Radiația este un proces fizic, al cărui rezultat este transferul de energie folosind unde electromagnetice. Procesul invers față de radiație se numește absorbție. Să luăm în considerare această problemă mai detaliat și să dăm, de asemenea, exemple de radiații în viața de zi cu zi și în natură.
Fizica apariției radiațiilor
Orice corp este format din atomi, care, la rândul lor, sunt formați din nuclee încărcate pozitiv și electroni, care formează învelișuri de electroni în jurul nucleelor și sunt încărcați negativ. Atomii sunt aranjați în așa fel încât să poată fi în diferite stări de energie, adică pot avea atât energie mai mare, cât și mai mică. Când un atom are cea mai mică energie, se spune că este starea sa fundamentală, orice altă stare energetică a atomului se numește excitat.
Existența unor stări energetice diferite ale unui atom se datorează faptului că electronii acestuia pot fi localizați la anumite niveluri de energie. Când un electron se deplasează de la un nivel superior la unul inferior, atomul pierde energie, pe care o radiază în spațiul înconjurător sub forma unui foton - o particulă purtătoareundele electromagnetice. Dimpotrivă, trecerea unui electron de la un nivel inferior la un nivel superior este însoțită de absorbția unui foton.
Există mai multe moduri de a transfera electronul unui atom la un nivel de energie mai în alt, care implică transferul de energie. Acesta poate fi atât impactul asupra atomului considerat al radiației electromagnetice externe, cât și transferul de energie către acesta prin mijloace mecanice sau electrice. În plus, atomii pot primi și apoi elibera energie prin reacții chimice.
Spectru electromagnetic
Înainte de a trece la exemple de radiații în fizică, trebuie remarcat faptul că fiecare atom emite anumite porțiuni de energie. Acest lucru se întâmplă deoarece stările în care se poate afla un electron într-un atom nu sunt arbitrare, ci strict definite. În consecință, tranziția între aceste stări este însoțită de emisia unei anumite cantități de energie.
Din fizica atomică se știe că fotonii generați ca urmare a tranzițiilor electronice dintr-un atom au o energie care este direct proporțională cu frecvența lor de oscilație și invers proporțională cu lungimea de undă (un foton este o undă electromagnetică care este caracterizată după viteza de propagare, lungime și frecvență). Deoarece un atom al unei substanțe poate emite doar un anumit set de energii, înseamnă că lungimile de undă ale fotonilor emiși sunt și ele specifice. Setul tuturor acestor lungimi se numește spectru electromagnetic.
Dacă lungimea de undă a unui fotonse află între 390 nm și 750 nm, atunci se vorbește despre lumina vizibilă, deoarece o persoană o poate percepe cu propriii ochi, dacă lungimea de undă este mai mică de 390 nm, atunci astfel de unde electromagnetice au energie mare și se numesc ultraviolete, raze X sau radiații gamma. Pentru lungimi mai mari de 750 nm, o energie fotonică mică este caracteristică, se numesc radiații infraroșii, micro sau radio.
Radiația termică a corpurilor
Orice corp care are o altă temperatură decât zero absolut radiază energie, în acest caz vorbim de radiație termică sau termică. În acest caz, temperatura determină atât spectrul electromagnetic al radiației termice, cât și cantitatea de energie emisă de organism. Cu cât temperatura este mai mare, cu atât corpul radiază mai multă energie în spațiul înconjurător și cu atât spectrul său electromagnetic se schimbă mai mult în regiunea de în altă frecvență. Procesele de radiație termică sunt descrise de legile lui Stefan-Boltzmann, Planck și Wien.
Exemple de radiații în viața de zi cu zi
După cum am menționat mai sus, absolut orice corp radiază energie sub formă de unde electromagnetice, dar acest proces nu poate fi văzut întotdeauna cu ochiul liber, deoarece temperaturile corpurilor care ne înconjoară sunt de obicei prea scăzute, deci spectrul lor. se află în zona de frecvență joasă invizibilă pentru om.
Un exemplu izbitor de radiație în domeniul vizibil este o lampă electrică cu incandescență. Trecând în spirală, curentul electric încălzește filamentul de wolfram până la 3000 K. O temperatură atât de ridicată face ca filamentul să emită unde electromagnetice, maximcare se încadrează în partea cu lungime de undă lungă a spectrului vizibil.
Un alt exemplu de radiație în casă este cuptorul cu microunde, care emite microunde invizibile pentru ochiul uman. Aceste unde sunt absorbite de obiectele care conțin apă, crescându-le astfel energia cinetică și, ca urmare, temperatura lor.
În sfârșit, un exemplu de radiație în viața de zi cu zi în domeniul infraroșu este radiatorul unui radiator. Nu îi vedem radiația, dar îi simțim căldura.
Obiecte radiante naturale
Poate cel mai frapant exemplu de radiație din natură este steaua noastră - Soarele. Temperatura de pe suprafața Soarelui este de aproximativ 6000 K, astfel încât radiația sa maximă scade la o lungime de undă de 475 nm, adică se află în spectrul vizibil.
Soarele încălzește planetele din jurul său și sateliții lor, care încep și ei să strălucească. Aici este necesar să se facă distincția între lumina reflectată și radiația termică. Deci, Pământul nostru poate fi văzut din spațiu sub forma unei bile albastre tocmai datorită luminii solare reflectate. Dacă vorbim despre radiația termică a planetei, atunci are loc și ea, dar se află în regiunea spectrului de microunde (aproximativ 10 microni).
Pe lângă lumina reflectată, este interesant să dăm un alt exemplu de radiație în natură, care este asociată cu greierii. Lumina vizibilă emisă de acestea nu are nicio legătură cu radiația termică și este rezultatul unei reacții chimice dintre oxigenul atmosferic și luciferină (o substanță conținută în celulele insectelor). Acest fenomen estenumele bioluminiscenței.
