Ale nie na ciekawostki tu czas, a na bardzo ważny temat - Fotony! Światło, promieniowanie i inne, dziwne słowa.
Zacznijmy może jednak od wyjaśnienia, czym są owe cząstki.
Foton jest cząstką elementarną, czyli budulcem nieposiadającym własnej struktury. Nie posiada ani ładunku elektrycznego ani momentu magnetycznego. Ma masę spoczynkową równą 0 i mimo wszystko, jest tez również falą elektromagnetyczną.
Temat jest dość długi i nie należy do najłatwiejszych.
To co widzimy, kolory, obrazy, litery, to tylko bardzo niewielki wycinek promieniowania, które ludzkie oko potrafi dostrzec. Nasza siatkówka reaguje tylko na ten zakres fal.
Prostym językiem, fotony (cząstki) które są wytwarzane w większości w fotosferze Słońca, wędrują do Ziemi, gdzie są przechwytywane przez nasze oczy i odczytywane jako kolory, pochłaniane przez obiekty, albo odbijane.
W ten właśnie sposób, jabłko jest czerwone.
Zakres odbicia fotonów od powierzchni jabłka.
Oczywiście, promieniowanie nie "wychodzi" tylko ze Słońca. Potrafimy sami stworzyć własne, sztuczne światło, lub fale innej długości.
Jakby wyglądał świat, gdybyśmy potrafili widzieć sygnał WI-FI? Właśnie tak:
Obraz jest mimo wszystko poglądowy, ale pokazuje, jak w przybliżeniu mogłoby to wyglądać. Na szczęście nasze oczy nie są stanie zaobserwować takich fal, dzięki czemu widzimy świat "czystszy".
Wklejam sporo obrazków, bo są ładne i miło się na nie patrzy. Mimo wszystko, potrafią w jakiś sposób uzmysłowić wam, jak to wszystko wygląda w praktyce.
Zaczniemy od najdłuższych, do najkrótszych.
Fale radiowe
Najdłuższe ze wszystkich. Posiadają długość o wielu kilometrach, liczonych nawet w setkach. Dzięki temu możemy słuchać radia itd. Z tymi falami, możemy przenosić różne informacje, dzięki czemu radio, telewizja, czy nasz komputer potrafi przetworzyć w dźwięk, obraz czy internet.
Dzięki temu że są długie potrafią podróżować w naszej atmosferze bez większych problemów. Nawet w tym momencie miliardy takich fal przepływa przez wasze ciała.
Mikrofale
Wielu z was zapewne skojarzy je sobie z "mikrofalówkami" czy też kuchenkami mikrofalowymi, ale również z Mikrofalowym Promieniowaniem Tła. Ze wszystkim macie racje, a wielu z was zapewne zastanawia się, jak działa owa kuchenka.
Otóż w każdej jest magnetron, dzięki temu powstają mikrofale. Gdy są wypuszczone do komory, gdzie jest jedzenie, zaczynają uderzać w cząsteczki wody. Podczas uderzenia woda wytwarza ciepło, dzięki któremu nasze jedzenie staje się ciepłe.
Podczerwień
Ludzie, którzy posiadali starsze telefony komórkowe zapewne kojarzą, malutkie szkiełko gdzieś w obudowie telefonu. Ale to nie jedyne wykorzystanie tych fal.
Są one pożyteczne w noktowizji lub termowizji.
Znacie zapewne termowizory.
Potrafimy dzięki nim "zobaczyć" temperaturę. W jaki sposób? Gdy obiekt wysyła promieniowanie podczerwone, detektor w urządzeniu przechwytuje je. A ich promieniowanie zależy od temperatury.
Każda kamera, która działa w nocy posiada wokół siebie sporo diod. Widzieliście takie na pewno.
Otóż każda z tych diod emituje fale podczerwone. Są one odbijane od przedmiotów a następnie wracają do obiektywu. Tam już urządzenie konwertuje je w obraz. Ale dlaczego on jest zielony a nie czerwony? To już jest wymysł ludzki, wiemy doskonale że nasze oko rozpoznaje najwięcej odcieni zieleni. Właśnie dlatego obraz jest zielony.
Światło widzialne
Czyli to wszystko, co potrafimy dostrzec gołym okiem. Nasz mózg poprzez oczy dostrzega fale w tym zakresie i potrafi z tych informacji zrobić użytek, a owocuje to tym, że potrafimy to przeczytać. Gdybyśmy jakimś cudem nagle zaczęli widzieć inne długości fal, zapewne poczulibyśmy zdezorientowanie i ból głowy, bo nasze mózgi nie są do tego przyzwyczajone.
Ale jeżeli chcecie pośrednio zobaczyć inny zakres fal, to weźcie zwykły pilot do telewizora i jakąkolwiek kamerę (może być ta w telefonie). Wycelujcie obiektyw w diodę pilota i naciśnijcie jakikolwiek guzik.
Fakt drugi- to, że my widzimy tylko ten zakres, nie oznacza że wszystkie istoty na świecie widzą tak jak my. Są zwierzęta, które widzą widmo ultrafioletowe.
Ultrafiolet
Znacie na pewno doskonale ultrafiolet. Używamy go do analizy banknotów, typ C ma właściwości bakteriobójcze, dzięki niemu sprawdzamy również miejsca zbrodni. Działa fluorescencyjnie na wiele substancji, używamy ultrafioletu również do opalania się w solarium. Niektórzy ludzie, którzy mają afakię (brak soczewki w oku) potrafią dostrzec ultrafiolet jako niebieskawe lub białe światło. Dlaczego? Ludzkie czopki w naszych oczach są w jakiś sposób czułe na nadfiolet, ale fale są zbyt krótkie by przedostać się przez soczewkę lub rogówkę. Pozbawienie jednego lub drugiego, sprawi, że dostrzeżemy fale ultrafioletowe, ale nie jest to tak wielki przywilej, by robić sobie krzywdę usuwając któreś z wyżej wymienionych.
Promieniowanie rentgenowskie
To promieniowanie na pewno również doskonale znacie. Powstaję poprzez wyhamowanie elektronów na obiekcie o dość dużej liczbie atomowej (powyżej 20).
A zastosowanie jest bardzo ważne, do robienia zdjęć rentgenowskich naszego ciała. Od złamań, do kontrastów czy szukania ciał obcych. Faktem jest, że to promieniowanie częściowo pokrywa się z promieniami gamma, więc długie naświetlanie ciała nie jest wskazane. Ale nie przez to, że działają tak samo.
Promieniowanie gamma
I dochodzimy do najkrótszych fal - promienia gamma, których nie widzimy i przez to wywołują jeszcze większy strach. Mimo wszystko, by można było to promieniowanie nazywać gamma, musi posiadać energię kwantu wyższa niż 50keV
Jak powstają? Sposobów jest sporo. Prostym przykładem jest reakcja jądrowa - po rozpadzie jądra izotopów promieniotwórczych, są one w stanie wzbudzonym. A to oznacza, by wrócić do stanu podstawowego, o niżej energii, musi ją gdzieś stracić, więc powstają fotony gamma.
A co sprawia, że potrafią zabić? Otóż podam taki prosty przykład. 70-80% masy naszego ciała to woda. Jest ona niezwykle dla nas ważna, odpowiada za wiele reakcji chemicznych. Promieniowanie gamma działa z wodą, więc w naszym organizmie dochodzi do radiolizy wody - rozszczep cząstek wody. Dochodzi również do przerwania wiązań chemicznych, działa na nasze DNA niszcząc je, powstają zaburzenia struktury białek, co hamuje reakcji wymagających pośrednictwa enzymów. Promienie gamma silnie działają na limfocyty, czyli nasze komórki obronne. Dzięki czemu nasze ciało staje się jeszcze bardziej osłabione i podatne na choroby. Nazywa się to choroba popromienną.
Jakie jest zastosowanie? Sterylizacja sprzętu medycznego lub produktów spożywczych. Do radioterapii w celu leczenia nowotworów, oraz wiele innych.
I w ten oto sposób, dotarliśmy w końcu do końca tego długiego tematu. Wiele się dziś dowiedzieliśmy, ale jeżeli nadal czujecie niedosyt informacji, lub czegoś do końca nie rozumiecie napiszcie śmiało - na pewno odpiszę.
Wklejam sporo obrazków, bo są ładne i miło się na nie patrzy. Mimo wszystko, potrafią w jakiś sposób uzmysłowić wam, jak to wszystko wygląda w praktyce.
Zaczniemy od najdłuższych, do najkrótszych.
Fale radiowe
Najdłuższe ze wszystkich. Posiadają długość o wielu kilometrach, liczonych nawet w setkach. Dzięki temu możemy słuchać radia itd. Z tymi falami, możemy przenosić różne informacje, dzięki czemu radio, telewizja, czy nasz komputer potrafi przetworzyć w dźwięk, obraz czy internet.
Dzięki temu że są długie potrafią podróżować w naszej atmosferze bez większych problemów. Nawet w tym momencie miliardy takich fal przepływa przez wasze ciała.
Mikrofale
Wielu z was zapewne skojarzy je sobie z "mikrofalówkami" czy też kuchenkami mikrofalowymi, ale również z Mikrofalowym Promieniowaniem Tła. Ze wszystkim macie racje, a wielu z was zapewne zastanawia się, jak działa owa kuchenka.
Otóż w każdej jest magnetron, dzięki temu powstają mikrofale. Gdy są wypuszczone do komory, gdzie jest jedzenie, zaczynają uderzać w cząsteczki wody. Podczas uderzenia woda wytwarza ciepło, dzięki któremu nasze jedzenie staje się ciepłe.
Podczerwień
Ludzie, którzy posiadali starsze telefony komórkowe zapewne kojarzą, malutkie szkiełko gdzieś w obudowie telefonu. Ale to nie jedyne wykorzystanie tych fal.
Są one pożyteczne w noktowizji lub termowizji.
Znacie zapewne termowizory.
Otóż każda z tych diod emituje fale podczerwone. Są one odbijane od przedmiotów a następnie wracają do obiektywu. Tam już urządzenie konwertuje je w obraz. Ale dlaczego on jest zielony a nie czerwony? To już jest wymysł ludzki, wiemy doskonale że nasze oko rozpoznaje najwięcej odcieni zieleni. Właśnie dlatego obraz jest zielony.
Światło widzialne
Czyli to wszystko, co potrafimy dostrzec gołym okiem. Nasz mózg poprzez oczy dostrzega fale w tym zakresie i potrafi z tych informacji zrobić użytek, a owocuje to tym, że potrafimy to przeczytać. Gdybyśmy jakimś cudem nagle zaczęli widzieć inne długości fal, zapewne poczulibyśmy zdezorientowanie i ból głowy, bo nasze mózgi nie są do tego przyzwyczajone.
Ale jeżeli chcecie pośrednio zobaczyć inny zakres fal, to weźcie zwykły pilot do telewizora i jakąkolwiek kamerę (może być ta w telefonie). Wycelujcie obiektyw w diodę pilota i naciśnijcie jakikolwiek guzik.
Fakt drugi- to, że my widzimy tylko ten zakres, nie oznacza że wszystkie istoty na świecie widzą tak jak my. Są zwierzęta, które widzą widmo ultrafioletowe.
Ultrafiolet
Znacie na pewno doskonale ultrafiolet. Używamy go do analizy banknotów, typ C ma właściwości bakteriobójcze, dzięki niemu sprawdzamy również miejsca zbrodni. Działa fluorescencyjnie na wiele substancji, używamy ultrafioletu również do opalania się w solarium. Niektórzy ludzie, którzy mają afakię (brak soczewki w oku) potrafią dostrzec ultrafiolet jako niebieskawe lub białe światło. Dlaczego? Ludzkie czopki w naszych oczach są w jakiś sposób czułe na nadfiolet, ale fale są zbyt krótkie by przedostać się przez soczewkę lub rogówkę. Pozbawienie jednego lub drugiego, sprawi, że dostrzeżemy fale ultrafioletowe, ale nie jest to tak wielki przywilej, by robić sobie krzywdę usuwając któreś z wyżej wymienionych.
Promieniowanie rentgenowskie
To promieniowanie na pewno również doskonale znacie. Powstaję poprzez wyhamowanie elektronów na obiekcie o dość dużej liczbie atomowej (powyżej 20).
A zastosowanie jest bardzo ważne, do robienia zdjęć rentgenowskich naszego ciała. Od złamań, do kontrastów czy szukania ciał obcych. Faktem jest, że to promieniowanie częściowo pokrywa się z promieniami gamma, więc długie naświetlanie ciała nie jest wskazane. Ale nie przez to, że działają tak samo.
I dochodzimy do najkrótszych fal - promienia gamma, których nie widzimy i przez to wywołują jeszcze większy strach. Mimo wszystko, by można było to promieniowanie nazywać gamma, musi posiadać energię kwantu wyższa niż 50keV
Jak powstają? Sposobów jest sporo. Prostym przykładem jest reakcja jądrowa - po rozpadzie jądra izotopów promieniotwórczych, są one w stanie wzbudzonym. A to oznacza, by wrócić do stanu podstawowego, o niżej energii, musi ją gdzieś stracić, więc powstają fotony gamma.
A co sprawia, że potrafią zabić? Otóż podam taki prosty przykład. 70-80% masy naszego ciała to woda. Jest ona niezwykle dla nas ważna, odpowiada za wiele reakcji chemicznych. Promieniowanie gamma działa z wodą, więc w naszym organizmie dochodzi do radiolizy wody - rozszczep cząstek wody. Dochodzi również do przerwania wiązań chemicznych, działa na nasze DNA niszcząc je, powstają zaburzenia struktury białek, co hamuje reakcji wymagających pośrednictwa enzymów. Promienie gamma silnie działają na limfocyty, czyli nasze komórki obronne. Dzięki czemu nasze ciało staje się jeszcze bardziej osłabione i podatne na choroby. Nazywa się to choroba popromienną.
Jakie jest zastosowanie? Sterylizacja sprzętu medycznego lub produktów spożywczych. Do radioterapii w celu leczenia nowotworów, oraz wiele innych.
I w ten oto sposób, dotarliśmy w końcu do końca tego długiego tematu. Wiele się dziś dowiedzieliśmy, ale jeżeli nadal czujecie niedosyt informacji, lub czegoś do końca nie rozumiecie napiszcie śmiało - na pewno odpiszę.
4 Komentar
Fajny przegląd promieniowania. Do pełni brakuje jeszcze promieniowania kosmicznego, które jest najmniej poznane z całej długości fali.
OdpiszBardzo naukowy tekst, można sporo się dowiedzieć, wielkie dzięki :)
OdpiszBardzo pomocne przy nauce fizyki :)
OdpiszPozdrawiam wszystkich studentów PP piszących pracę na Fizykę współczesną :D
Odpisz