ШКАЛА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Мы знаем, что длина электромагнитных волн бывает самой различной: от значений порядка 103 м (радиоволны) до Ю-10 м (рентгеновские лучи). Свет составляет ничтожную часть широкого спектра электромагнитных волн. При изучении этой малой части спектра были открыты другие излучения с необычными свойствами. На форзацах изображена полная шкала электромагнитных волн с указанием длин волн и частот различных излучений, а также устройства, с помощью которых получают электромагнитные волны различных диапазонов частот. Принято выделять низкочастотное излучение, радиоизлучение, инфракрасные лучи, видимый свет, ультрафиолетовые лучи, рентгеновские лучи и у-излучение. Со всеми этими излучениями, кроме у-излучения, вы уже знакомы. Самое коротковолновое у-излучение испускают атомные ядра. Принципиального различия между отдельными излучениями нет. Все они представляют собой электромагнитные волны, порождаемые заряженными частицами. Обнаруживаются электромагнитные волны в конечном счете по их действию на заряженные частицы. В вакууме излучение любой длины волны распространяется со скоростью 300 ООО км/с. Границы между отдельными областями шкалы излучений весьма условны. Излучения различной длины волны отличаются друг от друга по способу их получения (излучение антенны, тепловое излучение, излучение при торможении быстрых электронов и др.) и методам регистрации. Все перечисленные виды электромагнитного излучения порождаются также космическими объектами и успешно исследуются с помощью ракет, искусственных спутников Земли и космических кораблей. В первую очередь это относится к рентгеновскому и у-из-лучениям, сильно поглощаемым атмосферой. По мере уменьшения длины волны количественные различия в длинах волн приводят к существенным качественным различиям. Излучения различной длины волны очень сильно отличаются друг от друга по поглощению их веществом. Коротковолновые излучения (рентгеновское и особенно у-лучи) поглощаются слабо. Непрозрачные для волн оптического диапазона вещества прозрачны для этих излучений. Коэффициент отражения электромагнитных волн также зависит от длины волны. Но главное различие между длинноволновым и коротковолновым излучениями в том, что коротковолновое излучение обнаруживает свойства частиц. Об этом пойдет речь в главе «Световые кванты». 1. Какими способами регистрируются радиоволны; излучения оптического диапазона; рентгеновские лучи! 2. Используя рисунки на форзацах, укажите диапазоны всех видов излучений. 1. Свет излучается заряженными частицами — электронами, движущимися в атомах. Для того чтобы атом мог излучать, он должен получить энергию извне. Наиболее распространены тепловые источники света: Солнце, электрические лампы накаливания, пламя и др. 2. Важнейшая характеристика излучения — распределение его энергии по частотам или длинам волн. Это распределение характеризуется спектральной плотностью интенсивности излучения. 3. Спектры излучения исследуются с помощью спектральных аппаратов. Основным элементом спектрального аппарата является призма или дифракционная решетка. 4. Излучение, испускаемое твердыми и жидкими телами, а также высокотемпературной плазмой, имеет непрерывный спектр. В непрерывном спектре представлены с различной интенсивностью все длины волн. Излучение, испускаемое веществом в газообразном атомарном состоянии, имеет линейчатый спектр. Длины волн линейчатого спектра зависят только от свойств атомов вещества и не зависят от способов возбуждения атомов. На этом факте основан спектральный анализ. Спектр излучения, которое испускают молекулы, состоит из отдельных полос, разделенных темными промежутками. Такой спектр называется полосатым. 5. Поглощение света веществом зависит от длины волны. Вещество наиболее интенсивно поглощает свет как раз тех длин волн, на которых оно интенсивно испускает энергию в сильно нагретом состоянии. По линиям поглощения определяют химический состав Солнца и звезд. 6. Свет — это электромагнитные волны с длинами волн от 4-10 7 до 8* 10~7 м. Излучение с длинами волн, превышающими длину волны красного света (8*10~7 м), называют инфракрасным. Инфракрасные лучи испускает любое нагретое тело. Электромагнитные волны с длинами волн, меньшими 4> 10~7 м, называют ультрафиолетовыми. Ультрафиолетовые лучи отличаются большой химической активностью. 7. Еще меньшую длину волны имеют рентгеновские лучи. Длины волн рентгеновских лучей порядка размеров автомов. Рентгеновские лучи возникают при резком торможении электронов, прошедших ускоряющее напряжение в несколько киловольт. Эти лучи слабо поглощаются веществом. Их используют в медицине (рентгенодиагностика и рентгенотерапия), в технике (рентгенодефектоскопия) и в научных исследованиях. 8. Шкала электромагнитных волн простирается от длинных радиоволн (А,>1 км) до гамма-лучей (А,<10~10 м). Электромагнитные волны различной длины условно делят на диапазоны по различным признакам (способу получения, способу регистрации, характеру взаимодействия с веществом). Количественные различия в длинах волн приводят к существенным качественным различиям. Коротковолновое излучение обнаруживает свойства частиц.