放射線：定義、種類、例

放射線は原発事故でひどい目に遭ったかもしれませんが、「放射線」という言葉は実際にはさまざまな現象を含んでいます。 放射線はいたるところにあり、多くの日常の電子機器が放射線に依存しています。 太陽からの放射がなければ、地球上の生命は、たとえ存在したとしても、非常に異なって見えるでしょう。

放射線の基本的な定義は単純に エネルギーの放出、光子または他の亜原子粒子の形で。 放射線が危険であるかどうかは、それらの粒子がどれだけのエネルギーを持っているかによって異なります。 放射線の種類は、関与する粒子の種類とそのエネルギーによって区別されます。

電磁波は、電磁波または光と呼ばれる波の形でエネルギーを放出します。 量子力学によれば、光は粒子であると同時に波でもあります。 それが粒子と見なされているとき、それは光子と呼ばれます。 それが波と見なされるとき、それは電磁波または光波と呼ばれます。

光は、そのエネルギーに反比例する波長によって分類されます。長波長の光は、短波長の光に比べてエネルギーが低くなります。 その波長スペクトルは、最も一般的には、電波、マイクロ波、赤外線、可視光線、紫外線、X線、ガンマ線に分けられます。 光が電磁放射として放出される場合、この放射もこれらのカテゴリに分類されます。

電磁放射（これは、強調しておきますが、 光）は宇宙とここ地球に遍在しています。 電球は可視光を放射します。 マイクロ波はマイクロ波を放射します。 リモコンは赤外線を放射してテレビに信号を送信します。 これらのタイプの放射線は低エネルギーであり、一般的に人間が通常さらされる量では有害ではありません。

可視光よりも波長が短いスペクトルの部分は、人体組織に損傷を与える可能性があります。 スペクトルの可視光のすぐ隣にある紫外線は、日焼けや皮膚がんを引き起こす可能性があります。

X線とガンマ線に加えて、紫外線スペクトルの高エネルギー端からの放射が知られています 電離放射線として：それは原子から電子をノックオフすることができるのに十分なエネルギーであり、原子を イオン。 電離放射線はDNAに損傷を与え、多くの健康問題を引き起こす可能性があります。

星、超新星、ブラックホールジェットからの放射は、天文学者がそれらを見ることができるようにするものです。 たとえば、ガンマ線バーストは非常にエネルギーの高い爆発であり、宇宙で発生することが知られている最も明るい放射線イベントです。 遠くの太陽から検出された放射線は、天文学者が彼らの年齢、サイズ、タイプを推測することを可能にします。

スペースもいっぱいです 宇宙線：光子よりはるかに重い光速に近い速度で宇宙をジッパーで通過する、動きの速い陽子と原子核。 それらの質量と速度のために、それらは信じられないほど大量のエネルギーを持っています。

地球上では、宇宙線による危険はごくわずかです。 これらの粒子のエネルギーは、主に大気中の化学結合を破壊するために費やされます。 しかし、宇宙線は宇宙の人間にとって重要な考慮事項です。

国際宇宙ステーションを含む低軌道での旅行は、まだいくつかの要因によって宇宙線から保護されています。 ただし、低軌道を超えた、たとえば火星への、または延長されたミッションのための月への長期の有人ミッションは、 健康上の危険 その宇宙飛行士への宇宙線の。

ウランやラドンなどの放射性物質や放射性物質の核は不安定です。 安定させるために、核は自発的に分解するなどの核反応を受け、エネルギーを放出します。 このエネルギーは粒子の形で放出されます。 物質が崩壊するときに放出される粒子は、それがどのタイプの崩壊であるかを決定します。 核崩壊からの放射線には、アルファ線、ベータ線、ガンマ線の3つの主要なタイプがあります。

ガンマ線は、スペクトルのガンマ部分の波長を持つ放射性原子から放出される高エネルギーの光子であるため、最も単純です。

ベータ線は、電子の放出によって促進される陽子から中性子への核変換です。 このプロセスは、電子の正に帯電した反物質の対応物である陽電子を放出することによって、逆に発生することもあります（中性子を陽子に変換します）。 これらの粒子は、他の名前もありますが、ベータ粒子と呼ばれます。

アルファ線は、2つの中性子と2つの陽子からなる「アルファ粒子」の放出です。 これも標準的なヘリウム原子核です。 この崩壊後、元の原子の原子番号は2減少し、元素の同一性が変化し、原子量は4減少します。 3種類の崩壊放射線はすべて 電離.

放射性崩壊には、放射線療法、放射性炭素年代測定など、多くの用途があります。

熱エネルギーは、電磁放射を介してある場所から別の場所に伝達できます。 これは、熱が太陽からの空間の真空を通して地球に到達する方法です。

オブジェクトの色は、熱をどれだけ吸収できるかに影響します。 白はほとんどの波長を反射し、黒は吸収します。 シルバーと光沢のあるオブジェクトも反映されます。 反射するものが多いほど、吸収する放射エネルギーが少なくなり、放射線にさらされたときに熱くなることが少なくなります。 これが、黒い物体が白い物体よりも太陽の下で熱くなる理由です。

黒い物体などの優れた光吸収体は、周囲よりも暖かい場合にも優れたエミッターです。

放射線が透明または半透明の材料を通過して密閉領域に入ると、さまざまな波長で吸収および再放出されたときにトラップされる可能性があります。

これが、外が70しかない場合でも、車が太陽の下で非常に熱くなる理由です。 車内の表面は太陽からの放射を吸収しますが、窓ガラスを透過するには長すぎる波長の熱として再放出します。 したがって、代わりに、熱エネルギーは車内に閉じ込められたままになります。

これは地球の大気でも起こります。 太陽で暖められた地球と海は、太陽光が元々持っていたのとは異なる波長で吸収された熱を再放出します。 これにより、熱が大気中を戻ることができなくなり、地球の近くに閉じ込められたままになります。

黒体は 理論的、すべての波長の光を吸収し、すべての波長の光を放出する理想的なオブジェクト。 ただし、さまざまな強度でさまざまな波長の光を放射します。

光の強度、つまりフラックスは、黒体から放出される単位面積あたりの光子の数として説明できます。 x軸に波長、y軸にフラックスを持つ黒体スペクトルは、常に特定の波長にピークを示します。 このエネルギーでは、他のどのエネルギー値よりも多くの光子が放出されます。

このピークは、ウィーンの変位の法則に従って黒体の温度に応じて変化します。黒体の温度が上昇すると、ピークの波長は直線的に減少します。

この関係を知っていると、天文学者はしばしば星を完全な黒体としてモデル化します。 これは概算ですが、星の温度の適切な推定値を提供し、ライフサイクルのどこにあるかを知ることができます。

もう1つの重要な黒体の関係は、シュテファン-ボルツマンの法則です。これは、黒体から放射される総エネルギーは、その温度の4乗に比例することを示しています。E∝ T⁴.