Radyasyon: Tanımı, Türleri ve Örnekleri

Radyasyon, nükleer kazalardan dolayı kötü bir üne sahip olabilir, ancak "radyasyon" kelimesi aslında çok çeşitli fenomenleri kapsar. Radyasyon her yerde ve çok sayıda günlük elektronik cihaz ona güveniyor. Güneşten gelen radyasyon olmadan, Dünya'daki yaşam, eğer var olsaydı, çok farklı görünürdü.

Radyasyonun temel tanımı basitçe şudur: enerji emisyonu, fotonlar veya diğer atom altı parçacıklar şeklinde. Radyasyonun tehlikeli olup olmadığı, bu parçacıkların ne kadar enerjiye sahip olduğuna bağlıdır. Radyasyon türleri, ilgili parçacık türleri ve enerjileri ile ayırt edilir.

Elektromanyetik radyasyon, elektromanyetik dalgalar veya ışık adı verilen dalgalar şeklinde yayılan enerjidir. Kuantum mekaniğine göre ışık hem parçacık hem de dalgadır. Parçacık olarak düşünüldüğünde buna foton denir. Bir dalga olarak ele alındığında elektromanyetik dalga veya ışık dalgası olarak adlandırılır.

Işık, enerjisiyle ters orantılı olan dalga boyuna göre sınıflandırılır: Uzun dalga boylu ışık, kısa dalga boylu ışığa göre daha düşük enerjiye sahiptir. Dalga boyu spektrumu en yaygın olarak şu şekilde ayrılır: radyo dalgaları, mikrodalgalar, kızılötesi, görünür ışık, ultraviyole radyasyon, x-ışınları ve gama ışınları. Işık elektromanyetik radyasyon olarak yayıldığında, bu radyasyon da bu kategorilere göre sınıflandırılır.

Elektromanyetik radyasyon (tekrar vurgulamak gerekirse, hafif) evrende ve burada dünyada her yerde bulunur. Ampuller görünür ışık yayar; mikrodalgalar mikrodalgaları yayar. Bir uzaktan kumanda, bir televizyona sinyal göndermek için kızılötesi yayar. Bu radyasyon türleri düşük enerjilidir ve genellikle insanların normalde maruz kaldığı miktarlarda zararlı değildir.

Spektrumun görünür ışıktan daha kısa dalga boylarına sahip kısmı insan dokusuna zarar verebilir. Spektrumdaki görünür ışığın hemen yanında bulunan ultraviyole ışık, güneş yanıklarına ve cilt kanserine neden olabilir.

X-ışınları ve gama ışınlarına ek olarak, ultraviyole spektrumunun yüksek enerjili ucundan gelen radyasyon bilinmektedir. iyonlaştırıcı radyasyon olarak: Elektronları atomlardan koparıp atomları atomlara dönüştürebilecek kadar enerjiktir. iyonlar. İyonize radyasyon DNA'ya zarar verebilir ve çok sayıda sağlık sorununa neden olabilir.

Yıldızlardan, süpernovalardan ve kara delik jetlerinden gelen radyasyon, gökbilimcilerin onları görmesini sağlar. Örneğin gama ışını patlamaları, evrende meydana geldiği bilinen en parlak radyasyon olayları olan çok enerjik patlamalardır. Uzak güneşlerden tespit edilen radyasyon, gökbilimcilerin yaşlarını, boyutlarını ve türlerini çıkarmasına olanak tanır.

Uzay da dolu kozmik ışınlar: Fotonlardan çok, çok daha ağır olan, neredeyse ışık hızında kozmosun içinden geçen hızlı hareket eden protonlar ve atom çekirdekleri. Kütleleri ve hızları nedeniyle inanılmaz derecede yüksek miktarda enerjiye sahiptirler.

Dünyada, kozmik ışınların oluşturduğu tehlike ihmal edilebilir düzeydedir. Bu parçacıkların enerjisi çoğunlukla atmosferdeki kimyasal bağları parçalamak için harcanır. Bununla birlikte, kozmik ışınlar, uzayda insanlar için önemli bir husustur.

Uluslararası Uzay İstasyonu da dahil olmak üzere, düşük Dünya yörüngesindeki geziler, hala çeşitli faktörlerle kozmik ışınlardan korunmaktadır. Bununla birlikte, düşük Dünya yörüngesinin ötesinde, örneğin Mars'a veya uzun bir görev için Ay'a yapılacak herhangi bir uzun vadeli mürettebat görevi, sağlık tehlikeleri astronotlarına kozmik ışınların.

Uranyum veya radon gibi bir radyoaktif maddenin veya radyoaktif maddenin çekirdekleri kararsızdır. Stabilize etmek için çekirdekler, kendiliğinden parçalanma ve yaptıklarında enerji salma dahil olmak üzere nükleer reaksiyonlara gireceklerdir. Bu enerji parçacıklar halinde yayılır. Madde bozunduğunda yayılan parçacıklar, ne tür bir bozunma olduğunu belirler. Nükleer bozunmadan kaynaklanan üç ana radyasyon türü vardır: alfa radyasyonu, beta radyasyonu ve gama radyasyonu.

Gama radyasyonu, spektrumun gama kısmında bir dalga boyuna sahip radyoaktif atomdan yayılan yüksek enerjili bir foton olduğu için en basit olanıdır.

Beta radyasyonu, bir elektronun emisyonu ile kolaylaştırılan bir protonun bir nötrona dönüştürülmesidir. Bu süreç, bir elektronun pozitif yüklü antimadde karşılığı olan bir pozitron yayarak (bir nötronu bir protona dönüştürerek) tersine de gerçekleşebilir. Bu parçacıklar, başka isimlere de sahip olmalarına rağmen beta parçacıkları olarak anılırlar.

Alfa radyasyonu, iki nötron ve iki protondan oluşan bir "alfa parçacığının" emisyonudur. Bu aynı zamanda standart bir helyum çekirdeğidir. Bu bozunmadan sonra orijinal atomun atom numarası 2 azalır, element kimliği değişir ve atom ağırlığı 4 azalır. Her üç tür bozunma radyasyonu iyonlaştırıcı.

Radyoaktif bozunma, radyasyon tedavisi, radyokarbon tarihleme ve benzeri gibi birçok kullanıma sahiptir.

Isı enerjisi elektromanyetik radyasyon yoluyla bir yerden başka bir yere aktarılabilir. Isı, Güneş'ten gelen uzay boşluğu yoluyla Dünya'ya bu şekilde ulaşır.

Bir nesnenin rengi, ısıyı ne kadar iyi emebileceğini etkiler. Beyaz çoğu dalga boyunu yansıtırken, siyah soğurur. Gümüş ve parlak nesneler de yansıma yapar. Bir şey ne kadar yansıtıcıysa, o kadar az radyasyon enerjisi emer ve radyasyona maruz kaldığında o kadar az ısınır. Bu nedenle siyah nesneler güneşte beyaz nesnelerden daha sıcak olur.

Siyah nesneler gibi iyi ışık emiciler, çevrelerinden daha sıcak olduklarında da iyi yayıcılardır.

Radyasyon, saydam veya yarı saydam bir malzemeden kapalı bir bölgeye geçerse, absorbe edildiğinde ve farklı dalga boylarında yeniden yayıldığında kapana kısılabilir.

Bu yüzden arabanız güneşte çok ısınır, dışarısı sadece 70'de olsa bile; arabanızın içindeki yüzeyler güneşten gelen radyasyonu emer, ancak pencere camına nüfuz edemeyecek kadar uzun dalga boylarında ısı olarak yeniden yayar. Bunun yerine, ısı enerjisi arabanın içinde hapsolmuş halde kalır.

Bu aynı zamanda Dünya'nın atmosferi ile de olur. Güneşin ısıttığı dünya ve okyanus, güneş ışığının başlangıçta sahip olduğundan farklı dalga boylarında bir miktar emilen ısıyı yeniden yayacaktır. Bu, ısının atmosfere geri dönmesini imkansız hale getirecek ve onu Dünya'ya daha yakın tutacaktır.

Kara cisim bir teorikışığın tüm dalga boylarını emen ve tüm dalga boylarını yayan ideal nesne. Ancak, farklı yoğunluklarda farklı dalga boylarında ışık yayar.

Işığın veya akının yoğunluğu, siyah cisimden yayılan birim alan başına foton sayısı olarak tanımlanabilir. Dalga boyu x ekseninde ve akı y ekseninde olan bir kara cisim tayfı her zaman belirli bir dalga boyunda bir tepe noktası gösterecektir; bu enerji ile diğer enerji değerlerinden daha fazla foton yayılır.

Bu tepe, Wien Yer Değiştirme Yasasına göre kara cismin sıcaklığına bağlı olarak değişir: Kara cismin sıcaklığı arttıkça tepe dalga boyu lineer olarak azalacaktır.

Bu ilişkiyi bilen gökbilimciler genellikle yıldızları mükemmel kara cisimler olarak modeller. Bu bir tahmin olsa da, yıldızın yaşam döngüsünün neresinde olduğunu söyleyebilecek, onlara yıldızın sıcaklığı için iyi bir tahmin verir.

Bir diğer önemli kara cisim ilişkisi, bir kara cismin yaydığı toplam enerjinin, dördüncü kuvvete göre alınan sıcaklığıyla orantılı olduğunu söyleyen Stefan-Boltzmann Yasasıdır: E ∝ T⁴.