Kaj pravi svet Suvorovu Sergeju Georgijeviču
Lestvica elektromagnetnega sevanja
Tako se je izkazalo, da je obseg sevanja, ki ga je človek odkril v naravi, zelo širok. Če gremo od najdaljših valov k najkrajšim, bomo videli naslednjo sliko (slika 27). Radijski valovi so na prvem mestu, so najdaljši. Sem spadajo tudi sevanja, ki sta jih odkrila Lebedev in Glagoleva-Arkadijeva; To so ultrakratki radijski valovi. Temu sledijo infrardeče sevanje, vidna svetloba, ultravijolično sevanje, rentgensko sevanje in nazadnje sevanje gama.
Meje med različnimi sevanji so zelo poljubne: sevanja si neprekinjeno sledijo in se celo delno prekrivajo.
Če pogledamo lestvico elektromagnetnih valov, lahko bralec sklepa, da sevanja, ki jih vidimo, predstavljajo zelo majhen del celotnega spektra sevanj, ki jih poznamo.
Za odkrivanje in preučevanje nevidnega sevanja se je moral fizik oborožiti z dodatnimi instrumenti. Nevidna sevanja je mogoče zaznati po njihovih učinkih. Na primer, radijske emisije delujejo na antene in v njih ustvarjajo električne tresljaje: infrardeče sevanje najmočneje vpliva na toplotne naprave (termometre), vsa druga sevanja pa na fotografske plošče in na njih povzročajo kemične spremembe. Antene, termični instrumenti, fotografske plošče so nove »oči« fizikov za različne dele lestvice elektromagnetnega valovanja.
riž. 27. Lestvica sevanja. Osenčeno območje predstavlja del spektra, ki ga vidi človeško oko.
Odkritje raznolikega elektromagnetnega sevanja je ena najbriljantnejših strani v zgodovini fizike.
Iz knjige Tečaj zgodovine fizike avtor Stepanovič Kudrjavcev PavelOdkritje elektromagnetnega valovanja Vrnimo se vendarle k Hertzu. Kot smo videli, je Hertz v svojem prvem delu pridobil hitra električna nihanja in proučeval vpliv vibratorja na sprejemni krog, ki je bil še posebej močan v primeru resonance. V svojem delu "O delovanju toka" je Hertz prešel na
Iz knjige NIKOLA TESLA. PREDAVANJA. ČLANKI. avtor Tesla NikolaZANIMIVA LASTNOST rentgenskega sevanja * Morda je vrednost tukaj predstavljenih rezultatov, pridobljenih z uporabo žarnic, ki oddajajo rentgensko sevanje, v tem, da dodatno osvetlijo naravo sevanja in tudi bolje ponazorijo že znano
Iz knjige O čem pripoveduje svetloba avtor Suvorov Sergej GeorgijevičVzbujanje elektromagnetnega valovanja Najenostavnejši način za vzbujanje elektromagnetnega valovanja je ustvarjanje električne razelektritve. Predstavljajmo si kovinsko palico s kroglico na koncu, nabito s pozitivno elektriko, in drugo podobno palico, nabito
Iz knjige Zgodovina laserja avtor Bertolotti MarioZaznavanje elektromagnetnih valov Toda elektromagnetnih valov v vesolju oko ne zazna. Kako jih odkriti? In kaj točno niha v teh valovih?
Iz knjige Atomski problem avtorja Ran PhilipValovna dolžina elektromagnetnega valovanja Kjer pa obstaja periodično nihanje, ki se širi v prostoru, lahko govorimo tudi o valovni dolžini. Pri vodnih valovih smo valovno dolžino poimenovali razdalja med dvema najbližjima vrhovoma. Kaj je vrh vodnega vala?
Iz knjige Asteroid-Comet Hazard: Yesterday, Today, Tomorrow avtor Šustov Boris MihajlovičIskanje rešetke za rentgensko sevanje Vendar pa je delo z uklonskimi rešetkami naletelo na svoje težave. Za različna sevanja, ki jih potrebujete različne rešetke. Širina svetlobnih mrežnih črt
Iz avtorjeve knjigeNajdena je bila tudi rešetka za rentgenske žarke. uklonska rešetka in za rentgenske žarke. Tu je na pomoč priskočila narava sama Konec 19. in v začetku 20. stoletja so fiziki intenzivno preučevali strukturo trdnih teles. Znano je, da so številne trdne snovi
Iz avtorjeve knjigeNiz rentgenskih žarkov Zunanji pogoji nimajo takšnega vpliva na rentgenske spektre atomov velik vpliv. Tudi ko pridejo atomi v stik kemične spojine, njihove notranje plasti niso preurejene. Zato so rentgenski spektri molekul enaki spektrom
Iz avtorjeve knjigeNaloga pretvarjanja dolgovalovnega sevanja v vidno svetlobo Naravni pretvorniki svetlobe - luminiscenčne snovi - pretvarjajo svetlobo z valovno dolžino, krajšo od valovne dolžine vidne svetlobe, v vidno svetlobo. Vendar pa praktične potrebe predstavljajo izziv
Iz avtorjeve knjigeEksperimentalno odkritje elektromagnetno valovanje Vzporedno z teoretične študije Izvedene so bile Maxwellove enačbe eksperimentalne študije po generaciji električne vibracije, pridobljen s praznjenjem običajnega kondenzatorja v električni tokokrog, In
Iz avtorjeve knjigePoglavje XI Problemi zaščite pred radioaktivno sevanje Problemi zaščite pred radioaktivnimi sevanji se pojavljajo v na različnih ravneh raba jedrske energije: - na najnižji ravni, ki vključuje na primer pridobivanje urana, ki je glavna vrsta jedrske energije
Iz avtorjeve knjigeI. Zaščita pred radioaktivnim sevanjem v jedrskih elektrarnah 1) Doze radioaktivnega sevanja so najpogosteje izražene v rentgenih Razno mednarodne komisije ugotovili, da je za delavce v jedrskih elektrarnah dovoljena tedenska doza sevanja 0,3 rentgena. Ta odmerek
Iz avtorjeve knjige9.3. Torinsko merilo Ko je dovolj velik objekt šele odkrit, ni vnaprej znano, kakšno nevarnost lahko predstavlja za Zemljo v bližnji ali daljni prihodnosti. Možno je, čeprav malo verjetno, da bi prejeli čim več več opažanja v
Iz avtorjeve knjige9.4. Tehnična lestvica Palermo za ocenjevanje nevarnosti trčenja Zemlje z asteroidi in kometi Torinska lestvica, o kateri smo govorili v prejšnjem razdelku, je bila razvita predvsem za opis in širjenje informacij o nevarnosti asteroida in kometa s pomočjo
Lestvica elektromagnetnega sevanja običajno vključuje sedem razponov:
1. Nizkofrekvenčne vibracije
2. Radijski valovi
3. Infrardeče sevanje
4. Vidno sevanje
6. Rentgenski žarki
7. Gama sevanje
Bistvene razlike med posameznimi sevanji ni. Vsi so elektromagnetni valovi, ki jih ustvarjajo nabiti delci. Elektromagnetne valove na koncu zaznamo po njihovem učinku na nabite delce. V vakuumu sevanje katere koli valovne dolžine potuje s hitrostjo 300.000 km/s. Meje med posameznimi območji sevalne lestvice so zelo poljubne.
Sevanja različnih valovnih dolžin se med seboj razlikujejo po načinu nastanka (sevanje antene, toplotno sevanje, sevanje pri zaviranju hitrih elektronov itd.) in načinih registracije.
Nastajajo tudi vse naštete vrste elektromagnetnega sevanja vesoljskih objektov in jih uspešno raziskujejo z uporabo raket, umetnih zemeljskih satelitov in vesoljske ladje. To velja predvsem za rentgenske in g-žarke, ki jih ozračje močno absorbira.
Ko se valovna dolžina zmanjša, kvantitativne razlike v valovnih dolžinah povzročijo pomembne kvalitativne razlike.
Sevanja različnih valovnih dolžin se med seboj močno razlikujejo po tem, da jih snov absorbira. Kratkovalovno sevanje (rentgenski in predvsem g-žarki) se slabo absorbira. Snovi, ki so neprozorne za optične valove, so prosojne za ta sevanja. Od valovne dolžine je odvisen tudi odbojni koeficient elektromagnetnega valovanja. Toda glavna razlika med dolgovalovnim in kratkovalovnim sevanjem je, da ima kratkovalovno sevanje lastnosti delcev.
Rentgensko sevanje
Rentgensko sevanje- elektromagnetno valovanje z valovno dolžino od 8*10-6 cm do 10-10 cm.
Poznamo dve vrsti rentgenskega sevanja: zavorno in karakteristično.
Zavora nastane, ko hitre elektrone upočasni katera koli ovira, zlasti kovinski elektroni.
Elektronsko zavorno sevanje ima zvezen spekter, ki se razlikuje od zveznih emisijskih spektrov, ki jih proizvajajo trdne snovi ali tekočine.
Značilno rentgensko sevanje ima črtasti spekter. Značilno sevanje nastane kot posledica dejstva, da zunanji hitri elektron, ki se upočasnjuje v snovi, iz atoma snovi izvleče elektron, ki se nahaja na eni od notranjih lupin. Ko se bolj oddaljeni elektron premakne na izpraznjeno mesto, se pojavi rentgenski foton.
Naprava za izdelavo rentgenskih žarkov - rentgenska cev.
Shematska ilustracija rentgenska cev.
X - rentgenski žarki, K - katoda, A - anoda (včasih imenovana antikatoda), C - odvod toplote, Uh- grelna napetost katode, U a- pospeševalna napetost, W in - vhod vodnega hlajenja, W izhod - izhod vodnega hlajenja.
Katoda 1 je volframova vijačnica, ki oddaja elektrone zaradi termionske emisije. Cilinder 3 fokusira tok elektronov, ki nato trčijo ob kovinsko elektrodo (anodo) 2. V tem primeru se pojavijo rentgenski žarki. Napetost med anodo in katodo doseže več deset kilovoltov. V cevi se ustvari globok vakuum; tlak plina v njem ne presega 10_о mm Hg. Art.
Elektroni, ki jih oddaja vroča katoda, se pospešijo (rentgenskih žarkov ne oddaja, ker je pospešek premajhen) in zadenejo anodo, kjer se močno upočasnijo (oddajajo se rentgenski žarki: tako imenovano zavorno sevanje)
Hkrati izbijajo elektrone iz notranjega elektronske lupine atomi kovine, iz katere je izdelana anoda. Prazna mesta lupine zasedajo drugi elektroni atoma. V tem primeru se rentgensko sevanje oddaja z določeno energijsko značilnostjo materiala anode (karakteristično sevanje )
Za rentgenske žarke je značilna kratka valovna dolžina in visoka "trdota".
Lastnosti:
visoka prodorna sposobnost;
učinek na fotografske plošče;
sposobnost povzročanja ionizacije v snoveh, skozi katere ti žarki prehajajo.
Uporaba:
Rentgenska diagnostika. Z rentgenskimi žarki lahko "razsvetlite" človeško telo, zaradi česar je mogoče dobiti sliko kosti, v sodobnih napravah pa notranjih organov
Rentgenska terapija
Odkrivanje napak na izdelkih (tirnice, zvari itd.) z uporabo rentgenskega sevanja imenujemo rentgenska preiskava napak.
V znanosti o materialih, kristalografiji, kemiji in biokemiji se rentgenski žarki uporabljajo za pojasnitev strukture snovi na atomski ravni z uporabo sipanja rentgenskih žarkov (rentgenska difrakcija). Znan primer je določiti strukturo DNK.
Na letališčih se aktivno uporabljajo rentgenski televizijski introskopi, ki omogočajo ogled vsebine ročna prtljaga in prtljage z namenom vizualnega zaznavanja nevarnih predmetov na zaslonu monitorja.
Dolžine elektromagnetnih valov, ki jih lahko zapišejo instrumenti, so v zelo širokem razponu. Vsi ti valovi imajo splošne lastnosti: absorpcija, refleksija, interferenca, difrakcija, disperzija. Te lastnosti pa se lahko kažejo na različne načine. Viri in sprejemniki valov so različni.
Radijski valovi
ν =10 5 - 10 11 Hz, λ =10 -3 -10 3 m.
Pridobljeno z uporabo oscilacijskih krogov in makroskopskih vibratorjev. Lastnosti. Radijske valove različnih frekvenc in valovnih dolžin mediji različno absorbirajo in odbijajo. Aplikacija Radijske zveze, televizija, radar. V naravi radijske valove oddajajo različni nezemeljski viri (galaktična jedra, kvazarji).
Infrardeče sevanje (toplotno)
ν =3-10 11 - 4 . 10 14 Hz, λ =8. 10 -7 - 2. 10 -3 m.
Oddajajo atomi in molekule snovi.
Infrardeče sevanje oddajajo vsa telesa pri kateri koli temperaturi.
Človek oddaja elektromagnetno valovanje λ≈9. 10 -6 m.
Lastnosti
- Prehaja skozi nekatera neprozorna telesa, pa tudi skozi dež, meglico in sneg.
- Proizvaja kemično delovanje na fotografskih ploščah.
- Ko snov absorbira, jo segreje.
- Povzroča notranji fotoelektrični učinek v germaniju.
- Neviden.
Posneto s toplotnimi, fotoelektričnimi in fotografskimi metodami.
Aplikacija. Pridobite slike predmetov v temi, naprav za nočno opazovanje (nočni daljnogled) in megle. Uporablja se v forenziki, fizioterapiji in industriji za sušenje poslikanih izdelkov, gradnjo sten, lesa in sadja.
Del elektromagnetnega sevanja, ki ga zazna oko (od rdeče do vijolične):
Lastnosti.IN vpliva na oko.
(manj kot vijolična svetloba)
Viri: plinske sijalke s kvarčnimi cevmi (kvarčne sijalke).
Oddajajo vse trdne snovi s T>1000°C, pa tudi svetleče živosrebrove pare.
Lastnosti. Visoka kemična aktivnost (razgradnja srebrovega klorida, sijaj kristalov cinkovega sulfida), nevidna, visoka prodorna sposobnost, ubija mikroorganizme, v majhnih odmerkih blagodejno vpliva na človeško telo (porjavitev), v velikih odmerkih pa ima negativen biološki učinek: spremembe v razvoju celic in metabolizmu snovi, učinki na oči.
rentgenski žarki
Oddaja se med velikim pospeškom elektronov, na primer pri njihovem pojemku v kovinah. Dobljeno z rentgensko cevjo: elektrone v vakuumski cevi (p = 10 -3 -10 -5 Pa) pospeši električno polje pri visoki napetosti, dosežejo anodo in se ob udarcu močno upočasnijo. Pri zaviranju se elektroni gibljejo pospešeno in oddajajo elektromagnetne valove kratke dolžine (od 100 do 0,01 nm). Lastnosti Interferenca, rentgenska difrakcija s kristalna mreža, visoka prodorna moč. Obsevanje v velikih odmerkih povzroča radiacijsko bolezen. Aplikacija. V medicini (diagnostika bolezni notranjih organov), v industriji (kontrola notranje strukture različnih izdelkov, zvarov).
γ sevanje
Viri: atomsko jedro ( jedrske reakcije). Lastnosti. Ima ogromno prodorno moč in ima močan biološki učinek. Aplikacija. V medicini, proizvodnji ( γ - odkrivanje napak). Aplikacija. V medicini, v industriji.
Skupna lastnost elektromagnetnega valovanja je tudi, da ima vsa sevanja tako kvantne kot valovne lastnosti. Kvantna in valovne lastnosti v tem primeru se ne izključujeta, ampak dopolnjujeta. Lastnosti valov so bolj jasne pri nizkih frekvencah in manj jasne pri visokih frekvencah. In obratno, kvantne lastnosti so bolj jasne pri visokih frekvencah in manj jasne pri nizkih frekvencah. Krajša kot je valovna dolžina, svetlejše so videti kvantne lastnosti in daljša kot je valovna dolžina, svetlejše so valovne lastnosti.
LESTVICA ELEKTROMAGNETNIH SEVANJ
Vemo, da je lahko dolžina elektromagnetnega valovanja zelo različna: od vrednosti reda 103 m (radijski valovi) do 10-8 cm (rentgenski žarki). Svetloba predstavlja majhen del širokega spektra elektromagnetnega valovanja. Kljub temu so med preučevanjem tega majhnega dela spektra odkrili druga sevanja z nenavadnimi lastnostmi.
Bistvene razlike med posameznimi sevanji ni. Vsi so elektromagnetni valovi, ki jih ustvarjajo pospešeno premikajoči se nabiti delci. Elektromagnetne valove na koncu zaznamo po njihovem učinku na nabite delce. V vakuumu sevanje katere koli valovne dolžine potuje s hitrostjo 300.000 km/s. Meje med posameznimi območji sevalne lestvice so zelo poljubne.
Sevanja različnih valovnih dolžin se med seboj razlikujejo po načinu nastanka (sevanje antene, toplotno sevanje, sevanje pri zaviranju hitrih elektronov itd.) in načinih registracije.
Vse naštete vrste elektromagnetnega sevanja ustvarjajo tudi vesoljska telesa in jih uspešno preučujejo z raketami, umetnimi zemeljskimi sateliti in vesoljskimi plovili. To velja predvsem za rentgensko in gama sevanje, ki ju ozračje močno absorbira.
Ko se valovna dolžina zmanjša kvantitativne razlike v valovnih dolžinah vodijo do pomembnih kvalitativnih razlik.
Sevanja različnih valovnih dolžin se med seboj močno razlikujejo po tem, da jih snov absorbira. Kratkovalovno sevanje (rentgenski in predvsem g-žarki) se slabo absorbira. Snovi, ki so neprozorne za optične valove, so prosojne za ta sevanja. Od valovne dolžine je odvisen tudi odbojni koeficient elektromagnetnega valovanja. Toda glavna razlika med dolgovalovnim in kratkovalovnim sevanjem je ta kratkovalovno sevanje razkriva lastnosti delcev.
Radijski valovi
n= 105-1011 Hz, l»10-3-103 m.
Pridobljeno z uporabo oscilacijskih krogov in makroskopskih vibratorjev.
Lastnosti: Radijski valovi različnih frekvenc in različnih valovnih dolžin se v medijih različno absorbirajo in odbijajo ter kažejo lastnosti uklona in interference.
Uporaba: radijske komunikacije, televizija, radar.
Infrardeče sevanje (toplotni)
n=3*1011-4*1014 Hz, l=8*10-7-2*10-3 m.
Oddajajo atomi in molekule snovi. Infrardeče sevanje oddajajo vsa telesa pri kateri koli temperaturi. Človek oddaja elektromagnetne valove l»9*10-6 m.
Lastnosti:
1. Prehaja skozi nekatera neprozorna telesa, tudi skozi dež, meglico, sneg.
2. Povzroča kemični učinek na fotografske plošče.
3. Snov, ki jo absorbira, jo segreje.
4. Povzroča notranji fotoelektrični učinek v germaniju.
5. Neviden.
6. Sposobnost pojava motenj in uklona.
Posneto s toplotnimi, fotoelektričnimi in fotografskimi metodami.
Uporaba: Pridobivanje slik predmetov v temi, naprav za nočno opazovanje (nočni daljnogled) in megle. Uporablja se v forenziki, fizioterapiji in industriji za sušenje poslikanih izdelkov, gradnjo sten, lesa in sadja.
Vidno sevanje
Del elektromagnetnega sevanja, ki ga zazna oko (od rdeče do vijolične):
n=4*1014-8*1014 Hz, l=8*10-7-4*10-7 m.
Lastnosti: Odseva, lomi, vpliva na oko, je sposoben pojavov disperzije, interference, difrakcije.
Ultravijolično sevanje
n=8*1014-3*1015 Hz, l=10-8-4*10-7 m (manj kot vijolična svetloba).
Viri: plinske sijalke s kvarčnimi cevmi (kvarčne sijalke).
Oddajajo vse trdne snovi s t>1000°C, pa tudi svetleče živosrebrove pare.
Lastnosti: Visoka kemična aktivnost (razpad srebrovega klorida, sijaj kristalov cinkovega sulfida), neviden, visoka prodornost, ubija mikroorganizme, majhnih odmerkih blagodejno vpliva na človeški organizem (porjavitev), v velikih odmerkih pa ima negativen biološki učinek: spremembe v razvoju in presnovi celic, učinki na oči.
Uporaba: V medicini, industriji.
rentgenski žarki
Oddaja se med velikim pospeškom elektronov, na primer pri njihovem pojemku v kovinah. Dobljeno z rentgensko cevjo: elektroni v vakuumski cevi (p = 10-3-10-5 Pa) se pospešijo z električnim poljem pri visoki napetosti, dosežejo anodo in se ob udarcu močno upočasnijo. Pri zaviranju se elektroni gibljejo pospešeno in oddajajo elektromagnetne valove kratke dolžine (od 100 do 0,01 nm).
Lastnosti: interferenca, rentgenska difrakcija na kristalni mreži, velika prodorna moč. Obsevanje v velikih odmerkih povzroča radiacijsko bolezen.
Uporaba: V medicini (diagnostika bolezni notranjih organov), v industriji (kontrola notranje strukture različnih izdelkov, zvarov).
g -sevanje
n=3*1020 Hz in več, l=3,3*10-11 m.
Viri: atomsko jedro (jedrske reakcije).
Lastnosti: Ima ogromno prodorno moč in ima močan biološki učinek.
Uporaba: V medicini, proizvodnji (g-odkrivanje napak).
Zaključek
Celotna lestvica elektromagnetnih valov je dokaz, da ima vsako sevanje kvantne in valovne lastnosti. Kvantne in valovne lastnosti se v tem primeru ne izključujejo, temveč dopolnjujejo. Lastnosti valov so bolj jasne pri nizkih frekvencah in manj jasne pri visokih frekvencah. Nasprotno pa so kvantne lastnosti bolj jasne pri visokih frekvencah in manj jasne pri nizkih frekvencah. Krajša kot je valovna dolžina, svetlejše so videti kvantne lastnosti in daljša kot je valovna dolžina, svetlejše so valovne lastnosti. Vse to služi kot potrditev zakona dialektike (tranzicije kvantitativne spremembe v kakovosti).
Diapozitiv 2
Lestvica elektromagnetnega sevanja.
Lestvica elektromagnetnega valovanja sega od dolgih radijskih valov do gama žarkov. Elektromagnetni valovi različnih dolžin so običajno razdeljeni v razpone glede na različne značilnosti (način nastanka, način registracije, narava interakcije s snovjo).
Diapozitiv 3
Diapozitiv 4
Elektromagnetno sevanje
1. Gama sevanje 2. Infrardeče območje 3. Rentgensko sevanje 4. Radijsko sevanje in mikrovalovi 5. Vidno območje 6. Ultravijolično
Diapozitiv 5
Gama sevanje
Aplikacija
Diapozitiv 6
Sevanje gama Eno prvih mest na področju odkritja žarkov gama pripada Angležu Ernestu Rutherfordu. Rutherfordov cilj ni bil le odkriti nove snovi, ki oddajajo. Želel je ugotoviti, kakšni so njihovi žarki. Pravilno je domneval, da lahko v teh žarkih naletimo na nabite delce. In se odklonijo v magnetnem polju. Leta 1898 je Rutherford začel raziskovati sevanje urana, rezultati pa so bili objavljeni leta 1899 v članku "Sevanje urana in z njim ustvarjena električna prevodnost." Rutherford je med poloma močnega magneta spustil močan snop radijevih žarkov. In njegove domneve so bile upravičene.
Diapozitiv 7
Sevanje je bilo zabeleženo z njegovim delovanjem na fotografsko ploščo. Medtem ko ni bilo magnetnega polja, se je na plošči zaradi radijevih žarkov, ki so padli nanjo, pojavila ena lisa. Toda žarek je šel skozi magnetno polje. Zdaj se zdi, da je razpadla. En žarek je odstopil v levo, drugi v desno. Odklon žarkov v magnetnem polju je jasno pokazal, da sevanje vsebuje nabite delce; Iz tega odstopanja bi lahko sodili predznak delcev. Rutherford je dve komponenti sevanja radioaktivnih snovi poimenoval na podlagi prvih dveh črk grške abecede. Alfa žarki () – del sevanja, ki se odkloni, kot bi se odklonil pozitivnih delcev. Negativne delce smo označili s črko beta (). In leta 1900 je Villar odkril še eno komponento v sevanju urana, ki ni odstopala v magnetnem polju in je imela največjo prodorno moč; imenovali so jo žarki gama (). Kot se je izkazalo, so bili to "delci" elektromagnetnega sevanja - tako imenovani gama kvanti. Gama sevanje, kratkovalovno elektromagnetno sevanje. Na lestvici elektromagnetnega valovanja meji na trdo rentgensko sevanje, saj zavzema celotno frekvenčno območje >3*1020 Hz, kar ustreza valovnim dolžinam
Diapozitiv 8
Sevanje gama se pojavi med razpadi radioaktivna jedra, elementarnih delcev, pri anihilaciji parov delec-antidelec, pa tudi pri prehodu hitrih nabitih delcev skozi snov, ki spremlja razpad radioaktivnih jeder, se oddajajo med prehodi jedra iz bolj vzbujenega. energijsko stanje na manj razburjeno ali na glavno. Oddajanje kvanta gama iz jedra ne povzroči nobene spremembe atomsko število ali masno število, v nasprotju z drugimi vrstami radioaktivnih transformacij. Širina črt sevanja gama je običajno izjemno majhna (~10-2 eV). Ker je razdalja med nivoji večkrat večja od širine črt, je spekter sevanja gama črtast, t.j. je sestavljen iz številnih ločenih linij. Preučevanje spektrov sevanja gama omogoča ugotavljanje energij vzbujenih stanj jeder.
Diapozitiv 9
Vir sevanja gama je sprememba energijskega stanja atomskega jedra, pa tudi pospeševanje prosto nabitih delcev, ki se oddajajo med razpadom nekaterih elementarnih delcev. Tako razpad mirujočega mezona p° proizvaja sevanje gama z energijo ~70 MeV. Tudi gama sevanje pri razpadu osnovnih delcev tvori črtasti spekter. Vendar pa doživlja razpad elementarni delci pogosto se gibljejo s hitrostjo, primerljivo s svetlobno hitrostjo. Posledično pride do razširitve Dopplerjeve črte in spekter sevanja gama postane zamegljen v širokem energijskem območju. Sevanje gama, ki nastane, ko hitro nabiti delci prehajajo skozi snov, je posledica njihovega upočasnjevanja v Coulombovem polju atomska jedra snovi. Za zavorno sevanje gama je tako kot za zavorno rentgensko sevanje značilen zvezen spekter, zgornja meja ki sovpada z energijo nabitega delca, kot je elektron. V medzvezdnem prostoru lahko sevanje gama nastane kot posledica trkov kvantov mehkejšega dolgovalovnega elektromagnetnega sevanja, kot je svetloba, z elektroni, ki jih pospešujejo magnetna polja vesoljskih teles. V tem primeru hitri elektron svojo energijo preda elektromagnetnemu sevanju in vidna svetloba se spremeni v močnejše sevanje gama. Podoben pojav se lahko pojavi pri kopenske razmere ko elektroni trčijo visoka energija, pridobljeno v pospeševalnikih, s fotoni vidne svetlobe v intenzivnih žarkih svetlobe, ki jih ustvarijo laserji. Elektron prenese energijo na svetlobni foton, ki se spremeni v kvant gama. V praksi je mogoče posamezne fotone svetlobe pretvoriti v visokoenergetske žarke gama.
Diapozitiv 10
Sevanje gama ima visoko prodorno sposobnost, to pomeni, da lahko prodre v velike debeline snovi brez opaznega slabljenja. Prehaja skozi meter debelo plast betona in nekaj centimetrov debelo plast svinca.
Diapozitiv 11
Glavni procesi, ki se pojavljajo med interakcijo sevanja gama s snovjo: fotoelektrična absorpcija (fotoelektrični učinek), Comptonovo sipanje (Comptonov učinek) in tvorba parov elektron-pozitron. Med fotoelektričnim učinkom kvant gama absorbira eden od elektronov atoma in energija kvanta gama se pretvori, zmanjšana za vezavno energijo elektrona v atomu, v kinetično energijo elektrona, ki odleti iz atoma. atom. Verjetnost fotoelektričnega učinka je premo sorazmerna s 5. potenco atomskega števila elementa in obratno sorazmerna s 3. potenco energije sevanja gama. Pri Comptonovem učinku se kvant gama razprši na enem od šibko vezanih elektronov v atomu. Za razliko od fotoelektričnega učinka pri Comptonovem učinku kvant gama ne izgine, temveč le spremeni energijo (valovno dolžino) in smer širjenja. Zaradi Comptonovega učinka se ozek žarek gama žarkov razširi, samo sevanje pa postane mehkejše (dolgovalno). Intenzivnost Comptonovega sipanja je sorazmerna s številom elektronov v 1 cm3 snovi, zato je verjetnost tega procesa sorazmerna z atomskim številom snovi. Comptonov učinek postane opazen pri snoveh z nizkim atomskim številom in pri energijah sevanja gama, ki presegajo vezno energijo elektronov v atomih, če energija kvanta gama presega 1,02 MeV, nastanejo pari elektron-pozitron v električnem polju jeder. postane mogoče. Verjetnost nastanka para je sorazmerna s kvadratom atomskega števila in narašča s hv. Zato je pri hv ~ 10 glavni proces v kateri koli snovi tvorba parov. Obratni proces anihilacije para elektron-pozitron je vir sevanja gama. Skoraj vse -sevanje, ki pride na Zemljo iz vesolja, absorbira zemeljska atmosfera. To omogoča obstoj organsko življenje na Zemlji. -Med eksplozijo nastane sevanje jedrsko orožje zaradi radioaktivni razpad jedra.
Diapozitiv 12
Gama sevanje se v tehniki uporablja na primer za odkrivanje napak na kovinskih delih - gama detekcija napak. V radiacijski kemiji se za iniciacijo uporablja sevanje gama kemične transformacije, na primer procesi polimerizacije. Gama sevanje se uporablja v živilska industrija za sterilizacijo prehrambenih izdelkov. Glavni viri sevanja gama so naravni in umetni radioaktivni izotopi ter pospeševalci elektronov. Učinek sevanja gama na telo je podoben učinku drugih vrst ionizirajočega sevanja. Sevanje gama lahko povzroči poškodbe telesa, vključno s smrtjo. Narava vpliva sevanja gama je odvisna od energije γ-kvanta in prostorskih značilnosti sevanja, na primer zunanjega ali notranjega. Sevanje gama se uporablja v medicini za zdravljenje tumorjev, za sterilizacijo prostorov, opreme in zdravila. Gama sevanje se uporablja tudi za pridobivanje mutacij z naknadno izbiro gospodarsko uporabnih oblik. Tako se gojijo visoko produktivne sorte mikroorganizmov (na primer za pridobivanje antibiotikov) in rastlin.
Diapozitiv 13
Infrardeči obseg
Izvor in kopenska uporaba
Diapozitiv 14
William Herschel je prvi opazil, da je za rdečim robom spektra Sonca, pridobljenega iz prizme, nevidno sevanje, ki je povzročilo segrevanje termometra. To sevanje so pozneje poimenovali toplotno ali infrardeče.
Bližnje infrardeče sevanje je zelo podobno vidni svetlobi in ga zaznavajo isti instrumenti. Srednji in daljni IR uporabljata bolometre za zaznavanje sprememb. Celoten planet Zemlja in vsi predmeti na njem, tudi led, sijejo v srednjem IR območju. Zaradi tega Zemlja ni pregreta s sončno toploto. Vendar vse infrardeče sevanje ne prehaja skozi ozračje. Prosojnih oken je le nekaj, ostalo sevanje se absorbira ogljikov dioksid, vodna para, metan, ozon in drugi toplogredni plini, ki preprečujejo hitro ohlajanje Zemlje. Zaradi absorpcije v atmosferi in toplotno sevanje teleskope za srednje in daleč infrardeče objekte odnesemo v vesolje in ohladimo na temperaturo tekoči dušik ali celo helij.
Diapozitiv 15
Viri V infrardečem sevanju lahko Hubblov teleskop vidi več galaksij kot zvezd -
Delček enega od tako imenovanih Hubblovih globokih polj. Leta 1995 je vesoljski teleskop 10 dni zbiral svetlobo, ki je prihajala iz enega dela neba. To je omogočilo opazovanje izjemno šibkih galaksij, oddaljenih do 13 milijard svetlobnih let (manj kot milijardo let od velikega poka). Vidna svetloba tako oddaljenih predmetov se močno spremeni v rdečo in postane infrardeča. Opazovanja so bila izvedena v območju daleč od galaktične ravnine, kjer je vidnih relativno malo zvezd. zato večina registrirani objekti so galaksije na različnih stopnjah evolucije.
Diapozitiv 16
Galaksija Sombrero v infrardeči svetlobi
Ogromen spiralna galaksija, označena tudi z M104, se nahaja v jati galaksij v ozvezdju Device in nam je vidna skoraj z roba. Ima ogromno osrednjo izboklino (sferično zgostitev v središču galaksije) in vsebuje približno 800 milijard zvezd – 2-3 krat več kot Rimska cesta. V središču galaksije je supermasivna črna luknja z maso približno milijarde sončnih mas. To določa hitrost gibanja zvezd blizu središča galaksije. V infrardeči svetlobi je v galaksiji jasno viden obroč plina in prahu, v katerem se zvezde aktivno rojevajo.
Diapozitiv 17
Meglice in oblaki prahu blizu središča galaksije v IR območju
Diapozitiv 18
Sprejemniki Infrardeči vesoljski teleskop "Spitzer"
Glavno ogledalo s premerom 85 cm je narejeno iz berilija in je ohlajeno na 5,5 K, da se zmanjša infrardeče sevanje ogledala. Teleskop je bil izstreljen avgusta 2003 v okviru Nasinega programa štirih velikih observatorijev, vključno z: Comptonov observatorij gama žarkov (1991–2000, 20 keV-30 GeV), glej 100 MeV gama nebo, rentgenski observatorij Chandra (1999, 100 eV-10 keV), vesoljski teleskop Hubble (1990, 100–2100 nm), infrardeči teleskop Spitzer (2003, 3–180 μm). Teleskop Spitzer naj bi imel življenjsko dobo približno 5 let. Teleskop je dobil ime po astrofiziku Lymanu Spitzerju (1914–97), ki je leta 1946, veliko pred izstrelitvijo prvega satelita, objavil članek »Prednosti za astronomijo zunajzemeljskega observatorija« in 30 let pozneje prepričal Naso in ameriški kongres, da začne razvijati vesoljski teleskop."
Diapozitiv 19
Zemeljska uporaba: Naprava za nočno opazovanje
Naprava temelji na elektronsko-optičnem pretvorniku (EOC), ki omogoča znatno (od 100- do 50-tisočkrat) ojačanje šibke vidne ali infrardeče svetlobe. Leča ustvarja sliko na fotokatodi, iz katere, tako kot pri fotopomnoževalniku, izhajajo elektroni. Potem pospešijo visoka napetost(10–20 kV), fokusirana z elektronsko optiko (elektro magnetno polje posebej izbrana konfiguracija) in padejo na fluorescentni zaslon, podoben televizorju. Na njem se slika gleda skozi okularje. Pospešek fotoelektronov omogoča, da v slabih svetlobnih pogojih uporabimo dobesedno vsak kvant svetlobe za pridobitev slike, v popolni temi pa je potrebna osvetlitev ozadja. Da ne bi razkrili prisotnosti opazovalca, se v ta namen uporablja reflektor blizu IR (760–3000 nm).
Diapozitiv 20
Obstajajo tudi naprave, ki zaznavajo lastno toplotno sevanje predmetov v srednjem IR območju (8–14 µm). Takšne naprave se imenujejo termovizije; omogočajo opazovanje osebe, živali ali ogrevanega motorja zaradi toplotnega kontrasta z okoliškim ozadjem.
Diapozitiv 21
Radiator
Vsa energija, ki jo porabi električni grelec, se na koncu spremeni v toploto. Precejšen del toplote odnese zrak, ki pride v stik z vročo površino, se razširi in dvigne, tako da se segreje predvsem strop. Da bi se temu izognili, so grelniki opremljeni z ventilatorji, ki usmerjajo topel zrak, na primer, na noge osebe in pomagajo mešati zrak v prostoru. Vendar obstaja še en način za prenos toplote na okoliške predmete: infrardeče sevanje grelec. Bolj kot je površina vroča in večja kot je njena površina, močnejša je. Za povečanje površine so radiatorji ravni. Vendar površinska temperatura ne more biti visoka. Drugi modeli grelnikov uporabljajo spiralo, segreto na nekaj sto stopinj (rdeča vročina) in konkavni kovinski reflektor, ki ustvarja usmerjen tok infrardečega sevanja.
Diapozitiv 22
Rentgensko slikanje
1. Viri, uporaba
Diapozitiv 23
2. Ko je Wilhelm Roentgen identificiral novo vrsto študije, jo je poimenoval rentgenski žarki. Pod tem imenom je znan po vsem svetu, razen v Rusiji. Najbolj značilen vir rentgenskih žarkov v vesolju so vroča notranja področja akrecijskih diskov okoli nevtronskih zvezd in črnih lukenj. Tudi sončna korona sije v območju rentgenskih žarkov, segreta na 1–2 milijona stopinj, čeprav je na površini Sonca le približno 6 tisoč stopinj. Toda rentgenske žarke je mogoče dobiti brez ekstremnih temperatur. V oddajni cevi medicinskega rentgenskega aparata se elektroni pospešijo z napetostjo nekaj kilovoltov in se zaletijo v kovinski zaslon ter ob zaviranju oddajajo rentgenske žarke. Tkiva telesa absorbirajo rentgenske žarke na različne načine, kar omogoča preučevanje zgradbe notranjih organov. Rentgenski žarki ne prodrejo skozi atmosfero, kozmični rentgenski viri se opazujejo samo iz orbite. Trdi rentgenski žarki se posnamejo s scintilacijskimi senzorji. Ob absorbciji rentgenskih kvantov se v njih za kratek čas pojavi sij, ki ga fotopomnoževalci ujamejo. Mehke rentgenske žarke fokusirajo kovinska zrcala poševnega vpadanja, od katerih se žarki odbijajo pod kotom, manjšim od ene stopinje, kot kamenčki od vodne gladine.
Diapozitiv 24
Viri Rentgenski viri v območju središča naše Galaksije
Delček posnetka bližine galaktičnega središča, ki ga je posnel rentgenski teleskop Chandra. Vidni so številni svetli viri, ki so videti kot akrecijski diski okoli kompaktnih objektov – nevtronskih zvezd in črnih lukenj.
Diapozitiv 25
Bližina pulzarja v meglici Rakovica
Meglica Rakovica je ostanek supernove, ki se je zgodila leta 1054. Sama meglica je lupina zvezde, razpršene v vesolju, njeno jedro pa se je sesedlo in oblikovalo supergosto rotirajočo nevtronsko zvezdo s premerom približno 20 km. Vrtenje te nevtronske zvezde je strogo nadzorovano periodična nihanja njegovo sevanje v radijskem območju. Pulzar pa oddaja tudi v vidnem in rentgenskem območju. Z rentgenskimi žarki je teleskop Chandra lahko posnel akrecijski disk okoli pulzarja in majhne curke, pravokotne na njegovo ravnino (prim. akrecijski disk okoli supermasivne črne luknje).
Diapozitiv 26
Sončeve prominence v rentgenskih žarkih
Vidna površina Sonca je segreta na približno 6 tisoč stopinj, kar ustreza vidnemu obsegu sevanja. Vendar pa je korona, ki obdaja Sonce, segreta na temperaturo več kot milijon stopinj in zato sveti v rentgenskem območju spektra. Ta slika je bila posneta med največjo sončno aktivnostjo, ki se spreminja z obdobjem 11 let. Sama površina Sonca praktično ne oddaja rentgenskih žarkov in je zato videti črna. Med sončni minimum Rentgensko sevanje Sonca se znatno zmanjša. Posnetek je posnel japonski satelit Yohkoh (“ sončni žarek"), znan tudi kot Solar-A, ki je deloval od leta 1991 do 2001.
Diapozitiv 27
Sprejemniki rentgenskega teleskopa Chandra
Eden od štirih Nasinih "velikih observatorijev", poimenovan po indijsko-ameriškem astrofiziku Subramanianu Chandrasekharju (1910–95), nagrajencu Nobelova nagrada(1983), specialist za teorijo zgradbe in evolucije zvezd. Glavni instrument observatorija je rentgenski teleskop s poševnim vpadom s premerom 1,2 m, ki vsebuje štiri ugnezdena parabolična zrcala s poševnim vpadom (glej diagram), ki prehajajo v hiperbolična. Observatorij je bil v orbito izstreljen leta 1999 in deluje v območju mehkih rentgenskih žarkov (100 eV-10 keV). Chandrina številna odkritja vključujejo prvo sliko akrecijskega diska okoli pulsarja v meglici Rakovica.
Diapozitiv 28
Prizemna uporaba
Elektronska cev, ki služi kot vir mehkega rentgenskega sevanja. Napetost 10–100 kV se uporablja med dvema elektrodama znotraj zaprte vakuumske bučke. Pod vplivom te napetosti se elektroni pospešijo do energije 10–100 keV. Na koncu poti trčijo ob polirano kovinsko površino in močno zavirajo, pri čemer oddajo pomemben del energije v obliki sevanja v rentgenskem in ultravijoličnem območju.
Diapozitiv 29
Rentgensko slikanje
Slika je pridobljena zaradi neenake prepustnosti tkiv človeškega telesa za rentgensko sevanje. Pri navadnem fotoaparatu leča lomi svetlobo, ki jo odbija predmet, in jo fokusira na film, kjer se oblikuje slika. Vendar je rentgenske žarke zelo težko izostriti. Zato je delovanje rentgenskega aparata bolj podobno kontaktnemu tisku fotografije, ko negativ položimo na fotografski papir in kratek čas osvetljeno. Samo v tem primeru vlogo negativa igra človeško telo, vlogo fotografskega papirja pa poseben fotografski film, občutljiv na rentgenski žarki, namesto vira svetlobe pa se vzame rentgenska cev.
Diapozitiv 30
Radijsko sevanje in mikrovalovi
Aplikacija
Diapozitiv 31
Obseg radijskega sevanja je nasproten sevanju gama in je na eni strani tudi neomejen - od dolgih valov in nizkih frekvenc. Inženirji ga razdelijo na več delov. Najkrajši radijski valovi se uporabljajo za brezžični prenos podatkov (internet, mobilna in satelitska telefonija); meter, decimeter in ultra kratki valovi(VHF) zasedejo lokalne televizijske in radijske postaje; kratki valovi (HF) se uporabljajo za globalne radijske komunikacije – odbijajo se od ionosfere in lahko obkrožijo Zemljo; povprečje in dolgi valovi uporablja za regionalno radijsko oddajanje. Ultra dolgi valovi (ELW) - od 1 km do tisoč kilometrov - prodrejo skozi slana voda in se uporabljajo za komunikacijo z podmornice, kot tudi za iskanje mineralov. Energija radijskih valov je izjemno nizka, vendar vzbujajo šibke vibracije elektronov v kovinski anteni. Te vibracije se nato ojačajo in posnamejo. Atmosfera prepušča radijske valove dolžine od 1 mm do 30 m Omogočajo opazovanje jeder galaksij, nevtronske zvezde, drugo planetarni sistemi, a najbolj impresiven dosežek radioastronomije so rekordno podrobne slike kozmičnih virov, katerih ločljivost presega desettisočinke kotne sekunde.
Diapozitiv 32
Mikrovalovna pečica
Mikrovalovi so podpas radijskega sevanja, ki meji na infrardeče. Imenujemo ga tudi ultravisokofrekvenčno (mikrovalovno) sevanje, ker ima najvišjo frekvenco v radijskem območju. Mikrovalovno območje je zanimivo za astronome, ker zaznava reliktno sevanje, ki je ostalo iz časa velikega poka (drugo ime je mikrovalovno vesoljsko ozadje). Izdano je bilo pred 13,7 milijardami let, ko je vroča snov vesolja postala prosojna za lastno toplotno sevanje. Ko se je vesolje širilo, se je CMB ohladil in danes je njegova temperatura 2,7 K. Sevanje CMB prihaja na Zemljo iz vseh smeri. Danes astrofizike zanimajo nehomogenosti v siju neba v mikrovalovnem območju. Uporabljajo se za ugotavljanje, kako so se jate galaksij začele oblikovati v zgodnjem vesolju, da bi preizkusili pravilnost kozmoloških teorij. Toda na Zemlji se mikrovalovne pečice uporabljajo za tako vsakdanja opravila, kot sta pogrevanje zajtrka in pogovor po mobilnem telefonu. Atmosfera je prozorna za mikrovalove. Uporabljajo se lahko za komunikacijo s sateliti. Obstajajo tudi projekti za prenos energije na daljavo z uporabo mikrovalovnih žarkov.
Diapozitiv 33
Viri Meglica Rakovica v radijskem območju
Na tej sliki, ki temelji na opazovanjih ameriškega nacionalnega radijskega astronomskega observatorija (NRAO), je mogoče soditi o naravi magnetnih polj v meglici Rakovica. Meglica Rakovica je najbolje raziskan ostanek supernove. Ta slika prikazuje, kako je videti v radijskem območju. Radijske emisije ustvarjajo hitri elektroni, ki se gibljejo v magnetnem polju. Polje sili elektrone v obračanje, torej v pospešeno gibanje, pri pospešenem gibanju pa naboji oddajajo elektromagnetno valovanje.
Diapozitiv 34
Računalniški model porazdelitve snovi v vesolju
Sprva je bila porazdelitev snovi v vesolju skoraj popolnoma enakomerna. Toda kljub temu so majhna (morda celo kvantna) nihanja gostote v mnogih milijonih in milijardah let pripeljala do dejstva, da se je snov razdrobila. Podobne rezultate dobimo z opazovalnimi raziskavami porazdelitve galaksij v vesolju. Za več sto tisoč galaksij so določene koordinate na nebu in rdeči premiki, iz katerih se izračunajo razdalje do galaksij. Slika prikazuje rezultat računalniško modeliranje evolucija vesolja. Gibanje 10 milijard delcev pod vplivom medsebojne gravitacije je bilo izračunano v 15 milijardah let. Posledično je nastala porozna struktura, ki nejasno spominja na gobo. V njegovih vozliščih in robovih so skoncentrirane jate galaksij, med njimi pa so prostrane puščave, kjer skoraj ni predmetov - astronomi jih imenujejo praznine (iz angleškega void - praznina).
Diapozitiv 35
Res je, da je mogoče doseči dobro ujemanje med izračuni in opazovanji le, če predpostavimo, da vidna (svetleča v elektromagnetnem spektru) snov predstavlja le okoli 5 % celotne mase vesolja. Ostalo odpade na t.i temna snov in temna energija, ki se kažejo samo s svojo težo in katerih narava še ni ugotovljena. Njihovo preučevanje je eden najbolj perečih problemov sodobne astrofizike.
Diapozitiv 36
Kvazar: aktivno galaktično jedro
Radijska slika kvazarja prikazuje območja visoke intenzivnosti radijskega sevanja v rdeči barvi: v središču je aktivno galaktično jedro, na obeh straneh pa dva curka. Sama galaksija praktično ne oddaja radijskih valov. Ko se preveč materiala nabere na supermasivni črni luknji v središču galaksije, se sprosti ogromno energije. Ta energija nekaj snovi pospeši do skoraj svetlobnih hitrosti in jo v relativističnih curkih plazme izvrže v dve nasprotni smeri, pravokotni na os akrecijskega diska. Ko ti curki trčijo v medgalaktični medij in se upočasnijo, delci, ki vstopajo vanje, oddajajo radijske valove.
Diapozitiv 37
Radijska galaksija: konturna karta radijske svetlosti
Konturni zemljevidi se običajno uporabljajo za predstavitev slik, posnetih na eni valovni dolžini, zlasti v območju radijskih valovnih dolžin. Po principu konstrukcije so podobni plastnicam na topografski karti, le da namesto točk s fiksno višino nad obzorjem povezujejo točke z enako radijsko svetlostjo vira na nebu. Za slikanje vesoljskih objektov v območjih sevanja, ki niso vidni, se uporabljajo različne tehnike. Najpogosteje so to umetne barve in konturne karte. Z uporabo umetnih barv lahko pokažete, kako bi izgledal predmet, če bi svetlobno občutljivi receptorji človeškega očesa ne bili občutljivi na določene barve v vidnem območju, temveč na druge frekvence elektromagnetnega spektra.
Diapozitiv 38
Sprejemniki Microwave Orbiter WMAP
Preučevanje mikrovalovnega ozadja so začeli zemeljski radijski teleskopi, nadaljevali so ga sovjetski instrument Relikt-1 na krovu satelita Prognoz-9 leta 1983 in ameriški satelit COBE (Cosmic Background Explorer) leta 1989, a najbolj podroben zemljevid porazdelitve mikrovalovnega ozadja nebesna krogla leta 2003 zgradil sondo WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe). Pridobljeni podatki nalagajo pomembne omejitve modelom nastanka galaksij in evoluciji vesolja. Vesoljsko ozadje mikrovalovno sevanje, imenovan tudi kozmično mikrovalovno sevanje ozadja, ustvarja radijski šum, ki je skoraj enak v vseh smereh na nebu. Pa vendar obstajajo zelo majhne razlike v intenzivnosti - približno tisočinke odstotka. To so sledovi nehomogenosti v gostoti snovi v mladem vesolju, ki so služile kot semena za bodoče jate galaksij.
Diapozitiv 39
Sky Reviews
Energija nevzbujenega vodikovega atoma je odvisna od relativne usmerjenosti spinov protona in elektrona. Če sta vzporedni, je energija nekoliko večja. Takšni atomi se lahko spontano spremenijo v stanje z antiparalelnimi vrtljaji, pri čemer oddajajo kvantno radijsko emisijo, ki odnese majhen presežek energije. To se posameznemu atomu zgodi v povprečju enkrat na 11 milijonov let. Toda velika porazdelitev vodika v vesolju omogoča opazovanje plinskih oblakov pri tej frekvenci. slavni spektralna črta z valovno dolžino 21,1 cm je še en način opazovanja nevtralnega atomskega vodika v vesolju. Črta nastane zaradi tako imenovane hiperfine cepitve glavne energijske ravni atoma vodika.
Diapozitiv 40
Radijsko nebo pri 73,5 cm, 408 MHz (Bonn)
Za izdelavo raziskave je bil uporabljen eden največjih polno rotacijskih radijskih teleskopov na svetu - 100-metrski radijski teleskop Bonn. To je najdaljša valovna dolžina vseh raziskav neba. Izveden je bil na valovni dolžini, pri kateri je v Galaksiji opazovano veliko število virov. Poleg tega so izbiro valovne dolžine določali tehnični razlogi.
Diapozitiv 41
Prizemna uporaba
Mikrovalovna pečica Tako poteka mikrovalovno (mikrovalovno) sušenje živil, odtaljevanje, kuhanje in segrevanje. Tudi izmenični električni tokovi vzbujajo visokofrekvenčne tokove. Ti tokovi se lahko pojavijo v snoveh, kjer so prisotni mobilni nabiti delci. Toda ostrih in tankih kovinskih predmetov ne morete dati v mikrovalovno pečico (to še posebej velja za posodo s kovinskimi okraski, prevlečenimi s srebrom in zlatom). Že tanek pozlačen obroček ob robu plošče lahko povzroči močno električno razelektritev, ki poškoduje napravo, ki ustvarja elektromagnetno valovanje v peči (magnetron, klistron). Glavna prednost mikrovalovne pečice je, da se hrana sčasoma segreje po celotni prostornini in ne samo s površine. Mikrovalovno sevanje z daljšo valovno dolžino prodre globlje kot infrardeče sevanje pod površino izdelkov. Notranji izdelki elektromagnetne vibracije vzbujajo rotacijske ravni vodnih molekul, katerih gibanje povzroča predvsem segrevanje hrane.
Diapozitiv 42
Mobilni telefon
V standardu GSM lahko ena bazna postaja podpira največ 8 telefonskih pogovorov hkrati. Med množičnimi dogodki in naravnimi nesrečami se število kličočih močno poveča, to preobremeni bazne postaje in povzroči prekinitve storitev. mobilna komunikacija. Za takšne primere imajo mobilni operaterji mobilne bazne postaje, ki jih je mogoče hitro dostaviti na območja z veliko množico ljudi. Vprašanje o morebitno škodo mikrovalovno sevanje mobilnih telefonov. Med pogovorom je oddajnik v neposredni bližini glave osebe. Ponavljajoče se študije še niso uspele zanesljivo registrirati negativnih učinkov radijskega sevanja mobilnih telefonov na zdravje. Čeprav učinkov šibkega mikrovalovnega sevanja na telesno tkivo ni mogoče popolnoma izključiti, ni razloga za resno skrb. Načelo delovanja mobilne telefonije temelji na uporabi radijskega kanala (v mikrovalovnem območju) za komunikacijo med naročnikom in eno od baznih postaj. Informacije se prenašajo med baznimi postajami praviloma prek digitalnih kabelskih omrežij. Domet bazne postaje - velikost celice - je od nekaj deset do nekaj tisoč metrov. Odvisno je od pokrajine in od moči signala, ki je izbran tako, da v eni celici ni preveč aktivnih naročnikov.
Diapozitiv 43
TV
Oddajnik televizijske postaje nenehno oddaja radijski signal strogo določene frekvence, ki se imenuje nosilna frekvenca. Sprejemno vezje televizorja je prilagojeno temu - v njem se pojavi resonanca na želeni frekvenci, ki omogoča zaznavanje šibkih elektromagnetnih nihanj. Informacije o sliki se prenašajo z amplitudo nihanj: velika amplituda pomeni visoko svetlost, nizka amplituda pomeni temen del slike. Ta princip se imenuje amplitudna modulacija. Podobno zvok prenašajo radijske postaje (razen FM postaj). S prehodom na digitalno televizijo se spremenijo pravila kodiranja slike, vendar sam princip nosilne frekvence in njene modulacije ostaja enak. Televizijska slika se prenaša na metrskih in decimetrskih valovih. Vsak okvir je razdeljen na črte, po katerih se na določen način spreminja svetlost.
Diapozitiv 44
Satelitski krožnik
Parabolična antena za sprejem signala geostacionarnega satelita v mikrovalovnem in VHF območju. Načelo delovanja je enako kot pri radijskem teleskopu, le da antene ni treba premikati. V času namestitve je usmerjen na satelit, ki vedno ostane na enem mestu glede na zemeljske strukture. To dosežemo s postavitvijo satelita v geostacionarno orbito na nadmorski višini približno 36 tisoč km nad zemeljskim ekvatorjem. Obdobje revolucije vzdolž te orbite je točno enako obdobju Vrtenje Zemlje okoli svoje osi glede na zvezde je 23 ur 56 minut 4 sekunde. Velikost krožnika je odvisna od moči satelitskega oddajnika in njegovega sevalnega vzorca. Vsak satelit ima glavno servisno območje, kjer njegove signale sprejema krožnik s premerom 50–100 cm, in obrobno območje, kjer signal hitro oslabi in lahko za sprejem potrebuje anteno do 2–3 m.
Diapozitiv 45
Vidno območje
Prizemna uporaba
Diapozitiv 46
Obseg vidne svetlobe je najožji v celotnem spektru. Valovna dolžina v njem se spremeni manj kot dvakrat. Vidna svetloba predstavlja največje sevanje v sončnem spektru. Tekom evolucije so se naše oči prilagodile njeni svetlobi in so sposobne zaznavati sevanje le v tem ozkem delu spektra. Skoraj vsa astronomska opazovanja do sredine 20. stoletja so bila opravljena v vidna svetloba. Glavni vir vidne svetlobe v vesolju so zvezde, katerih površina je segreta na nekaj tisoč stopinj in zato oddajajo svetlobo. Na Zemlji se uporabljajo tudi netermični viri svetlobe, kot so fluorescenčne sijalke in polprevodniške LED. Zrcala in leče se uporabljajo za zbiranje svetlobe iz šibkih kozmičnih virov. Sprejemniki vidne svetlobe so očesna mrežnica, fotografski film, polprevodniški kristali (CCD matrike), ki se uporabljajo v digitalnih fotoaparatih, fotocelice in fotopomnoževalci. Načelo delovanja sprejemnikov temelji na dejstvu, da energija kvanta vidne svetlobe zadostuje za provokacijo kemična reakcija v posebej izbrani snovi ali pa iz snovi izbije prosti elektron. Nato se na podlagi koncentracije reakcijskih produktov ali količine sproščenega naboja določi količina prejete svetlobe.
Diapozitiv 47
Viri
Eden najsvetlejših kometov poznega 20. stoletja. Odkrili so ga leta 1995, ko je bil še zunaj Jupitrove orbite. To je rekordna razdalja za odkritje novega kometa. Perihelij je prestopil 1. aprila 1997, konec maja pa je dosegel največjo svetlost – približno nič magnitude.
Komet Hale-Bopp Skupno je bil komet s prostim očesom viden 18,5 meseca - dvakrat več od prejšnjega rekorda velikega kometa iz leta 1811. Slika prikazuje dva repa kometa - prah in plin. Pritisk sončnega sevanja jih usmerja stran od Sonca.
Diapozitiv 48
Planet Saturn Drugi največji planet sončni sistem . Spada v razred plinski velikani . Fotografija posneta Cassini, ki od leta 2004 izvaja raziskave v Saturnovem sistemu. Ob koncu 20. stoletja so sisteme obročev odkrili na vseh planetih velikanih - od Jupitra do Neptuna, le na Saturnu pa jih je mogoče zlahka opazovati tudi z majhnim amaterskim teleskopom.
Diapozitiv 49
Sončne pege
Živijo od nekaj ur do nekaj mesecev. Število sončnih peg služi kot pokazatelj sončne aktivnosti. Z večdnevnim opazovanjem Sončevih peg zlahka opazimo vrtenje Sonca. Slika je bila posneta z amaterskim teleskopom. Območja nizke temperature na vidni površini Sonca. Njihova temperatura je 4300–4800 K - približno tisoč in pol stopinj nižja kot na preostali površini Sonca. Zaradi tega je njihova svetlost 2–4-krat nižja, kar ustvarja vtis črnih pik po kontrastu. Pege nastanejo, ko magnetno polje upočasni konvekcijo in s tem odvajanje toplote v zgornjih plasteh Sonca.
Diapozitiv 50
Sprejemniki
Amaterski teleskop B sodobni svet amaterska astronomija je postala fascinanten in prestižen konjiček s premerom leč 50–70 mm, največji s premerom 350–400 mm, po ceni primerljivi s prestižnim avtomobilom in zahtevajo trajno namestitev na betonski temelj. pod kupolo. IN v sposobnih rokah takšni instrumenti lahko prispevajo k večji znanosti.
Diapozitiv 51
Žarnica z žarilno nitko
Zaradi segrevanja oddaja vidno svetlobo in infrardeče sevanje električni udar volframova vijačnica, postavljena v vakuum. Spekter sevanja je zelo blizu črnemu telesu s temperaturo okoli 2000 K. Pri tej temperaturi se največ sevanja pojavi v bližnjem infrardečem območju in se zato neuporabno porabi za osvetlitev. Temperature ni mogoče bistveno povečati, saj spirala hitro odpove. Zato se žarnice z žarilno nitko izkažejo za negospodarno svetlobno napravo. Fluorescentne sijalke veliko učinkoviteje pretvarjajo elektriko v svetlobo.
Diapozitiv 52
Ultravijolično
Prizemna uporaba
Diapozitiv 53
Ultravijolično območje elektromagnetnega sevanja leži onkraj vijoličnega (kratke valovne) konca vidnega spektra. Bližnja ultravijolična svetloba Sonca prehaja skozi ozračje. Povzroča porjavelost kože in je nujen za nastajanje vitamina D. Toda pretirana izpostavljenost lahko privede do razvoja kožnega raka. UV-sevanje je škodljivo za oči. Zato je na vodi, predvsem pa na snegu v gorah, nujno nositi zaščitna očala. Ostrejše UV-sevanje v ozračju absorbirajo molekule ozona in drugih plinov. Opazujemo ga lahko samo iz vesolja, zato ga imenujemo vakuumski ultravijolični. Energija ultravijoličnih kvantov zadostuje za uničenje bioloških molekul, zlasti DNK in beljakovin. Na tem temelji ena od metod za uničevanje mikrobov. Domneva se, da dokler v zemeljski atmosferi ni bilo ozona, ki absorbira pomemben del ultravijoličnega sevanja, življenje ni moglo zapustiti vode na kopnem. Ultravijolično svetlobo oddajajo predmeti s temperaturami od tisoč do sto tisoč stopinj, kot so mlade, vroče, masivne zvezde. Vendar UV-sevanje absorbirata medzvezdni plin in prah, zato pogosto ne vidimo samih virov, temveč kozmične oblake, ki jih osvetljujejo. Za zbiranje UV sevanja se uporabljajo zrcalni teleskopi, za registracijo pa fotopomnoževalne cevi, v bližnjem UV, tako kot v vidni svetlobi, pa se uporabljajo matrike CCD.
Diapozitiv 54
Viri
Sijaj nastane, ko nabiti delci sončnega vetra trčijo z molekulami v Jupitrovi atmosferi. Večina delcev pod vplivom magnetnega polja planeta vstopi v atmosfero blizu njegovih magnetnih polov. Zato se sij pojavi na relativno majhnem območju. Podobni procesi se dogajajo na Zemlji in na drugih planetih, ki imajo atmosfero in magnetno polje. Posnetek je posnel vesoljski teleskop Hubble. Aurora na Jupitru v ultravijoličnem
Diapozitiv 55
Sky Reviews
Ekstremno ultravijolično nebo (EUVE) Raziskava, ki jo je izdelal orbitalni ultravijolični observatorij Extreme Ultraviolet Explorer Črtna struktura slike ustreza orbitalno gibanje satelit, nehomogenost svetlosti posameznih pasov pa je povezana s spremembami kalibracije opreme. Črne proge so področja neba, ki jih ni bilo mogoče opazovati. Majhno število podrobnosti v tem pregledu je posledica dejstva, da je virov močnega ultravijoličnega sevanja relativno malo, poleg tega pa ultravijolično sevanje razprši kozmični prah.
Diapozitiv 56
Prizemna uporaba
Solarij Naprava za dozirano obsevanje telesa s skoraj ultravijolično svetlobo za sončenje. Ultravijolično sevanje povzroči sproščanje pigmenta melanina v celicah, kar spremeni barvo kože
Diapozitiv 57
Detektor valut
Za ugotavljanje pristnosti bankovcev se uporablja ultravijolično sevanje. V bankovce so vtisnjena polimerna vlakna s posebnim barvilom, ki absorbira ultravijolične kvante in nato oddaja manj energijsko sevanje v vidnem območju. Pod vplivom ultravijolične svetlobe se vlakna začnejo svetiti, kar je eden od znakov pristnosti. Ultravijolično sevanje detektorja je očesu nevidno; modri sij, opazen pri delovanju večine detektorjev, je posledica dejstva, da uporabljeni ultravijolični viri oddajajo tudi v vidnem območju.
Ogled vseh diapozitivov
