Самая большая длина волны у какого излучения

Самая большая длина волны у какого излучения

Гамма-излучение (γ-излучение) – электромагнитное излучение, принадлежащее наиболее высокочастотной (коротковолновой) части спектра электромагнитных волн. Приведем классификацию электромагнитных волн:

Название	Длина волны, м	Частота, Гц
радиоволны	3·10 5 — 3	10 3 — 10 8
микроволны	3 — 3·10 -3	10 8 — 10 11
инфракрасное излучение	3·10 -3 — 8·10 -7	10 11 — 4 . 10 14
видимый свет	8·10 -7 — 4·10 -7	4·10 14 — 8·10 14
ультрафиолетовое излучение	4·10 -7 — 3·10 -9	8·10 14 — 10 17
рентгеновское излучение	3·10 -9 — 10 -10	10 17 — 3·10 18
гамма-излучение	< 10 -10	> 3·10 18

На шкале электромагнитных волн гамма-излучение соседствует с рентгеновскими лучами, но имеет более короткую длину волны. Первоначально термин “гамма-излучение” относился к тому типу излучения радиоактивных ядер, который не отклонялся при прохождении через магнитное поле, в отличие от α- и β-излучений.
Условно верхней границей длин волн гамма-излучения, отделяющей его от рентгеновского излучения, можно считать величину 10 -10 м. При столь малых длинах волн первостепенное значение имеют корпускулярные свойства излучения. Гамма-излучение представляет собой поток частиц — гамма-квантов или фотонов, с энергиями Е = hν (h – постоянная Планка, равная 4.14·10 -15 эВ . сек, ν – частота электромагнитных колебаний). Фотоны с энергиями Е > 10 кэВ относят к гамма-квантам. Между длиной волны λ гамма-излучения и его частотой ν существует то же соотношение, что и для других типов электромагнитных волн:

ν·λ = с (с – скорость света).

Частота гамма-излучения (> 3·10 18 Гц) отвечает скоростям электромагнитных процессов, протекающих внутри атомных ядер и с участием элементарных частиц. Поэтому источниками гамма-излучения могут быть атомные ядра и частицы, а также ядерные реакции и реакции между частицами, в частности аннигиляция пар частица-античастица. И наоборот, гамма-излучение может поглощаться атомными ядрами и способно вызывать превращения частиц. Изучение спектров ядерного гамма-излучения и гамма-излучения, возникающего в процессах взаимодействия частиц, дает важную информацию о структуре этих микрообъектов.
Гамма-излучение может также возникать при торможении быстрых заряженных частиц в среде (тормозное гамма-излучение) или при их движении в сильных магнитных полях (синхротронное излучение).
Источниками гамма-излучения являются также процессы в космическом пространстве. Космические гамма-лучи приходят от пульсаров, радиогалактик, квазаров, сверхновых звёзд.
Гамма-излучение ядер испускается при переходах ядра из состояния с большей энергией в состояние с меньшей энергией, и энергия испускаемого гамма-кванта с точностью до незначительной энергии отдачи ядра равна разности энергий этих состояний (уровней) ядра. Энергия ядерного гамма-излучения обычно лежит в интервале от нескольких кэВ до нескольких МэВ и спектр этого излучения линейчатый, т. е. состоит из ряда дискретных линий. Изучение спектров ядерного гамма-излучения позволяет определить энергии состояний (уровней) ядра.
При распадах частиц и реакциях с их участием обычно испускаются гамма-кванты с бoльшими энергиями — десятки-сотни МэВ.
Гамма-излучение, образующееся при прохождении быстрых заряженных частиц через вещество, вызывается их торможением в кулоновском поле ядер вещества. Тормозное гамма-излучение имеет сплошной, спадающий с ростом энергии спектр, верхняя граница которого совпадает с кинетической энергией заряженной частицы. На ускорителях заряженных частиц получают тормозное гамма-излучение с энергиями до нескольких десятков ГэВ и более.
Гамма-излучение можно получить при соударении электронов большой энергии от ускорителей с интенсивными пучками видимого света, создаваемых лазерами. При этом электрон передает свою энергию световому фотону, который превращается в гамма-квант. Аналогичное явление может иметь место и в космическом пространстве в результате соударений фотонов с большой длиной волны с быстрыми электронами, ускоренными электромагнитными полями космических объектов.
Гамма-излучение обладает большой проникающей способностью, т. е. может проходить сквозь большие толщи вещества. Интенсивность узкого пучка моноэнергетических гамма-квантов падает экспоненциально с ростом проходимого им в веществе расстояния. Основные процессы взаимодействия гамма-излучения с веществом — фотоэлектрическое поглощение (фотоэффект), комптоновское рассеяние (комптон-эффект) и образование пар электрон-позитрон. При фотоэффекте гамма-квант выбивает из атома один из его электронов, а сам исчезает. При комптон-эффекте гамма-квант рассеивается на одном из слабо связанных с атомом или свободных электронов вещества. Если энергия гамма-кванта превышает 1.02 МэВ, то возможно его превращение в электрическом поле ядер в пару электрон-позитрон (процесс обратный аннигиляции).

Рис. Зависимость полного коэффициента поглощения гамма-излучения в свинце и алюминии от энергии (сплошные линии). Поглощение за счёт фотоэффекта в алюминии пренебрежимо мало при рассматриваемых энергиях. Пунктирные линии − отдельные вклады, вносимые в полный коэффициент поглощения фотоэффектом, комптоновским рассеянием, рождением пар для свинца.

Гамма-излучение используется в технике (напр., дефектоскопия), радиационной химии (для инициирования химических превращений, напр., при полимеризации), сельском хозяйстве и пищевой промышленности (мутации для генерации хозяйственно-полезных форм, стерилизация продуктов), в медицине (стерилизация помещений, предметов, лучевая терапия) и др.

3. Шкала электромагнитных волн

Электромагнитные волны различной частоты пронизывают всё пространство вокруг нас. Сейчас они разделены на диапазоны, границы которых условны и имеют общие частоты. Шкала электромагнитных волн демонстрирует распределение электромагнитных волн на диапазоны.

Рисунок \(1\). Шкала электромагнитных волн
\(1\) — радиоволны;
\(2\) — рентгеновское излучение;
\(3\) — гамма-излучение.

В зависимости от частоты электромагнитные волны имеют свою скорость распространения, проникающую способность, цветность, видимость, по-разному действуют на живые организмы.

Радиоволны используются для осуществления радиосвязи, радиолокации, телепередач, космической связи.

Инфракрасное (тепловое) излучение — имеет большое значение для жизни человека, животных, растений, которые могут осуществлять свою деятельность только в определённом интервале температур.

Видимое излучение — видимый свет, который даёт возможность ориентироваться живым организмам в пространстве, видеть окружающие предметы, участвует в реакции фотосинтеза зелёных насаждений, обеспечивающей образование кислорода, обязательного для дыхания.

Ультрафиолетовое излучение — электромагнитное излучение длиной волны в интервале от \(10\) до \(400\) нм и частотой от \(7,5⋅10^<14>\) до \(3⋅10^\) Гц.

Основной источник УФ-излучения — Солнце. Защитой от ультрафиолета является озоновый слой в атмосфере Земли. В больших дозах вызывает ожог кожи, глаз и раковые заболевания кожи, мутации и старение.

Искусственные источники:

• УФ-лампы с содержанием ртути;
• ртутно-кварцевые лампы;
• люминесцентные лампы дневного света;
• эксилампы;
• светодиоды;
• газовые разряды при электрической сварке;
• аргоновый, азотный, эксимерный лазеры.

УФ-лампы применяют в процессах:

• обеззараживания инструментов, поверхностей, воды и воздуха;
• лечения гнойных воспалений;
• облучения зубных пломб;
• сушки красок и лаков;
• выявления старения лаковой плёнки в реставрации;
• проверки подлинности денежных купюр и документов.

Рентгеновское излучение — электромагнитное излучение длиной волны в интервале от \(10^2\) до \(10^<-3>\) нм и частотой от \(2⋅10^\) до \(6⋅10^\) Гц.

Источником рентгеновского излучения являются рентгеновские трубки.
Применение рентгеновского излучения в медицине, в промышленности, в науке:

• рентгенография;
• дозиметрия;
• выявление дефектов в изделиях;
• рентгеноструктурный анализ (химия, биология);
• электронные микроскопы
• рентгенотелевизионные интроскопы в аэропортах;
• криптография.

Большие дозы и частые обследования приводят к серьёзным заболеваниям.

Гамма-излучение образуется при ядерных реакциях, обладает большой проникающей способностью, оказывает губительное действие на человека. Гамма-излучение, поступающее из космоса (ядерные реакции в недрах Солнца и звёзд), поглощается атмосферой Земли, благодаря чему сохраняется жизнь на Земле.

Проникающая способность радиоволн

Для здоровья человека наиболее опасны ионизирующие виды излучения. Проходя через ткань, ионизирующее излучение переносит энергию и ионизирует атомы в молекулах, которые играют важную биологическую роль. Поэтому облучение любыми видами ионизирующего излучения может так или иначе влиять на здоровье.

Высокая проникающая способность рентгеновского и гамма (ионизирующего) излучения объясняется очень малой длиной волны (меньше размера молекулы) и высокой энергией фотона.

Источниками не ионизирующего излучения являются: мобильные телефоны, радиопередающие антенны, радиотелефоны системы DECT, сетевые беспроводные устройства, Bluetooth-устройства, Wi-Fi и WiMAX, сканеры тела, бытовые электроприборы и многие другие устройства, без которых мы уже не представляем свою жизнь.

СВЧ-излучение (от 300 МГц до 300 ГГц (в радиолокации от 1 до 100 ГГц)) не является ионизирующей радиацией (то есть не выбивает электроны из атомов, и уж тем более не разбивает ядра элементов), и единственный эффект, который микроволны оказывают на человека — это обычное нагревание (за счет взаимодействия переменного электрического поля с дипольным моментом молекул воды), интенсивность которого зависит от мощности источника излучения и времени воздействия. Например, обычная микроволновая печь имеет небольшие размеры, малое расстояние до еды на разогрев которой требуется мощность магнетрона в 800 Вт. Излучаемая частота магнетронов для всех печей составляет ровно 2,45 ГГц (длина волны λ =122 мм). При этом волны проникают в подогреваемую еду не глубже чем на 2-3 см. Микроволны проникают во все материалы, за исключением металлов.

Радиолокационные датчики «Аркен» и «Аркен Кросс» работают на частоте v = 24 ГГц, длина волны λ = 12,5 мм, что меньше, чем у микроволновки, и поэтому проникающая способность выше, но расстояние до объектов значительно больше (3-76 метров) и мощность излучателя составляет ~64 мВт, что ничтожно мало по сравнению с микроволновой печью.

Вредны ли радиолокационные датчики?

Это спекулятивная постановка вопроса. Автомобили тоже вредны. Но есть такая вещь, как нормативы, по которым регулируются их выхлопы — содержание СО, окиси азота и т.д. То же самое с любыми передатчиками. Есть нормы, установленные законом: при каком излучении могут работать в определенной зоне люди, при каком они могут там жить. В наш век мы не можем отказаться ни от автомобилей, ни от использования радиоволн — телевидения, радио, мобильной связи и т.д. Так что постановку вопроса следует изменить: могут ли гражданские лица оказаться в той зоне действия радиолокационного датчика, где мощность излучения выше, чем допустимая по санитарным нормам?

Длины световых волн

Свет играет важную роль в фотографии. Привычный всем солнечный свет имеет достаточно сложный спектральный состав.

Спектральный состав видимой части солнечного света характеризуется наличием монохроматических излучений, длина волны которых находится в пределах 400-720 нм, по другим данным 380-780 нм.

Иными словами солнечный свет может быть разложен на монохроматические составляющие. В тоже время монохроматические (или одноцветные) составляющие дневного света не могут быть выделены однозначно, а, ввиду непрерывности спектра, плавно переходят от одного цвета в другой.

Считается, что определённые цвета находятся в определённых пределах длин волн. Это иллюстрирует Таблица 1.

Длины световых волн

Название цвета

Длина волны, нм

Для фотографов представляет определённый интерес распределение длин волн по зонам спектра.

Всего выделяют три зоны спектра: Синюю (Blue), Зелёную (Green) и Красную (Red).

По первым буквам английских слов Red (красный), Green (зелёный), Blue (синий) получила название система представления цвета – RGB.

В RGB-системе работает множество устройств, связанных графической информацией, например, цифровые фотокамеры, дисплеи и т.п.

Длины волн монохроматических излучений, распределённых по зонам спектра, представлены в Таблице 2.

При работе с таблицами важно учесть непрерывный характер спектра. Именно непрерывный характер спектра приводит к расхождению, как ширины спектра видимого излучения, так и положение границ спектральных цветов.

Длины волн монохроматических излучений, распределённых по зонам спектра

Обозначение

Зона видимого спектра

Спектральные цвета

Длина волны, нм

Длина волны, нм

Сине-фиолетовый
Синий
Сине-зелёный

400-430
430-480
480-500

380-440
440-485
485-500

Зелёный
Жёлто-зелёный
Жёлтый

500-540
540-560
560-580

500-540
540-565
565-590

Что касается монохроматических цветов, то разные исследователи выделяют разное их количество! Принято считать от шести до восьми различных цветов спектра.

Шесть цветов спектра

Монохроматические цвета спектра

Длина волны, нм

При выделении семи цветов спектра предлагается из диапазона синего 436-495 нм см.Таблицу 3 выделить две составляющие, одна из которых имеет синий (440-485 нм), другая – голубой (485-500 нм) цвет.

Семь цветов спектра

Монохроматические цвета спектра

Длина волны, нм

Синий (синий при 6 цветах спектра)

Голубой (синий при 6 цветах спектра)