I dag vil vi tale om, hvad stråling er i fysik. Lad os tale om arten af elektroniske overgange og give en elektromagnetisk skala.
Guddom og atom
Stoffets struktur er blevet genstand for interesse for forskerefor mere end to tusind år siden. Gamle græske filosoffer spekulerede på, hvordan luft adskiller sig fra ild og jord fra vand, hvorfor marmor er hvid og kul er sort. De skabte komplekse systemer af indbyrdes afhængige komponenter, tilbagevist eller støttede hinanden. Og de mest uforståelige fænomener, for eksempel et lynnedslag eller en solopgang, blev tilskrevet gudernes handling.
Én gang overvåget trapperne i templet i mange år,En videnskabsmand bemærkede, at hver fod, der står på en sten, bærer en lille partikel stof væk. Over tid ændrede marmor form og faldt i midten. Navnet på denne videnskabsmand er Leucippus, og han kaldte de mindste partikler atomer, udelelige. Dette var begyndelsen på vejen til studiet af, hvad stråling er i fysik.
Påske og lys
Så kom mørke tider, videnskaben blev opgivet.Alle, der forsøgte at studere naturkræfterne, blev døbt hekse og troldmænd. Men mærkeligt nok var det religion, der gav drivkraft til den videre udvikling af videnskaben. Undersøgelsen af, hvad stråling er i fysik, begyndte med astronomi.
Tidspunktet for at fejre påske blev beregnet på det tidspunkthver gang på en anden måde. Det komplekse system med forhold mellem vårjævndøgn, den 26-dages månecyklus og den 7-dages uge tillod ikke udarbejdelse af datatabeller til fejring af påske i mere end et par år. Men kirken måtte planlægge alt på forhånd. Derfor beordrede pave Leo X udarbejdelsen af mere nøjagtige tabeller. Dette krævede omhyggelig observation af månens, stjernernes og solens bevægelse. Og til sidst indså Nicolaus Copernicus: Jorden er ikke flad og ikke centrum for universet. En planet er en kugle, der drejer rundt om solen. Og månen er en kugle, der kredser om Jorden. Naturligvis kan man spørge: "Hvad har alt dette at gøre med, hvad stråling er i fysik?" Lad os åbne det nu.
Oval og stråle
Senere supplerede Kepler det kopernikanske system,efter at have fastslået, at planeterne bevæger sig i ovale baner, og denne bevægelse er ujævn. Men det var det første skridt, der indpodede menneskeheden en interesse i astronomi. Og der var det ikke langt til spørgsmålene: "Hvad er en stjerne?", "Hvorfor ser folk dens stråler?" og "Hvordan adskiller det ene lys fra det andet?" Men først skal du gå fra store genstande til de mindste. Og så kommer vi til stråling, et begreb inden for fysik.
Atom og rosiner
I slutningen af det nittende århundrede, nokviden om de mindste kemiske enheder af stof - atomer. De vides at være elektrisk neutrale, men indeholder både positivt og negativt ladede elementer.
Der har været mange forslag:og at positive ladninger fordeles i et negativt felt, som rosiner i en rulle, og at et atom er en dråbe af forskellige ladede flydende dele. Men alt blev afklaret af Rutherfords erfaring. Han beviste, at der i midten af atomet er en positiv tung kerne, og at lysnegative elektroner er placeret omkring den. Og konfigurationen af skaller for hvert atom er forskellig. Det er her strålingsegenskaberne i fysikken ved elektroniske overgange ligger.
Bor og bane
Da forskere fandt ud af, at lungerne er negativedele af et atom er elektroner, et andet spørgsmål opstod - hvorfor falder de ikke på kernen. Ifølge Maxwells teori udsender derfor enhver bevægelig ladning energi. Men atomer har eksisteret så længe som universet og ville ikke udslette. Bor kom til undsætning. Han postulerede, at elektroner befinder sig i bestemte stationære baner omkring atomkernen og kun kan være på dem. Overgangen af en elektron mellem baner udføres i et ryk med absorption eller emission af energi. Denne energi kan for eksempel være et lyskvantum. Faktisk har vi nu præsenteret definitionen af stråling i partikelfysik.
Brint og fotografering
Fototeknologi blev oprindeligt opfundetsom et kommercielt projekt. Folk ønskede at blive i århundreder, men ikke alle havde råd til at bestille et portræt fra kunstneren. Og billederne var billige og krævede ikke en så stor investering. Derefter satte kunsten af glas og sølvnitrat militære anliggender i tjeneste. Og så begyndte videnskaben at udnytte fordelene ved lysfølsomme materialer.
Først og fremmest blev spektrene fotograferet.Det har længe været kendt, at varmt brint udsender specifikke linjer. Afstanden mellem dem overholdt en bestemt lov. Men heliumspektret var mere komplekst: det indeholdt det samme sæt linjer som brint og en mere. Den anden serie overholdt ikke længere lovgivningen for den første serie. Her kom Bohrs teori til undsætning.
Det viste sig, at der kun er én elektron i hydrogenatomet, og den kan bevæge sig fra alle højere ophidsede baner til en lavere. Dette var den første serie af linjer. Tyngre atomer er mere komplekse.
Linse, gitter, spektrum
Således blev starten på anvendelsen af stråling i fysik lagt. Spektralanalyse er en af de mest kraftfulde og pålidelige metoder til bestemmelse af stoffets sammensætning, mængde og struktur.
- Det elektroniske emissionsspektrum fortæller dig detindeholdt i objektet, og hvad er procentdelen af en bestemt komponent. Denne metode bruges af absolut alle videnskabelige områder: fra biologi og medicin til kvantefysik.
- Absorptionsspektret vil fortælle dig, hvilke ioner og i hvilke positioner der er til stede i et fast gitter.
- Rotationsspektret vil vise, hvor langt molekylerne er inde i atomet, hvor mange og hvilke bindinger hvert element har.
Og anvendelsesområderne for elektromagnetisk stråling er utallige:
- radiobølger udforsker strukturen af meget fjerne objekter og planets tarm;
- termisk stråling fortæller om processens energi;
- synligt lys fortæller dig i hvilke retninger de lyseste stjerner ligger;
- ultraviolette stråler vil indikere, at højenergi-interaktioner finder sted;
- røntgenspektret i sig selv tillader menneskerstuder materiens struktur (inklusive menneskekroppen), og tilstedeværelsen af disse stråler i rumobjekter vil underrette forskere om, at en neutronstjerne, en supernovaeksplosion eller et sort hul er i fokus på teleskopet.
Sort krop
Men der er en særlig sektion, der studerer, hvad der ertermisk stråling i fysik. I modsætning til atom har termisk udsendelse af lys et kontinuerligt spektrum. Og det bedste modelobjekt til beregninger er en helt sort krop. Dette er et objekt, der "fanger" alt det lys, der falder på det, men ikke frigiver det tilbage. Mærkeligt nok udsender en absolut sort krop, og den maksimale bølgelængde afhænger af temperaturen på modellen. I klassisk fysik gav termisk stråling anledning til paradoks for den ultraviolette katastrofe. Det viste sig, at enhver opvarmet ting måtte udsende mere og mere energi, indtil dens energi ikke ville ødelægge universet i det ultraviolette område.
Max Planck var i stand til at løse paradokset.Han introducerede en ny mængde i strålingsformlen, en kvante. Uden at give det en særlig fysisk betydning åbnede han hele verden. Kvantisering af mængder er nu grundlaget for moderne videnskab. Forskere indså, at felter og fænomener er sammensat af udelelige elementer, kvanta. Dette førte til dybere forskning i stof. For eksempel tilhører den moderne verden halvledere. Tidligere var alt simpelt: metal leder strøm, andre stoffer er dielektrikum. Og stoffer som silicium og germanium (bare halvledere) opfører sig uforståeligt i forhold til elektricitet. For at lære at kontrollere deres egenskaber var det nødvendigt at oprette en hel teori og beregne alle mulighederne for p-n-overgange.
