Ce este radiația în fizică? Definiție, caracteristici, aplicarea radiației în fizică. Ce este radiația termică în fizică

Astăzi să vorbim despre ceea ce este radiația în fizică. Să vorbim despre natura tranzițiilor electronice și să oferim o scală electromagnetică.

Zeitate și Atom

Structura materiei a devenit un subiect de interes al oamenilor de știință cu mai mult de două mii de ani în urmă. Filosofii greci vechi au pus întrebări, cum diferă aerul de foc și pământul de apă, de ce marmura este albă, iar cărbunele sunt negre. Ei au creat sisteme complexe de componente interdependente, respinse sau sprijinite reciproc. Iar fenomenele cele mai incomprehensibile, de exemplu, o lovitură de trăsnet sau un răsărit de soare, au fost atribuite acțiunii zeilor.

Odată ce, timp de mulți ani urmărind pașii templului, un om de știință observă: fiecare picior care stă pe o stâncă îndepărtează o mică particulă de materie. De-a lungul timpului, marmura a schimbat forma, strâmbă în mijloc. Numele acestui om de știință este Leucippus, și el a numit atomii de particule mai mici, indivizibili. De aici a început calea studierii a ceea ce este radiația în fizică.

Paște și lumină

Apoi au venit vremuri întunecate, știința a fost abandonată. Toți cei care au încercat să studieze forțele naturii erau numiți vrăjitori și vrăjitori. Dar, destul de ciudat, religia a dat un impuls dezvoltării în continuare a științei. Un studiu asupra a ceea ce o astfel de radiație în fizică a început cu astronomia.

Paște timp celebrare a fost calculată la momentul respectiv, de fiecare dată în mod diferit. Un sistem complex de relații între ziua echinocțiului de primăvară, 26 de zile ciclul lunar și o săptămână de 7 zile nu a permis suma de datele din tabel pentru celebrarea Paștelui mai mult de câțiva ani. Dar biserica a trebuit să-și planifice totul dinainte. De aceea, Papa Leon al X a ordonat elaborarea tabelelor mai exacte. Acest lucru a necesitat o observare atentă a mișcării Lunii, stelele și soarele. În cele din urmă, Nicolas Copernic a dat seama că Pământul nu este plat și nu centrul universului. Planet - mingea care se învârte în jurul soarelui. O lună - sfera orbitei Pământului. Desigur, puteți întreba: „Ce au toate acestea faptul că o astfel de radiații în fizică?“ Acum dezvăluie.

Oval și rază

Mai târziu, Kepler a completat sistemul lui Copernicus, stabilind că planetele se mișcă în orbite ovale, iar mișcarea este neuniformă. Dar a fost primul pas care a insuflat în umanitate un interes în astronomie. Și a fost, de asemenea, aproape de întrebările: "Ce este o stea?", "De ce oamenii își văd razele?" Și "Ce este o stea diferită de cealaltă?". Dar mai întâi trebuie să mergeți de la obiectele uriașe la cele mai mici. Și apoi ajungem la radiații, la conceptul fizicii.

Atom și stafide

La sfârșitul secolului al XIX-lea, suficiente cunoștințe despre cele mai mici unități chimice ale materiei - atomi. Se știa că ele sunt neutre din punct de vedere electric, dar conțin atât elemente pozitive, cât și negative încărcate.

Pune transmite mai multe ipoteze: că sarcinile pozitive și negative sunt distribuite în câmp coc ca stafide, și atomul - o picătură de părți eterogene de lichid încărcat. Dar a făcut-o experiență clară a Rutherford. Sa dovedit că nucleul greu este pozitiv, iar lumina electronii negativi sunt aranjate în jurul unui atom central. Și configurația shell pentru fiecare atom are propriul său. Și apoi se află în special de radiații tranzițiilor de electroni fizica.

Bor și orbită

Când oamenii de știință au aflat că părțile negative ale atomului sunt electroni, a apărut o altă întrebare - de ce nu cad pe miez. La urma urmei, conform teoriei lui Maxwell, orice încărcătură care emite, pierde, prin urmare, energie. Dar atomii au existat la fel de mult ca și universul și nu au intenționat să anihileze. Bor a venit la salvare. El a afirmat că electronii se află în câteva orbite staționare în jurul nucleului atomic și pot fi amplasate numai pe ele. Transferul unui electron între orbite se realizează printr-un tufiș cu absorbție sau emisie de energie. Această energie poate fi, de exemplu, un cuantum de lumină. De fapt, am expus definiția radiației în fizica particulelor elementare.

Hidrogen și fotografie

Inițial, tehnologia fotografiei a fost inventată ca un proiect comercial. Oamenii au vrut să rămână în secole, dar nu toată lumea și-a putut permite să comande un portret de la artist. Și fotografiile erau ieftine și nu necesită investiții atât de mari. Apoi, arta sticlei și azotatului de argint a pus serviciul militar. Apoi, știința a început să profite de materiale fotosensibile.

Mai întâi de toate, spectrele au fost fotografiate. De mult timp se știe că hidrogenul fierbinte emite linii de beton. Distanța dintre ele era supusă unei anumite legi. Dar aici spectrul de heliu era mai complex: conținea același set de linii ca și hidrogenul și încă unul. A doua serie nu mai respecta legea, derivată pentru prima serie. Aici a venit ajutorul teoriei lui Bohr.

Sa dovedit că electronul din atomul de hidrogen este unul și poate trece de la toate orbitele excitate mai sus la unul inferior. Aceasta a fost prima serie de linii. Atomii mai grei sunt mai complicați.

Lentilă, grătare, spectru

Astfel, a fost inițiată utilizarea radiației în fizică. Analiza spectrală este una dintre cele mai puternice și mai sigure metode de determinare a compoziției, cantității și structurii unei substanțe.

1. Spectrul de emisii electronice vă va spune ce este conținut în obiect și ce procent din această componentă sau acea componentă. Această metodă este folosită de absolut toate domeniile științei: de la biologie și medicină la fizica cuantică.
2. Spectrul de absorbție vă va spune ce ioni și ce poziții sunt prezente în zăbrelele unui solid.
3. Spectrul de rotație va demonstra cât de departe sunt moleculele din interiorul atomului, cât de multe și ce link-uri sunt prezente pentru fiecare element.

Și domeniile de aplicare a radiațiilor electromagnetice și să nu ia în considerare:

• undele radio investighează structura obiectelor foarte îndepărtate și a adâncimilor planetelor;
• radiația termică vă va spune despre energia proceselor;
• Lumina vizibilă vă va spune direcțiile în care se află cele mai strălucite stele;
• Razele ultraviolete vor clarifica faptul că există interacțiuni înalte de energie;
• Spectrul de raze X în sine permite oamenilor să studieze structura materiei (inclusiv corpul uman), și prezența acestor raze în obiecte spațiale cunoscute de oamenii de știință că punctul central al stelelor neutronice telescopului, explozia unei supernove sau gaura neagra.

Trupul absolut negru

Dar există o secțiune specială care studiază ce este radiația termică în fizică. Spre deosebire de atomi, emisia termică a luminii are un spectru continuu. Și cel mai bun obiect model pentru calcule este un corp absolut negru. Acesta este un obiect care "captează" toată lumina care o lovește, dar nu o eliberează. În mod ironic, un corp absolut negru radiază, iar lungimea de undă maximă va depinde de temperatura modelului. În fizica clasică, radiația termică a generat un paradox catastrofa ultravioletă. Sa dovedit că orice lucru încălzit a trebuit să emită din ce în ce mai multă energie, până când în domeniul ultravioletelor energia nu ar distruge universul.

Max Planck a reușit să rezolve paradoxul. În formula de radiație a introdus o nouă cantitate, un cuantum. Fără să-i dea sens fizic special, el a deschis întreaga lume. Acum, cuantificarea cantităților este baza științei moderne. Oamenii de știință au realizat că câmpurile și fenomenele constau în elemente indivizibile, quanta. Acest lucru a condus la studii aprofundate în materie. De exemplu, lumea modernă aparține semiconductorilor. Anterior, totul era simplu: metalul conduce curent, alte substanțe - dielectrice. Și substanțe precum siliciul și germaniul (doar semiconductori) se comportă incomprehensibil în ceea ce privește energia electrică. Pentru a învăța cum să-și gestioneze proprietățile, a fost necesar să se creeze o teorie întreagă și să se calculeze toate posibilitățile tranzițiilor p-n.