Mitä säteily on fysiikassa? Määritelmä, ominaisuudet, säteilyn soveltaminen fysiikassa. Mikä on fysiikan lämpösäteily

Puhutaan nyt siitä, mitä säteilyä fysiikassa on. Puhumme sähköisten siirtymien luonteesta ja anna sähkömagneettinen asteikko.

Jumaluus ja Atom

Aineen rakenne on tullut tutkijoiden kiinnostuksen kohteeksiyli kaksituhatta vuotta sitten. Muinaiset kreikkalaiset filosofit kysyivät, miten ilma eroaa tulesta ja maapallon vedestä, miksi marmori on valkoinen ja hiili on musta. He loivat monimutkaisia ​​komponentteja, jotka kumoutuivat tai tukivat toisiaan. Ja kaikkein käsittämättömimpiä ilmiöitä, kuten esimerkiksi salamanisku tai auringonnousu, joka johtuu jumalien toiminnasta.

Kerran, monta vuotta katsellen temppelin askeleita,yksi tiedemies huomautti: jokainen jalka, joka seisoo kalliolla, kuljettaa pienen partikkelin aineesta. Ajan myötä marmori muuttui muotoaan, vinoon keskellä. Tämän tutkijan nimi on Leucippus, ja hän kutsui pienimpiä hiukkasia olevia atomia, jotka ovat jakamattomia. Tästä alkoi selvittää, mitä säteilyä fysiikassa on.

Pääsiäinen ja kevyt

Sitten tuli pimeät ajat, tiede hylättiin. Kaikki ne, jotka yrittivät tutkia luonnon voimia, kutsuttiin noidiksi ja velhoiksi. Mutta kumma kyllä, se oli uskonto, joka sai sysäyksen tieteellisen kehityksen jatkumiselle. Tutkimus siitä, mitä tällainen fysiikan säteily alkoi tähtitieteellä.

Pääsiäisen juhla-aika laskettiin niinä päivinäaina eri tavoin. Monipuolinen suhde nystyrnidin, 26 päivän lunarisyklin ja 7 päivän viikon aikana ei sallinut pääsiäisen juhlaa varten päivämäärätyylin luomista yli pari vuotta. Kirkon oli kuitenkin suunniteltava kaiken etukäteen. Siksi paavi Leo X tilasi tarkempien taulukoiden valmistelun. Tämä edellytti tarkkaa havainnointia kuun, tähtien ja auringon liikkeistä. Ja lopulta Nicholas Copernicus ymmärsi: Maa ei ole tasainen eikä maailmankaikkeuden keskus. Planeetta on pallo, joka pyörii auringon ympäri. Ja kuu on pallo maan päällä. Tietenkin voimme kysyä: "Mikä tämä kaikki liittyy siihen, että tällainen säteily on fysiikassa?" Nyt avaamme sen.

Soikea ja palkki

Myöhemmin Kepler täydensi Copernican järjestelmää,että planeetat liikkuvat soikeilla pyörillä, ja liike on epätasainen. Mutta se oli ensimmäinen askel, joka innoitti ihmiskunnan kiinnostuksen tähtitieteeseen. Ja kysymyksiä oli myös lähellä: "Mikä on tähti?", "Miksi ihmiset näkevät sen säteet?" Ja "Mikä on yksi tähti erilainen kuin toinen?". Mutta ensin sinun täytyy mennä valtavista esineistä pieniin. Ja sitten tulemme säteilyyn, fysiikan käsitteeseen.

Atomi ja rusinat

Yhdeksännentoista vuosisadan lopulla,tieto pienimpien aine - atomien kemiallisista yksiköistä. Tunnettiin, että ne ovat sähköisesti neutraaleja, mutta sisältävät sekä positiivisesti että negatiivisesti varautuneita elementtejä.

Oletukset esittävät paljon: ja että positiiviset varaukset jaetaan negatiivisella kentällä, kuten rusinoita leipää, ja että atomi on pudotus heterogeenisesti varautuneista nestemäisistä osista. Mutta kaikki selvitti Rutherfordin kokemukset. Hän osoitti, että atomin keskellä on positiivinen raskas ydin, ja sen ympärillä on valoa negatiiviset elektronit. Ja kuoren konfiguraatio kullekin atomille on erilainen. Tässä on myös sähköisen siirtymisen fysiikan säteilyn ominaisuudet.

Boroni ja kiertorata

Kun tutkijat havaitsivat, että valo on negatiivinenatomin osat ovat elektronit, toinen kysymys syntyi - miksi ne eivät kuulu ydinosaan. Loppujen lopuksi Maxwellin teorian mukaan kaikki liikkuvat varaukset aiheuttavat sen vuoksi energiaa. Mutta atomit olisivat olleet yhtä suuria kuin maailmankaikkeus, ja he eivät aio tuhota. Bor tuli pelastamiseen. Hän oletti, että elektronit ovat joissakin stationaarisissa kiertoradoissa atomien ytimen ympärillä, ja niitä voidaan sijoittaa vain niihin. Elektronin siirtyminen kiertoradan välillä tapahtuu jerkillä, jolla on absorptio tai energianlähde. Tämä energia voi olla esimerkiksi valon kvantti. Itse asiassa olemme nyt selittäneet säteilyn määritelmän elementtihiukkasten fysiikasta.

Vety ja valokuvaus

Aluksi valokuvaus tekniikka keksittiinkaupallisena hankkeena. Ihmiset halusivat pysyä vuosisatojen ajan, mutta jokaisella ei ollut varaa tilata muotokuva taiteilijalta. Ja valokuvat olivat halpoja eivätkä vaadi tällaisia ​​suuria investointeja. Sitten lasi ja hopeanitraatti tekivät asepalveluksen palveluun. Ja sitten tiede alkoi hyödyntää valoherkkiä materiaaleja.

Ensinnäkin spektrit valokuvataan. On tunnettu jo pitkään, että kuuma vety päästää betonirajoja. Niiden välinen etäisyys oli tietyn lain alainen. Mutta tässä heliumin spektri oli monimutkaisempi: se sisälsi samat linjat kuin vety ja yksi vielä. Toinen sarja ei enää noudattanut ensimmäiseen sarjaan perustuvaa lakia. Tässä tuli Bohrin teorian apu.

Kävi ilmi, että vetyatomin elektroni on yksi ja se voi siirtyä kaikista korkeammista viritetyistä orbiteistä yhteen alempaan. Tämä oli ensimmäinen rivien sarja. Vaikeammat atomit ovat monimutkaisempia.

Objektiivi, ritilä, spektri

Näin ollen säteilyn käyttö fysiikassa alkoi. Spektrinen analyysi on yksi tehokkaimmista ja luotettavimmista menetelmistä aineen koostumuksen, määrän ja rakenteen määrittämiseksi.

1. Sähköinen päästöspektri kertoo siitäsisältyy objektiin ja mikä on tämän tai kyseisen komponentin prosenttiosuus. Tätä menetelmää käytetään ehdottomasti kaikilla tieteenaloilla: biologiasta ja lääketieteestä kvanttifysiikkaan.
2. Absorptiospektri kertoo mitä ioneja ja millaisia ​​kantoja on kiinteän ristikon sisällä.
3. Kiertospektri osoittaa, kuinka pitkälle atomien sisällä olevat molekyylit ovat, kuinka monta ja mitä linkkejä on läsnä jokaiselle elementille.

Ja sähkömagneettisen säteilyn soveltamisalueita, eikä harkita:

• radioaallot tutkivat hyvin kaukaisten esineiden rakennetta ja planeettojen syvyyttä;
• lämpösäteily kertoo prosessien energiasta;
• Näkyvä valo kertoo mihin suuntaan kirkkaimmat tähdet sijaitsevat;
• Ultraviolettisäteilyt tekevät selväksi, että suuren energian vuorovaikutus tapahtuu;
• Röntgenspektri itsessään antaa ihmisille mahdollisuudentutkimaan aineen rakennetta (mukaan lukien ihmisen kehossa), ja läsnäolo näiden säteiden avaruusalusten tiedossa tutkijat että painopiste kaukoputken neutronitähtiä, supernova räjähdys tai musta aukko.

Ehdottomasti musta runko

Mutta on erityinen osa, joka tutkii, mikä onlämpösäteily fysiikassa. Toisin kuin atomi, lämpöherkkä valo on jatkuvaa spektriä. Ja paras laskentamalli on ehdottoman mustaa. Tämä on objekti, joka "saalii" kaiken valon, joka osuu siihen, mutta ei vapauta sitä. Ironista kyllä, täysin mustaa kehoa säteilee ja suurin aallonpituus riippuu mallin lämpötilasta. Klassisessa fysiikassa lämpösäteily tuotti ultraviolettisäteilyn paradoksi. Kävi ilmi, että minkä tahansa kuumennetun joudun oli säteilytettävä enemmän ja enemmän energiaa, kunnes ultraviolettisäteilyalueella sen energia ei tuhoaisisi maailmankaikkeutta.

Max Planck pystyi ratkaisemaan paradoksi. Säteilykaavassa hän otti käyttöön uuden määrän, kvantti. Ilman hänen erityistä fyysistä merkitystään hän avasi koko maailman. Nyt määrien kvantisointi on modernin tieteen perustana. Tutkijat ymmärtävät, että kentät ja ilmiöt ovat jakamattomia elementtejä, kvantteja. Tämä johti perusteellisempiin aineen tutkimuksiin. Esimerkiksi nykymaailma kuuluu puolijohteisiin. Aikaisemmin kaikki oli yksinkertaista: metalli johtaa nykyisiä, muita aineita - dielektrisiä aineita. Ja aineet, kuten pii ja germanium (vain puolijohteet) käyttäytyvät käsittämättömän sähkön suhteen. Opiskelemaan omien ominaisuuksien hallintaa, oli tarpeen luoda koko teoria ja laskea kaikki p-n-siirtymien mahdollisuudet.