriche sono generalmente ad alta tensione;
• tutti i tipi di trasporto elettrico, nonché le infrastrutture di accompagnamento;
• torri televisive e radiofoniche, nonché stazioni di comunicazione mobile e mobile;
• impianti per la conversione della tensione della rete elettrica (in particolare onde provenienti da un trasformatore o da una sottostazione di distribuzione);
• ascensori e altri tipi di apparecchi di sollevamento che utilizzano una centrale elettromeccanica.

Le sorgenti tipiche che emettono radiazioni di basso livello includono le seguenti apparecchiature elettriche:

• quasi tutti i dispositivi dotati di display CRT (ad esempio: terminale di pagamento o computer);
• elettrodomestici di varia tipologia, dai ferri da stiro ai climatizzatori;
• sistemi di ingegneria che forniscono fornitura di elettricità a vari oggetti (questo include non solo cavi di alimentazione, ma apparecchiature correlate, come prese e contatori elettrici).

Separatamente, vale la pena evidenziare le apparecchiature speciali utilizzate in medicina che emettono radiazioni forti (macchine a raggi X, risonanza magnetica, ecc.).

Impatto sugli esseri umani

Nel corso di numerosi studi, i radiobiologi sono giunti a una conclusione deludente: la radiazione a lungo termine delle onde elettromagnetiche può causare una "esplosione" di malattie, cioè provoca il rapido sviluppo di processi patologici nel corpo umano. Inoltre, molti di essi causano disturbi a livello genetico.

Video: come le radiazioni elettromagnetiche influenzano le persone.
https://www.youtube.com/watch?v=FYWgXyHW93Q

Ciò è dovuto al fatto che il campo elettromagnetico ha un elevato livello di attività biologica, che influisce negativamente sugli organismi viventi. Il fattore di influenza dipende dai seguenti componenti:

• la natura della radiazione prodotta;
• per quanto tempo e con quale intensità continua.

L'effetto delle radiazioni, che sono di natura elettromagnetica, sulla salute umana, dipende direttamente dalla posizione. Può essere locale o generale. In quest'ultimo caso si verifica un'esposizione su larga scala, ad esempio, alle radiazioni prodotte dalle linee elettriche.

Di conseguenza, l'irradiazione locale si riferisce all'esposizione a determinate aree del corpo. Le onde elettromagnetiche emanate da un orologio elettronico o da un telefono cellulare sono un vivido esempio di influenza locale.

Separatamente, è necessario notare l'effetto termico delle radiazioni elettromagnetiche ad alta frequenza sulla materia vivente. L'energia del campo viene convertita in energia termica (a causa della vibrazione delle molecole); questo effetto è alla base del funzionamento degli emettitori di microonde industriali utilizzati per riscaldare varie sostanze; Contrariamente ai benefici nei processi produttivi, gli effetti termici sul corpo umano possono essere dannosi. Dal punto di vista radiobiologico è sconsigliabile stare in prossimità di apparecchiature elettriche “calde”.

È necessario tenere conto del fatto che nella vita di tutti i giorni siamo regolarmente esposti alle radiazioni, e ciò accade non solo al lavoro, ma anche a casa o quando ci muoviamo in città. Nel tempo, l'effetto biologico si accumula e si intensifica. Con l’aumento del rumore elettromagnetico, aumenta il numero di malattie caratteristiche del cervello o del sistema nervoso. Si noti che la radiobiologia è una scienza abbastanza giovane, quindi il danno causato agli organismi viventi dalle radiazioni elettromagnetiche non è stato studiato a fondo.

La figura mostra il livello delle onde elettromagnetiche prodotte dagli elettrodomestici convenzionali.

Si noti che il livello di intensità del campo diminuisce significativamente con la distanza. Cioè, per ridurne l'effetto, è sufficiente allontanarsi dalla fonte ad una certa distanza.

La formula per il calcolo della norma (standardizzazione) della radiazione del campo elettromagnetico è specificata nei relativi GOST e SanPiN.

Protezione dalle radiazioni

Nella produzione, gli schermi assorbenti (protettivi) vengono utilizzati attivamente come mezzo di protezione dalle radiazioni. Sfortunatamente, non è possibile proteggersi dalle radiazioni del campo elettromagnetico utilizzando tali apparecchiature in casa, poiché non sono progettate per questo.

• per ridurre quasi a zero l'impatto delle radiazioni del campo elettromagnetico è necessario allontanarsi dalle linee elettriche, dalle torri radiotelevisive ad una distanza di almeno 25 metri (è necessario tenere conto della potenza della sorgente);
• per i monitor CRT e i televisori questa distanza è molto inferiore: circa 30 cm;
• Gli orologi elettronici non devono essere posizionati vicino al cuscino; la distanza ottimale per loro è superiore a 5 cm;
• Per quanto riguarda radio e cellulari, non è consigliabile avvicinarli a più di 2,5 centimetri.

Si noti che molte persone sanno quanto sia pericoloso stare vicino alle linee elettriche ad alta tensione, ma la maggior parte delle persone non attribuisce importanza ai normali elettrodomestici. Anche se è sufficiente posizionare l'unità di sistema sul pavimento o spostarla più lontano, e proteggerai te stesso e i tuoi cari. Ti consigliamo di farlo, e poi misurare lo sfondo dal computer utilizzando un rilevatore di radiazioni di campo elettromagnetico per verificarne chiaramente la riduzione.

Questo consiglio vale anche per la collocazione del frigorifero; molte persone lo posizionano vicino al tavolo della cucina, cosa pratica, ma poco sicura.

Nessuna tabella può indicare l'esatta distanza di sicurezza da uno specifico apparecchio elettrico, poiché le radiazioni possono variare, sia a seconda del modello dell'apparecchio che del paese di produzione. Al momento non esiste un unico standard internazionale, quindi gli standard nei diversi paesi potrebbero presentare differenze significative.

L'intensità della radiazione può essere determinata con precisione utilizzando un dispositivo speciale: un flussometro. Secondo gli standard adottati in Russia, la dose massima consentita non deve superare 0,2 µT. Si consiglia di effettuare misurazioni nell'appartamento utilizzando il suddetto dispositivo per misurare il grado di radiazione del campo elettromagnetico.

Cerca di ridurre il tempo di esposizione alle radiazioni, ovvero non rimanere a lungo vicino ad apparecchi elettrici in funzione. Ad esempio, non è affatto necessario stare costantemente davanti al fornello elettrico o al forno a microonde durante la cottura. Per quanto riguarda le apparecchiature elettriche, si può notare che caldo non sempre significa sicuro.

Spegnere sempre gli apparecchi elettrici quando non vengono utilizzati. Le persone spesso lasciano accesi vari dispositivi, senza tenere conto del fatto che in questo momento le radiazioni elettromagnetiche emanano dalle apparecchiature elettriche. Spegni il tuo laptop, stampante o altre apparecchiature; non è necessario esporti nuovamente alle radiazioni; ricorda la tua sicurezza.

La scala della radiazione elettromagnetica comprende convenzionalmente sette intervalli:

1. Vibrazioni a bassa frequenza

2. Onde radio

3. Radiazione infrarossa

4. Radiazione visibile

5. Radiazioni ultraviolette

6. Raggi X

7. Radiazioni gamma

Non esiste alcuna differenza fondamentale tra le singole radiazioni. Sono tutte onde elettromagnetiche generate da particelle cariche. Le onde elettromagnetiche vengono infine rilevate dal loro effetto sulle particelle cariche. Nel vuoto, la radiazione di qualsiasi lunghezza d'onda viaggia alla velocità di 300.000 km/s. I confini tra le singole regioni della scala della radiazione sono molto arbitrari.

Le radiazioni di diverse lunghezze d'onda differiscono l'una dall'altra nel metodo di produzione (radiazione dell'antenna, radiazione termica, radiazione durante la decelerazione di elettroni veloci, ecc.) e nei metodi di registrazione.

Tutti i tipi di radiazioni elettromagnetiche elencati vengono generati anche da oggetti spaziali e vengono studiati con successo utilizzando razzi, satelliti terrestri artificiali e veicoli spaziali. Ciò vale soprattutto per i raggi X e le radiazioni gamma, che vengono fortemente assorbite dall’atmosfera.

Quando la lunghezza d'onda diminuisce, le differenze quantitative nelle lunghezze d'onda portano a differenze qualitative significative.

Le radiazioni di diverse lunghezze d'onda differiscono notevolmente l'una dall'altra nel loro assorbimento da parte della materia. Le radiazioni a onde corte (raggi X e soprattutto raggi G) vengono assorbite debolmente. Le sostanze opache alle onde ottiche sono trasparenti a queste radiazioni. Il coefficiente di riflessione delle onde elettromagnetiche dipende anche dalla lunghezza d'onda. Ma la differenza principale tra la radiazione a onda lunga e quella a onda corta è che la radiazione a onda corta presenta proprietà particellari.

Radiazione infrarossa

La radiazione infrarossa è la radiazione elettromagnetica che occupa la regione spettrale tra l'estremità rossa della luce visibile (con lunghezza d'onda λ = 0,74 μm) e la radiazione a microonde (λ ~ 1-2 mm). Questa è una radiazione invisibile con un effetto termico pronunciato.

La radiazione infrarossa fu scoperta nel 1800 dallo scienziato inglese W. Herschel.

Ora l'intera gamma di radiazioni infrarosse è divisa in tre componenti:

regione delle onde corte: λ = 0,74-2,5 µm;

regione dell'onda media: λ = 2,5-50 µm;

regione delle onde lunghe: λ = 50-2000 µm;

Applicazione

I diodi e i fotodiodi IR (infrarossi) sono ampiamente utilizzati nei telecomandi, nei sistemi di automazione, nei sistemi di sicurezza, ecc. Non distraggono l'attenzione umana a causa della loro invisibilità. Gli emettitori a infrarossi vengono utilizzati nell'industria per asciugare le superfici verniciate.

Un effetto collaterale positivo è anche la sterilizzazione dei prodotti alimentari, aumentando la resistenza alla corrosione delle superfici verniciate. Lo svantaggio è l'irregolarità del riscaldamento significativamente maggiore, che in numerosi processi tecnologici è del tutto inaccettabile.

Un'onda elettromagnetica di un certo intervallo di frequenza ha non solo un effetto termico, ma anche biologico sul prodotto e aiuta ad accelerare le trasformazioni biochimiche nei polimeri biologici.

Inoltre, la radiazione infrarossa è ampiamente utilizzata per riscaldare gli spazi interni ed esterni.

Nei dispositivi per la visione notturna: binocoli, occhiali, mirini per armi leggere, foto notturne e videocamere. Qui l'immagine a infrarossi di un oggetto invisibile all'occhio viene convertita in un'immagine visibile.

Le termocamere vengono utilizzate nella costruzione per valutare le proprietà di isolamento termico delle strutture. Con il loro aiuto è possibile determinare le aree di maggiore perdita di calore in una casa in costruzione e trarre conclusioni sulla qualità dei materiali da costruzione e sull'isolamento utilizzato.

Forti radiazioni infrarosse in aree calde possono causare danni agli occhi. È molto pericoloso quando la radiazione non è accompagnata da luce visibile. In tali luoghi è necessario indossare una speciale protezione per gli occhi.

Radiazioni ultraviolette

La radiazione ultravioletta (ultravioletta, UV, UV) è la radiazione elettromagnetica che occupa l'intervallo tra l'estremità viola della radiazione visibile e i raggi X (380 - 10 nm, 7,9 × 1014 - 3 × 1016 Hz). La gamma è convenzionalmente divisa in ultravioletto vicino (380-200 nm) e lontano, o sotto vuoto (200-10 nm), quest'ultimo così chiamato perché viene assorbito intensamente dall'atmosfera ed è studiato solo da dispositivi a vuoto. Questa è una radiazione invisibile con un'elevata attività biologica e chimica.

Il concetto di raggi ultravioletti fu scoperto per la prima volta da un filosofo indiano del XIII secolo. L'atmosfera dell'area da lui descritta conteneva raggi viola che non possono essere visti con l'occhio normale.

Nel 1801, il fisico Johann Wilhelm Ritter scoprì che il cloruro d'argento, che si decompone se esposto alla luce, si decompone più rapidamente se esposto a radiazioni invisibili al di fuori della regione viola dello spettro.

Sorgenti ultraviolette
Sorgenti naturali

La principale fonte di radiazioni ultraviolette sulla Terra è il Sole.

Fonti artificiali

UV OU del tipo “Solarium Artificiale”, che utilizzano UV LL che provocano una formazione di abbronzatura abbastanza rapida.

Le lampade ultraviolette vengono utilizzate per la sterilizzazione (disinfezione) dell'acqua, dell'aria e di varie superfici in tutti gli ambiti dell'attività umana.

La radiazione UV germicida a queste lunghezze d'onda provoca la dimerizzazione della timina nelle molecole di DNA. L'accumulo di tali cambiamenti nel DNA dei microrganismi porta ad un rallentamento del tasso di riproduzione ed estinzione.

Il trattamento ultravioletto dell'acqua, dell'aria e delle superfici non ha un effetto prolungato.

Effetti biologici

Distrugge la retina dell'occhio, provoca ustioni alla pelle e cancro alla pelle.

Proprietà benefiche delle radiazioni UV

Il contatto con la pelle provoca la formazione di un pigmento protettivo: l'abbronzatura.

Promuove la formazione delle vitamine D

Causa la morte dei batteri patogeni

Applicazione della radiazione UV

Utilizzo di inchiostri UV invisibili per proteggere carte bancarie e banconote dalla contraffazione. Sulla carta vengono applicati immagini ed elementi di design invisibili alla luce normale oppure l'intera carta viene fatta brillare ai raggi UV.

Con lo sviluppo della scienza e della tecnologia, furono scoperti vari tipi di radiazioni: onde radio, luce visibile, raggi X, radiazioni gamma. Tutte queste radiazioni sono della stessa natura. Sono onde elettromagnetiche. La varietà delle proprietà di queste radiazioni è dovuta alla loro frequenza (o lunghezza d'onda). Non esiste un confine netto tra i singoli tipi di radiazione; un tipo di radiazione passa dolcemente in un altro. La differenza nelle proprietà diventa evidente solo quando le lunghezze d'onda differiscono di diversi ordini di grandezza.

Per sistematizzare tutti i tipi di radiazioni, è stata compilata una scala unificata delle onde elettromagnetiche:

Scala delle onde elettromagnetiche è una sequenza continua di frequenze (lunghezze d'onda) della radiazione elettromagnetica. La divisione della scala EMW in intervalli è molto arbitraria.

Le onde elettromagnetiche conosciute coprono una vasta gamma di lunghezze d'onda 10 4 a 10 -10 m. Di modalità di ottenimento Si possono distinguere i seguenti intervalli di lunghezze d'onda:

1. Onde a bassa frequenzapiù di 100 km (10 5 m). Sorgente di radiazioni - generatori di corrente alternata

2. Onde radio da 10 5 m a 1 mm. Sorgente di radiazione - circuito oscillatorio aperto (antenna) Le regioni delle onde radio si distinguono:

Onde lunghe LW - più di 10 3 m,

NE media - da 10 3 a 100 m,

HF corto - da 100 m a 10 m,

VHF ultracorto - da 10 m a 1 mm;

3 Radiazione infrarossa (IR) 10 –3 -10 –6 m La regione delle onde radio ultracorte si fonde con la regione dei raggi infrarossi. Il confine tra loro è condizionale ed è determinato dal metodo di produzione: le onde radio ultracorte sono ottenute utilizzando generatori (metodi di radioingegneria) e i raggi infrarossi vengono emessi da corpi riscaldati a seguito di transizioni atomiche da un livello di energia all'altro.

4. Luce visibile 770-390 nm Sorgente di radiazioni - transizioni elettroniche negli atomi. L'ordine dei colori nella parte visibile dello spettro, a partire dalla regione delle lunghezze d'onda lunghe KOZHZGSF. Vengono emessi a seguito delle transizioni atomiche da un livello energetico a un altro.

5 . Radiazioni ultraviolette (UV) da 400 nm a 1 nm. I raggi ultravioletti vengono prodotti utilizzando una scarica luminescente, solitamente in vapori di mercurio. Vengono emessi a seguito delle transizioni atomiche da un livello energetico a un altro.

6 . Raggi X da 1 nm a 0,01 nm. Vengono emessi come risultato delle transizioni atomiche da un livello energetico interno a un altro.

7. Dopo le radiografie arriva la zona raggi gamma (γ)con lunghezze d'onda inferiori a 0,1 nm. Emesso durante le reazioni nucleari.

La regione dei raggi X e dei raggi gamma si sovrappone parzialmente e queste onde possono essere distinte non dalle proprietà, ma dal metodo di produzione: i raggi X emergono in tubi speciali e i raggi gamma vengono emessi durante il decadimento radioattivo dei nuclei di alcuni elementi.

Quando la lunghezza d'onda diminuisce, le differenze quantitative nelle lunghezze d'onda portano a differenze qualitative significative. Le radiazioni di diverse lunghezze d'onda differiscono notevolmente tra loro assorbimento da parte della sostanza. Riflettanza della sostanza le onde elettromagnetiche dipendono anche dalla lunghezza d'onda.

Le onde elettromagnetiche vengono riflesse e rifratte secondo le leggi riflessioni e rifrazioni.

Per le onde elettromagnetiche si possono osservare fenomeni ondulatori - interferenza, diffrazione, polarizzazione, dispersione.

Diapositiva 2

Scala della radiazione elettromagnetica.

La scala delle onde elettromagnetiche si estende dalle onde radio lunghe ai raggi gamma. Le onde elettromagnetiche di varie lunghezze sono convenzionalmente suddivise in intervalli in base a varie caratteristiche (metodo di produzione, metodo di registrazione, natura dell'interazione con la materia).

Diapositiva 3

Diapositiva 4

Radiazioni elettromagnetiche

1. Radiazioni gamma 2. Gamma degli infrarossi 3. Raggi X 4. Radiazioni radio e microonde 5. Gamma del visibile 6. Ultravioletti

Diapositiva 5

Radiazione gamma

Applicazione

Diapositiva 6

Radiazione gamma Uno dei primi posti nel campo della scoperta dei raggi gamma appartiene all'inglese Ernest Rutherford. L'obiettivo di Rutherford non era semplicemente quello di scoprire nuove sostanze emittenti. Voleva scoprire quali fossero i loro raggi. Egli supponeva correttamente che in questi raggi si potessero incontrare particelle cariche. E vengono deviati in un campo magnetico. Nel 1898, Rutherford iniziò la ricerca sulla radiazione dell'uranio, i cui risultati furono pubblicati nel 1899 nell'articolo "Radiazione dell'uranio e conduttività elettrica creata da esso". Rutherford fece passare un forte fascio di raggi di radio tra i poli di un potente magnete. E le sue ipotesi erano giustificate.

Diapositiva 7

La radiazione è stata registrata mediante il suo effetto su una lastra fotografica. Mentre non c'era campo magnetico, sulla lastra apparve una macchia a causa dei raggi di radio che cadevano su di essa. Ma il raggio è passato attraverso un campo magnetico. Ora sembra che sia andato in pezzi. Un raggio deviò a sinistra, l'altro a destra. La deflessione dei raggi nel campo magnetico indicava chiaramente che la radiazione conteneva particelle cariche; Da questa deviazione si poteva giudicare il segno delle particelle. Rutherford chiamò le due componenti della radiazione di sostanze radioattive basandosi sulle prime due lettere dell'alfabeto greco. I raggi alfa () sono la porzione di radiazione che viene deviata come verrebbero deviate le particelle positive. Le particelle negative erano designate con la lettera beta (). E nel 1900 Villar scoprì nella radiazione dell'uranio un altro componente che non deviava nel campo magnetico e aveva la massima capacità di penetrazione: si chiamava raggi gamma (); Queste, come si è scoperto, erano "particelle" di radiazione elettromagnetica - i cosiddetti quanti gamma. Radiazione gamma, radiazione elettromagnetica a onde corte. Nella scala delle onde elettromagnetiche, confina con la radiazione a raggi X duri, occupando l'intera gamma di frequenze >3*1020 Hz, che corrisponde alle lunghezze d'onda 

Diapositiva 8

La radiazione gamma si verifica durante il decadimento dei nuclei radioattivi, delle particelle elementari, durante l'annichilazione delle coppie particella-antiparticella, nonché durante il passaggio di particelle cariche veloci attraverso la materia. La radiazione gamma che accompagna il decadimento dei nuclei radioattivi viene emessa durante le transizioni nucleari da a stato energetico più eccitato ad uno meno eccitato o a quello principale. L'emissione di un quanto gamma da parte di un nucleo non comporta una variazione del numero atomico o del numero di massa, a differenza di altri tipi di trasformazioni radioattive. La larghezza delle linee di radiazione gamma è solitamente estremamente piccola (~10-2 eV). Poiché la distanza tra i livelli è molte volte maggiore della larghezza delle linee, lo spettro della radiazione gamma è allineato, cioè è costituito da un numero di linee discrete. Lo studio degli spettri delle radiazioni gamma consente di stabilire le energie degli stati eccitati dei nuclei.

Diapositiva 9

La fonte della radiazione gamma è un cambiamento nello stato energetico del nucleo atomico, così come l'accelerazione delle particelle caricate liberamente durante il decadimento di alcune particelle elementari. Pertanto, il decadimento di un mesone p° a riposo produce radiazione gamma con un'energia di ~70 MeV. Anche la radiazione gamma proveniente dal decadimento delle particelle elementari forma uno spettro a righe. Tuttavia, le particelle elementari in fase di decadimento spesso si muovono a velocità paragonabili a quella della luce. Di conseguenza, si verifica un allargamento della linea Doppler e lo spettro delle radiazioni gamma diventa sfocato in un ampio intervallo di energia. La radiazione gamma, prodotta quando particelle cariche velocemente attraversano la materia, è causata dalla loro decelerazione nel campo di Coulomb dei nuclei atomici della materia. La radiazione gamma di Bremsstrahlung, come i raggi X di bremsstrahlung, è caratterizzata da uno spettro continuo, il cui limite superiore coincide con l'energia di una particella carica, ad esempio un elettrone. Nello spazio interstellare, la radiazione gamma può derivare dalla collisione di quanti di radiazione elettromagnetica a onde lunghe più morbide, come la luce, con gli elettroni accelerati dai campi magnetici degli oggetti spaziali. In questo caso, l'elettrone veloce cede la sua energia alla radiazione elettromagnetica e la luce visibile si trasforma in radiazione gamma più dura. Un fenomeno simile può verificarsi in condizioni terrestri quando gli elettroni ad alta energia prodotti negli acceleratori si scontrano con i fotoni della luce visibile in intensi fasci di luce creati dai laser. L'elettrone trasferisce energia a un fotone luminoso, che si trasforma in un quanto gamma. In pratica è possibile convertire singoli fotoni di luce in quanti di raggi gamma ad alta energia.

Diapositiva 10

La radiazione gamma ha un'elevata capacità di penetrazione, ovvero può penetrare grandi spessori di materia senza attenuazioni apprezzabili. Passa attraverso uno strato di cemento spesso un metro e uno strato di piombo spesso diversi centimetri.

Diapositiva 11

I principali processi che si verificano durante l'interazione della radiazione gamma con la materia: assorbimento fotoelettrico (effetto fotoelettrico), diffusione Compton (effetto Compton) e formazione di coppie elettrone-positrone. Durante l'effetto fotoelettrico, un quanto gamma viene assorbito da uno degli elettroni dell'atomo e l'energia del quanto gamma viene convertita, meno l'energia di legame dell'elettrone nell'atomo, nell'energia cinetica dell'elettrone che vola fuori dall'atomo. l'atomo. La probabilità di un effetto fotoelettrico è direttamente proporzionale alla 5a potenza del numero atomico dell'elemento e inversamente proporzionale alla 3a potenza dell'energia della radiazione gamma. Con l'effetto Compton un quanto gamma viene disperso su uno degli elettroni debolmente legati nell'atomo A differenza dell'effetto fotoelettrico, con l'effetto Compton il quanto gamma non scompare, ma cambia solo l'energia (lunghezza d'onda) e la direzione di propagazione. Come risultato dell'effetto Compton, un fascio stretto di raggi gamma diventa più ampio e la radiazione stessa diventa più morbida (lunghezza d'onda lunga). L'intensità dello scattering Compton è proporzionale al numero di elettroni in 1 cm3 di una sostanza, e quindi la probabilità di questo processo è proporzionale al numero atomico della sostanza. L'effetto Compton diventa evidente nelle sostanze con un basso numero atomico e con energie di radiazione gamma che superano l'energia di legame degli elettroni negli atomi. Se l'energia quantica gamma supera 1,02 MeV, diventa possibile la formazione di coppie elettrone-positrone nel campo elettrico dei nuclei. . La probabilità di formazione della coppia è proporzionale al quadrato del numero atomico e aumenta con hv. Pertanto, a hv ~ 10, il processo principale in qualsiasi sostanza è la formazione di coppie. Il processo inverso di annichilazione di una coppia elettrone-positrone è una fonte di radiazioni gamma. Quasi tutta la radiazione  che arriva sulla Terra dallo spazio viene assorbita dall'atmosfera terrestre. Ciò rende possibile l’esistenza della vita organica sulla Terra. -La radiazione si verifica quando un'arma nucleare esplode a causa del decadimento radioattivo dei nuclei.

Diapositiva 12

Le radiazioni gamma vengono utilizzate nella tecnologia, ad esempio, per rilevare difetti nelle parti metalliche: rilevamento dei difetti gamma. Nella chimica delle radiazioni, le radiazioni gamma vengono utilizzate per avviare trasformazioni chimiche, come i processi di polimerizzazione. Le radiazioni gamma vengono utilizzate nell'industria alimentare per sterilizzare gli alimenti. Le principali fonti di radiazioni gamma sono gli isotopi radioattivi naturali e artificiali, nonché gli acceleratori di elettroni. L'effetto delle radiazioni gamma sul corpo è simile all'effetto di altri tipi di radiazioni ionizzanti. Le radiazioni gamma possono causare danni da radiazioni al corpo, inclusa la morte. La natura dell'influenza della radiazione gamma dipende dall'energia dei γ-quanti e dalle caratteristiche spaziali dell'irradiazione, ad esempio esterna o interna. Le radiazioni gamma vengono utilizzate in medicina per curare i tumori, per sterilizzare locali, attrezzature e farmaci. La radiazione gamma viene utilizzata anche per ottenere mutazioni con successiva selezione di forme economicamente utili. È così che vengono allevate varietà altamente produttive di microrganismi (ad esempio, per ottenere antibiotici) e piante.

Diapositiva 13

Gamma degli infrarossi

Origine e applicazione terrestre

Diapositiva 14

William Herschel notò per primo che dietro il bordo rosso dello spettro del Sole derivato dal prisma c'era una radiazione invisibile che faceva riscaldare il termometro. Questa radiazione venne successivamente chiamata termica o infrarossa.

La radiazione nel vicino infrarosso è molto simile alla luce visibile e viene rilevata dagli stessi strumenti. Il medio e il lontano IR utilizzano i bolometri per rilevare i cambiamenti. L'intero pianeta Terra e tutti gli oggetti su di esso, compreso il ghiaccio, brillano nella gamma dell'IR medio. Per questo motivo, la Terra non viene surriscaldata dal calore solare. Ma non tutta la radiazione infrarossa attraversa l’atmosfera. Ci sono solo poche finestre di trasparenza; il resto della radiazione viene assorbito dall’anidride carbonica, dal vapore acqueo, dal metano, dall’ozono e da altri gas serra che impediscono alla Terra di raffreddarsi rapidamente. A causa dell'assorbimento atmosferico e della radiazione termica degli oggetti, i telescopi nel medio e nel lontano IR vengono portati nello spazio e raffreddati alla temperatura dell'azoto liquido o addirittura dell'elio.

Diapositiva 15

Fonti Nell'infrarosso, il telescopio Hubble può vedere più galassie che stelle -

Un frammento di uno dei cosiddetti Hubble Deep Fields. Nel 1995, un telescopio spaziale raccolse per 10 giorni la luce proveniente da una parte del cielo. Ciò ha permesso di vedere galassie estremamente deboli fino a 13 miliardi di anni luce di distanza (meno di un miliardo di anni dal Big Bang). La luce visibile proveniente da oggetti così distanti subisce un significativo spostamento verso il rosso e diventa infrarossa. Le osservazioni sono state effettuate in una regione lontana dal piano galattico, dove sono visibili relativamente poche stelle. Pertanto, la maggior parte degli oggetti registrati sono galassie a diversi stadi di evoluzione.

Diapositiva 16

Galassia Sombrero nell'infrarosso

La gigantesca galassia a spirale, denominata anche M104, si trova in un ammasso di galassie nella costellazione della Vergine ed è visibile a noi quasi di taglio. Ha un enorme rigonfiamento centrale (un ispessimento sferico al centro della galassia) e contiene circa 800 miliardi di stelle, 2-3 volte di più della Via Lattea. Al centro della galassia c'è un buco nero supermassiccio con una massa di circa un miliardo di masse solari. Ciò è determinato dalla velocità di movimento delle stelle vicino al centro della galassia. Nell'infrarosso, nella galassia è chiaramente visibile un anello di gas e polvere, in cui nascono attivamente le stelle.

Diapositiva 17

Nebulose e nubi di polvere vicino al centro della Galassia nella gamma IR