Ճառագայթումը ֆիզիկական գործընթաց է, որի արդյունքը էլեկտրամագնիսական ալիքների միջոցով էներգիայի փոխանցումն է։ Ճառագայթման հակառակ գործընթացը կոչվում է կլանում: Եկեք ավելի մանրամասն քննարկենք այս հարցը, ինչպես նաև բերենք ճառագայթման օրինակներ առօրյա կյանքում և բնության մեջ։
Ճառագայթման առաջացման ֆիզիկա
Ցանկացած մարմին բաղկացած է ատոմներից, որոնք իրենց հերթին ձևավորվում են դրական լիցքավորված միջուկներից և էլեկտրոններից, որոնք միջուկների շուրջ էլեկտրոնային թաղանթներ են կազմում և բացասական լիցքավորված են։ Ատոմները դասավորված են այնպես, որ նրանք կարող են լինել տարբեր էներգետիկ վիճակներում, այսինքն՝ կարող են ունենալ և՛ բարձր, և՛ ավելի ցածր էներգիա։ Երբ ատոմն ունի ամենացածր էներգիան, ասում են, որ դա նրա հիմնական վիճակն է, ատոմի ցանկացած այլ էներգետիկ վիճակ կոչվում է գրգռված:
Ատոմի տարբեր էներգետիկ վիճակների առկայությունը պայմանավորված է նրանով, որ նրա էլեկտրոնները կարող են տեղակայվել որոշակի էներգիայի մակարդակներում: Երբ էլեկտրոնը տեղափոխվում է ավելի բարձր մակարդակից ավելի ցածր մակարդակ, ատոմը կորցնում է էներգիան, որն այն ճառագայթում է շրջակա տարածություն՝ ֆոտոնի՝ կրող մասնիկի տեսքով։էլեկտրամագնիսական ալիքներ. Ընդհակառակը, էլեկտրոնի անցումը ավելի ցածր մակարդակից դեպի ավելի բարձր մակարդակ ուղեկցվում է ֆոտոնի կլանմամբ։
Ատոմի էլեկտրոնը ավելի բարձր էներգիայի մակարդակ տեղափոխելու մի քանի եղանակ կա, որը ներառում է էներգիայի փոխանցում: Սա կարող է լինել և՛ ազդեցությունը արտաքին էլեկտրամագնիսական ճառագայթման դիտարկվող ատոմի վրա, և՛ դրան էներգիայի փոխանցումը մեխանիկական կամ էլեկտրական միջոցներով: Բացի այդ, ատոմները կարող են էներգիա ստանալ և այնուհետև ազատել քիմիական ռեակցիաների միջոցով:
Էլեկտրամագնիսական սպեկտր
Ֆիզիկայի ճառագայթման օրինակներին անցնելուց առաջ պետք է նշել, որ յուրաքանչյուր ատոմ էներգիայի որոշակի բաժիններ է արձակում: Դա տեղի է ունենում, քանի որ այն վիճակները, որոնցում էլեկտրոնը կարող է լինել ատոմում, կամայական չեն, այլ խիստ սահմանված են: Համապատասխանաբար, այս վիճակների միջև անցումը ուղեկցվում է որոշակի քանակությամբ էներգիայի արտանետմամբ։
Ատոմային ֆիզիկայից հայտնի է, որ ատոմում էլեկտրոնային անցումների արդյունքում առաջացած ֆոտոններն ունեն էներգիա, որն ուղիղ համեմատական է տատանումների հաճախականությանը և հակադարձ համեմատական ալիքի երկարությանը (ֆոտոնը էլեկտրամագնիսական ալիք է, որը բնութագրվում է. տարածման արագությամբ, երկարությամբ և հաճախականությամբ): Քանի որ նյութի ատոմը կարող է արձակել միայն որոշակի քանակությամբ էներգիա, դա նշանակում է, որ արտանետվող ֆոտոնների ալիքի երկարությունները նույնպես հատուկ են։ Այս բոլոր երկարությունների բազմությունը կոչվում է էլեկտրամագնիսական սպեկտր։
Եթե ֆոտոնի ալիքի երկարությունըգտնվում է 390 նմ-ից 750 նմ-ի միջև, այնուհետև խոսում են տեսանելի լույսի մասին, քանի որ մարդն այն կարող է ընկալել սեփական աչքերով, եթե ալիքի երկարությունը 390 նմ-ից պակաս է, ապա այդպիսի էլեկտրամագնիսական ալիքներն ունեն բարձր էներգիա և կոչվում են ուլտրամանուշակագույն, ռենտգեն։ կամ գամմա ճառագայթում: 750 նմ-ից ավելի երկարությունների համար հատկանշական է փոքր ֆոտոն էներգիա, դրանք կոչվում են ինֆրակարմիր, միկրո կամ ռադիոճառագայթում։
Մարմինների ջերմային ճառագայթում
Ցանկացած մարմին, որն ունի բացարձակ զրոյից տարբեր ջերմաստիճան, ճառագայթում է էներգիա, այս դեպքում մենք խոսում ենք ջերմային կամ ջերմային ճառագայթման մասին: Այս դեպքում ջերմաստիճանը որոշում է ինչպես ջերմային ճառագայթման էլեկտրամագնիսական սպեկտրը, այնպես էլ մարմնի կողմից արտանետվող էներգիայի քանակը: Որքան բարձր է ջերմաստիճանը, այնքան ավելի շատ էներգիա է արձակում մարմինը շրջակա տարածություն, և այնքան ավելի շատ է նրա էլեկտրամագնիսական սպեկտրը տեղափոխվում բարձր հաճախականության շրջան: Ջերմային ճառագայթման գործընթացները նկարագրված են Ստեֆան-Բոլցմանի, Պլանկի և Վիենի օրենքներով։
Ճառագայթման օրինակներ առօրյա կյանքում
Ինչպես նշվեց վերևում, բացարձակապես ցանկացած մարմին էներգիա է ճառագայթում էլեկտրամագնիսական ալիքների տեսքով, բայց այս գործընթացը միշտ չէ, որ կարելի է տեսնել անզեն աչքով, քանի որ մեզ շրջապատող մարմինների ջերմաստիճանը սովորաբար չափազանց ցածր է, ուստի դրանց սպեկտրը ընկած է մարդկային տարածքի համար անտեսանելի ցածր հաճախականության մեջ:
Տեսանելի տիրույթում ճառագայթման վառ օրինակ է էլեկտրական շիկացած լամպը: Անցնելով պարույրով, էլեկտրական հոսանքը տաքացնում է վոլֆրամի թելիկը մինչև 3000 Կ: Նման բարձր ջերմաստիճանը հանգեցնում է թելքի էլեկտրամագնիսական ալիքների արձակմանը, առավելագույնը.որոնք ընկնում են տեսանելի սպեկտրի երկար ալիքի մասում։
Տանը ճառագայթման մեկ այլ օրինակ է միկրոալիքային վառարանը, որը մարդու աչքի համար անտեսանելի միկրոալիքներ է արձակում: Այս ալիքները կլանում են ջուր պարունակող առարկաները՝ դրանով իսկ մեծացնելով նրանց կինետիկ էներգիան և արդյունքում՝ ջերմաստիճանը։
Վերջապես, ինֆրակարմիր տիրույթում առօրյա կյանքում ճառագայթման օրինակ է ռադիատորի ռադիատորը: Մենք չենք տեսնում նրա ճառագայթումը, բայց զգում ենք նրա ջերմությունը։
Բնական պայծառ առարկաներ
Բնության մեջ ճառագայթման ամենավառ օրինակը մեր աստղն է՝ Արևը: Արեգակի մակերևույթի ջերմաստիճանը մոտ 6000 Կ է, հետևաբար նրա առավելագույն ճառագայթումը ընկնում է 475 նմ ալիքի երկարության վրա, այսինքն՝ այն գտնվում է տեսանելի սպեկտրում։
Արևը տաքացնում է իր շուրջը գտնվող մոլորակները և նրանց արբանյակները, որոնք նույնպես սկսում են փայլել: Այստեղ անհրաժեշտ է տարբերակել արտացոլված լույսը ջերմային ճառագայթումից։ Այսպիսով, մեր Երկիրը տիեզերքից կարելի է տեսնել կապույտ գնդակի տեսքով հենց արտացոլված արևի լույսի շնորհիվ: Եթե խոսենք մոլորակի ջերմային ճառագայթման մասին, ապա այն նույնպես տեղի է ունենում, բայց գտնվում է միկրոալիքային սպեկտրի տարածքում (մոտ 10 մկմ):
Բացի անդրադարձած լույսից, հետաքրքիր է տալ բնության մեջ ճառագայթման ևս մեկ օրինակ, որը կապված է ծղրիդների հետ։ Նրանց արձակած տեսանելի լույսը ոչ մի կերպ կապված չէ ջերմային ճառագայթման հետ և մթնոլորտի թթվածնի և լյուցիֆերինի (միջատների բջիջներում պարունակվող նյութ) քիմիական ռեակցիայի արդյունք է։ Այս երեւույթն էկենսալյումինեսցենցիայի անվանումը։
