Radyasyon, sonucu elektromanyetik dalgalar kullanılarak enerji aktarımı olan fiziksel bir süreçtir. Radyasyonun tersi işleme absorpsiyon denir. Bu konuyu daha ayrıntılı olarak ele alalım ve ayrıca günlük yaşamdan ve doğadan radyasyon örnekleri verelim.
Radyasyonun oluşum fiziği
Herhangi bir cisim, sırasıyla pozitif yüklü çekirdekler tarafından oluşturulan atomlardan ve çekirdeklerin etrafında elektron kabukları oluşturan ve negatif yüklü elektronlardan oluşur. Atomlar, farklı enerji durumlarında olabilecekleri, yani hem daha yüksek hem de daha düşük enerjiye sahip olabilecekleri şekilde düzenlenmiştir. Bir atom en düşük enerjiye sahip olduğunda, bunun temel durumu olduğu söylenir, atomun diğer herhangi bir enerji durumuna uyarılmış denir.
Bir atomun farklı enerji durumlarının varlığı, elektronlarının belirli enerji seviyelerinde bulunabilmesinden kaynaklanmaktadır. Bir elektron daha yüksek bir seviyeden daha düşük bir seviyeye geçtiğinde, atom enerjisini kaybeder ve bu enerjiyi çevreleyen alana bir foton - bir taşıyıcı parçacık şeklinde yayar.elektromanyetik dalgalar. Aksine, bir elektronun daha düşük bir seviyeden daha yüksek bir seviyeye geçişine bir fotonun absorpsiyonu eşlik eder.
Bir atomun elektronunu daha yüksek bir enerji düzeyine aktarmanın birkaç yolu vardır, buna enerji aktarımı da dahildir. Bu, hem dış elektromanyetik radyasyonun dikkate alınan atomu üzerindeki etkisi hem de ona mekanik veya elektriksel yollarla enerji aktarımı olabilir. Ek olarak, atomlar kimyasal reaksiyonlar yoluyla enerji alabilir ve daha sonra serbest bırakabilirler.
Elektromanyetik spektrum
Fizikteki radyasyon örneklerine geçmeden önce, her atomun belirli miktarda enerji yaydığına dikkat edilmelidir. Bunun nedeni, bir elektronun bir atomda bulunabileceği durumların keyfi olmayıp kesin olarak tanımlanmış olmasıdır. Buna göre, bu durumlar arasındaki geçişe belirli bir miktarda enerji salınımı eşlik eder.
Bir atomdaki elektronik geçişler sonucunda üretilen fotonların, salınım frekanslarıyla doğru orantılı ve dalga boylarıyla ters orantılı bir enerjiye sahip olduğu atom fiziğinden bilinmektedir (foton, yayılma hızına, uzunluğuna ve frekansına göre). Bir maddenin atomu yalnızca belirli bir dizi enerji yayabilir, bu, yayılan fotonların dalga boylarının da spesifik olduğu anlamına gelir. Tüm bu uzunlukların kümesine elektromanyetik spektrum denir.
Eğer bir fotonun dalga boyu390 nm ile 750 nm arasında uzanır, o zaman görünür ışık hakkında konuşurlar, çünkü bir kişi onu kendi gözleriyle algılayabilir, eğer dalga boyu 390 nm'den azsa, o zaman bu tür elektromanyetik dalgalar yüksek enerjiye sahiptir ve ultraviyole, x-ışını olarak adlandırılır. veya gama radyasyonu. 750 nm'den büyük uzunluklar için, küçük bir foton enerjisi karakteristiktir, bunlara kızılötesi, mikro veya radyo radyasyonu denir.
Vücutların termal radyasyonu
Mutlak sıfırdan farklı bir sıcaklığa sahip herhangi bir cisim enerji yayar, bu durumda termal veya termal radyasyondan bahsediyoruz. Bu durumda sıcaklık, hem termal radyasyonun elektromanyetik spektrumunu hem de vücut tarafından yayılan enerji miktarını belirler. Sıcaklık ne kadar yüksek olursa, vücut çevreleyen alana o kadar fazla enerji yayar ve elektromanyetik spektrumu o kadar yüksek frekans bölgesine kayar. Termal radyasyon süreçleri Stefan-Boltzmann, Planck ve Wien yasalarıyla tanımlanır.
Günlük hayatta radyasyon örnekleri
Yukarıda belirtildiği gibi, kesinlikle herhangi bir vücut elektromanyetik dalgalar şeklinde enerji yayar, ancak bu süreç her zaman çıplak gözle görülemez, çünkü bizi çevreleyen vücutların sıcaklıkları genellikle çok düşüktür, bu nedenle spektrumları insan alanı için görünmeyen düşük frekansta yatıyor.
Görünür aralıktaki radyasyonun çarpıcı bir örneği, bir elektrikli akkor lambadır. Spiralden geçen elektrik akımı, tungsten filamanı 3000 K'ye kadar ısıtır. Bu kadar yüksek bir sıcaklık, filamanın maksimum elektromanyetik dalgalar yaymasına neden olur.bunlar görünür tayfın uzun dalga boyu kısmında yer alır.
Evdeki radyasyonun bir başka örneği, insan gözünün göremediği mikrodalgalar yayan mikrodalga fırındır. Bu dalgalar su içeren nesneler tarafından emilir, böylece kinetik enerjilerini ve sonuç olarak sıcaklıklarını arttırır.
Son olarak, kızılötesi aralığında günlük yaşamdaki radyasyona bir örnek, bir radyatörün radyatörüdür. Radyasyonunu görmüyoruz ama sıcaklığını hissediyoruz.
Doğal parlak nesneler
Doğadaki radyasyonun belki de en çarpıcı örneği yıldızımız Güneş'tir. Güneş'in yüzeyindeki sıcaklık yaklaşık 6000 K'dır, bu nedenle maksimum radyasyonu 475 nm dalga boyuna düşer, yani görünür spektrum içindedir.
Güneş, etrafındaki gezegenleri ve onların da parlamaya başlayan uydularını ısıtır. Burada yansıyan ışık ve termal radyasyon arasında ayrım yapmak gerekir. Böylece, Dünyamız, tam olarak yansıyan güneş ışığı nedeniyle mavi bir top şeklinde uzaydan görülebilir. Gezegenin termal radyasyonu hakkında konuşursak, o zaman da gerçekleşir, ancak mikrodalga spektrumu (yaklaşık 10 mikron) bölgesinde bulunur.
Yansıyan ışığın yanı sıra, cırcır böcekleri ile ilişkilendirilen doğadaki radyasyona başka bir örnek vermek ilginçtir. Yaydıkları görünür ışık hiçbir şekilde termal radyasyonla ilgili değildir ve atmosferik oksijen ile lusiferin (böcek hücrelerinde bulunan bir madde) arasındaki kimyasal reaksiyonun sonucudur. Bu fenomenbiyolüminesansın adı.
