Шкала электромагнитных излучений
ШКАЛА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Мы знаем, что длина электромагнитных волн бывает самой различной: от
значений порядка 103 м (радиоволны) до 10-8 см (рентгеновские лучи). Свет
составляет ничтожную часть широкого спектра электромагнитных волн. Тем не
менее именно при изучении этой малой части спектра были открыты другие
излучения с необычными свойствами.
Принципиального различия между отдельными излучениями нет. Все они
представляют собой электромагнитные волны, порождаемые ускоренно
движущимися заряженными частицами. Обнаруживаются электромагнитные волны в
конечном счете по их действию на заряженные частицы. В вакууме излучение
любой длины волны распространяются со скоростью 300000 км/с. Границы между
отдельными областями шкалы излучений весьма условны.
Излучения различной длины волны отличаются друг от друга по способу их
получения (излучение антенны, тепловое излучение, излучение при торможении
быстрых электронов и др.) и методам регистрации.
Все перечисленные виды электромагнитного излучения порождаются также
космическими объектами и успешно исследуются с помощью ракет, искусственных
спутников Земли и космических кораблей. В первую очередь это относится к
рентгеновскому и гамма-излучениям, сильно поглощаемым атмосферой.
По мере уменьшения длины волны количественные различия в длинах волн
приводят к существенным качественным различиям.
Излучения различной длины волны очень сильно отличаются друг от друга
по поглощению их веществом. Коротковолновые излучения (рентгеновское и
особенно g-лучи) поглощаются слабо. Непрозрачные для волн оптического
диапазона вещества прозрачны для этих излучений. Коэффициент отражения
электромагнитных волн также зависит от длины волн. Но главное различие
между длинноволновым и коротковолновым излучениями в том, что
коротковолновое излучение обнаруживает свойства частиц.
Радиоволны
n= 105—1011 Гц, l»10-3—103 м.
Получают с помощью колебательных контуров и макроскопических вибраторов.
Свойства: Радиоволны различных частот и с различными длинами волн по-
разному поглощаются и отражаются средами, проявляют свойства дифракции и
интерференции.
Применение: Радиосвязь, телевидение, радиолокация.
Инфракрасное излучение (тепловое)
n=3*1011—4*1014 Гц, l=8*10-7—2*10-3 м.
Излучается атомами и молекулами вещества. Инфракрасное излучение дают все
тела при любой температуре. Человек излучает электромагнитные волны l»9*10-
6 м.
Свойства:
1. Проходит через некоторые непрозрачные тела, также сквозь дождь,
дымку, снег.
2. Производит химическое действие на фотопластинки.
3. Поглощаясь веществом, нагревает его.
4. Вызывает внутренний фотоэффект у германия.
5. Невидимо.
6. Способно к явлениям интерференции и дифракции.
Регистрируют тепловыми методами, фотоэлектрическими и фотографическими.
Применение: Получают изображения предметов в темноте, приборах ночного
видения (ночные бинокли), тумане. Используют в криминалистике, в
физиотерапии, в промышленности для сушки окрашенных изделий, стен зданий,
древесины, фруктов.
Видимое излучение
Часть электромагнитного излучения, воспринимаемая глазом (от красного до
фиолетового):
n=4*1014—8*1014 Гц, l=8*10-7—4*10-7 м.
Свойства: Отражается, преломляется, воздействует на глаз, способно к
явлениям дисперсии, интерференции, дифракции.
Ультрафиолетовое излучение
n=8*1014—3*1015 Гц, l=10-8—4*10-7 м (меньше, чем у фиолетового света).
Источники: газоразрядные лампы с трубками из кварца (кварцевые лампы).
Излучается всеми твердыми телами, у которых t>1000оС, а также
светящимися парами ртути.
Свойства: Высокая химическая активность (разложение хлорида серебра,
свечение кристаллов сульфида цинка), невидимо, большая проникающая
способность, убивает микроорганизмы, в небольших дозах благотворно влияет
на организм человека (загар), но в больших дозах оказывает отрицательное
биологическое воздействие: изменения в развитии клеток и обмене веществ,
действие на глаза.
Применение: В медицине, в промышленности.
Рентгеновские лучи
Излучаются при большом ускорении электронов, например их торможение в
металлах. Получают при помощи рентгеновской трубки: электроны в вакуумной
трубке (p=10-3—10-5 Па) ускоряются электрическим полем при высоком
напряжении, достигая анода, при соударении резко тормозятся. При торможении
электроны движутся с ускорением и излучают электромагнитные волны с малой
длиной (от 100 до 0,01нм).
Свойства: Интерференция, дифракция рентгеновских лучей на
кристаллической решетке, большая проникающая способность. Облучение в
больших дозах вызывает лучевую болезнь.
Применение: В медицине (диагностика заболеваний внутренних органов), в
промышленности (контроль внутренней структуры различных изделий, сварных
швов).
g-Излучение
n=3*1020 Гц и более, l=3,3*10-11 м.
Источники: атомное ядро (ядерные реакции).
Свойства: Имеет огромную проникающую способность, оказывает сильное
биологическое воздействие.
Применение: В медицине, производстве (g-дефектоскопия).
Вывод
Вся шкала электромагнитных волн является свидетельством того, что все
излучения обладают одновременно квантовыми и волновыми свойствами.
Квантовые и волновые свойства в этом случае не исключают, а дополняют друг
друга. Волновые свойства ярче проявляются при малых частотах и менее ярко —
при больших. И наоборот, квантовые свойства ярче проявляются при больших
частотах и менее ярко — при малых. Чем меньше длина волны, тем ярче
проявляются квантовые свойства, а чем больше длина волны, тем ярче
проявляются волновые свойства. Все это служит подтверждением закона
диалектики (переход количественных изменений в качественные).
