Как называется частица электромагнитного излучения
Перейти к содержимому

Как называется частица электромагнитного излучения

  • автор:

У вас большие запросы!

Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.

Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.

Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.

Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.

Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад

У вас большие запросы!

Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.

Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.

Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.

Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.

Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад

Фотон

Природные объекты, эпохи, процессы, события

Так как не существует системы отсчёта, в которой фотон покоится, у него нет определённой внутренней чётности . В зависимости от электрической и магнитной мультипольности системы зарядов, излучившей данный фотон, различают состояния фотона электрического и магнитного типа. Фотон как истинно нейтральная частица обладает зарядовой чётностью С = – 1 С=–1 С = –1 . Фотон участвует не только в электромагнитном , но и в гравитационном взаимодействии.

Представление о фотонах возникло в ходе развития квантовой теории и теории относительности (термин «фотон» введён Г. Льюисом в 1926). В 1900 г. М. Планк получил формулу для спектра теплового излучения абсолютно чёрного тела , исходя из предположения, что излучение электромагнитных волн происходит определёнными порциями – «квантами», энергия которых может принимать дискретный ряд значений, кратных неделимой порции – кванту ℏ ω \hbarω ℏ ω , где ω ω ω – частота электромагнитной волны, ℏ = h / 2 π \hbar=h/2π ℏ = h /2 π . Развивая идею Планка, А. Эйнштейн ввёл гипотезу световых квантов, согласно которой электромагнитное излучение само состоит из таких квантов, и на её основе объяснил ряд закономерностей фотоэффекта , люминесценции , фотохимических реакций . Построенная Эйнштейном специальная теория относительности создала предпосылки считать электромагнитное излучение одной из форм материи , а световые кванты – реальными элементарными частицами. Опытами А. Комптона по рассеянию рентгеновских лучей установлено, что кванты излучения подчиняются тем же кинематическим законам , что и частицы вещества; в частности, квант излучения с частотой ω ω ω обладает также и импульсом ℏ ω \hbarω ℏ ω (т. н. Эффект Комптона ).

В результате развития квантовой механики стало ясно, что ни наличие волновых свойств, ни способность исчезать или рождаться в актах поглощения и испускания не выделяют фотон среди других элементарных частиц. Всем частицам вещества присущи и корпускулярные, и волновые свойства ; была установлена возможность взаимопревращения элементарных частиц. Так, в электростатическом поле атомного ядра фотон с энергией > 1 МэВ может превратиться в электрон и позитрон (рождение пары), а при столкновении электрона и позитрона может произойти их аннигиляция в два (или три) γ \gamma γ -кванта.

Квантовой теорией взаимодействия фотонов с заряженными лептонами является квантовая электродинамика . В 1960-х гг. была создана теория электрослабого взаимодействия , в которой фотон вместе с промежуточными векторными бозонами осуществляет связь между токами. В теориях, объединяющих различные фундаментальные взаимодействия на основе суперсимметрии , фотон имеет своего гипотетического суперпартнёра – фотино .

Опубликовано 13 октября 2022 г. в 10:42 (GMT+3). Последнее обновление 13 октября 2022 г. в 10:42 (GMT+3). Связаться с редакцией

Спектр электромагнитного излучения

Электромагнитный спектр обобщает всю совокупность электромагнитного излучения и классифицирует его по категориям различных типов излучения, включая хорошо известный цветовой спектр видимого света.

Электромагнитные волны, используемые в радиовещании, телевидении и радиолокации, являются лишь частью полного набора, называемого электромагнитным спектром. Разделение электромагнитного спектра на определенные диапазоны частот и соответствующие диапазоны длин волн, является результатом способа создания и использования охватываемых волн. Однако эти диапазоны не являются строго ограниченными и перекрывают друг друга, а некоторые типы волн могут быть получены разными способами.

Разделение электромагнитного спектра

В электромагнитном спектре излучение характеризуется длиной волны λ или частотой f. Поскольку электромагнитные волны всегда распространяются со скоростью света с ≈ 10* 8 м/с, применяется зависимость длины волны от частоты: λ = c / f .

Здесь важна обратная пропорциональность длины волны и частоты λ ~ f -1 . Чем больше λ, тем меньше f и наоборот.

Благодаря фотоэлектрическому эффекту мы знаем, что видимый свет, а значит и электромагнитное излучение в целом, также проявляет свойства частиц, так называемых фотонов. Их энергию можно рассчитать так: Eф = h * f = ( h * c ) / λ , где h — это постоянная Планка. Поэтому электромагнитное излучение можно также характеризовать и сортировать по энергии его фотонов. Здесь мы снова должны соблюсти пропорциональность Eф ~ f ~ λ -1 .

Обычно электромагнитный спектр задается только до верхней и нижней границы частоты и длины волны, так как излучение выше или ниже этого практически не встречается в природе. В этих пределах спектр делится на множество небольших поддиапазонов, так что все излучения с частотами в этих диапазонах имеют определенные, одинаковые характеристики. Эти характерные свойства различаются между частотными диапазонами настолько, что можно говорить о различных типах излучения.

В порядке увеличения частоты f и уменьшения длины волны λ, электромагнитный спектр (см. рисунок 1) включает низкочастотное излучение, радиоволны, микроволны, инфракрасное излучение или тепловое излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, рентгеновские лучи и, наконец, гамма-излучение (γ — излучение).

Электромагнитный спектр

Границы отдельных диапазонов, конечно, лишь приблизительны, а переходы между различными видами излучения плавные, потому что, в конце концов, мы искусственно разделили электромагнитное излучение на эти категории.

Типы электромагнитных волн и их характеристики

Тип излучения/название диапазона спектра Длина волны, λ Частота, f Энергия фотонов, Eф
Низкая частота 100 000 км – 10 км 3 Гц – 30 кГц 12,4 фэВ – 124 пэВ
Радиоволны 10 км – 1 м 30 кГц – 300 МГц 124 пэВ – 1,24 мкэВ
Микроволны 1 м – 1 мм 300 МГц – 300 ГГц 1,24 мкэВ – 1,24 мэВ
Инфракрасное излучение/тепловое излучение 1 мм – 780 нм 300 ГГц – 385 ТГц 1,24 мэВ – 1,59 эВ
Видимый свет 780 нм – 380 нм 385 ТГц – 789 ТГц 1,59 эВ – 3,27 эВ
Ультрафиолетовое излучение 380 нм – 10 нм 789 ТГц – 30 ПГц 3,27 эВ – 124 эВ
Рентгеновское излучение 10 нм – 10 пм 30 ПГц – 30 ЭГц 124 эВ – 124 кэВ
Гамма-излучение < 10 пм > 30 ЭГц > 124 кэВ

Таблица: Виды электромагнитных волн и их свойства

Более непонятные из используемых здесь префиксов единиц измерения — «ф» для «фемто» и 10 -15 , «п» для «пико» и 10 -12 , «Т» для «тера» и 10 12 , «П» для «пента» и 10 15 , и «Э» для «экса» и 10 18 . Кроме того, у нас есть преобразование 1 эВ ≈ 1,602 * 10- 19 Дж через элементарный заряд e.

Гамма-излучение фактически относится к любому излучению с длиной волны менее 10 пм. Мы также видим, что видимый свет — это лишь очень малая часть всего электромагнитного спектра. Наконец, следует отметить, что это лишь приблизительная классификация, и каждый из этих типов излучения на практике разбивается на еще большее количество подтипов.

Применение

Каждый тип электромагнитных волн встречается в природе и находит свое применение в технике. Далее мы приведем несколько примеров.

Излучение низкой частоты.

  • Возникает из-за молний в верхних слоях атмосферы, вызванных повышенной солнечной активностью.
  • Радионавигация и подводная связь.

Радиоволны.

  • холодные облака газа и пыли ( температура ≤ 1 К ) в пространстве между звездами испускают радиоизлучение.
  • радио- и телепередачи, магнитно-резонансная томография (МРТ).

Микроволны.

  • Космическое микроволновое («космический микроволновый фон») в микроволновом диапазоне, последнее остаточное излучение Большого взрыва со времен 380 000 лет после Большого взрыва, (слабо) присутствующее повсюду во Вселенной.
  • Микроволновые печи, радары, спутниковое вещание, WLAN, Bluetooth, GPS.

Инфракрасное излучение.

  • «Тепловое излучение» всех живых существ из-за их температуры, основное излучение при всех «повседневных» температурах вплоть до максимума в несколько тысяч Кельвинов (отсюда также сильное излучение, например, от огня и холода, небольших звезд).
  • Пульты дистанционного управления, тепловое излучение (например, в животноводстве), приборы ночного видения.

Видимый свет.

  • Средние, похожие на Солнце звезды имеют максимум излучения в видимом диапазоне. Температура поверхности Солнца составляет около 6000 К, поэтому максимум его излучения приходится на сине-зеленый свет. Однако он также излучает любой другой видимый свет в достаточной степени, чтобы казаться нам белым. Холодные звезды с температурой поверхности около 4000 К излучают в основном красный свет и кажутся нам красноватыми, потому что они излучают слишком мало синего света. С другой стороны, горячие звезды с температурой поверхности около 10 000 К кажутся голубоватыми.
  • Освещение, дисплейная техника, фотография, микроскопия, проигрыватели DVD и Blu-ray, лазер (указка).

УФ-излучение.

  • Горячие звезды с температурой поверхности 10 000 К излучают в основном ультрафиолет, солнце также излучает ультрафиолет, что приводит к загару кожи, а также к солнечным ожогам.
  • Убивает бактерии, поэтому используется для стерилизации в больницах, для проверки банкнот, в соляриях.

Рентгеновское излучение.

  • Взрывы сверхновых крупных звезд, вещество, падающее в черные дыры, а также Солнце испускают очень слабое рентгеновское излучение, которое, однако, не достигает земной поверхности.
  • Рентгеновское исследование в медицине, исследование кристаллических структур (уравнение Брэгга), стерилизация в больницах.

Гамма-излучение.

  • Радиоактивный распад, взрывы сверхновых крупных звезд, падение материи в черные дыры.
  • Лучевая терапия в медицине, сенсорные технологии и испытания материалов, стерилизация в больницах.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *