Co je záření ve fyzice? Definice, vlastnosti, aplikace záření ve fyzice. Co je tepelné záření ve fyzice

Dnes hovoříme o tom, co je záření ve fyzice. Promluvme si o elektronických přechodech a dáte elektromagnetickou měřítku.

Božstvo a Atom

Struktura hmoty se stala předmětem zájmu vědců před více než dvěma tisíci lety. Starověcí řečtí filozofové přemýšlel, co vzduch je odlišná od ohně, a země z vody, proč mramoru bílé a černé dřevěné uhlí. Vytvořili složité systémy vzájemně závislých komponent, vzájemně se vyvracejí nebo podporují. A nejvíce nepochopitelné jevy, například úder blesku nebo východ slunce připisované působení bohů.

Jeden vědec jednou pozoroval několik kroků chrámu, každá noha, která stojí na skále, odnáší drobné částice hmoty. Po čase mramor změnil tvar, uprostřed byl křivý. Jméno tohoto vědce je Leucippus a nazval nejmenší částice atomy, nedělitelné. Z tohoto začala cesta ke studiu toho, co je záření ve fyzice.

Velikonoce a světlo

Pak přišli temné časy, věda byla opuštěna. Všichni, kteří se snažili studovat síly přírody, se nazývali čarodějové a čarodějové. Ale podivně to bylo náboženství, které dalo impuls dalšímu rozvoji vědy. Studium toho, co takové záření ve fyzice začalo astronomií.

Čas oslavující Velikonoce byl počítán v těchto dobách pokaždé různými způsoby. Komplexní systém vztahů mezi den jarní rovnodennosti, 26-denní lunárního cyklu a 7 dní v týdnu nedovolil množství termínů v tabulce na oslavu Velikonoc více než pár let. Církev musela naplánovat vše předem. Papež Leo X proto nařídil přípravu přesnějších tabulek. Toto vyžadovalo pečlivé pozorování pohybu měsíce, hvězd a slunce. Nakonec Nicholas Copernicus uvědomil: Země není plochá a není centrem vesmíru. Planeta je koule, která se točí kolem Slunce. A Měsíc je koule na oběžné dráze Země. Samozřejmě, můžete se zeptat: „Co má tohle všechno k tomu, že toto záření ve fyzice?“ Teď odhalit.

Ovál a paprsek

Později Kepler doplnil systém Copernicus, který stanovil, že planety se pohybují v oválných oběžných drahách a pohyb je nerovný. Ale byl to první krok, který v lidstvu vyvolal zájem o astronomii. A také se blížily otázky: "Co je hvězda?", "Proč lidé vidí její paprsky?" A "Co je jedna hvězda odlišná od druhé?". Ale nejprve musíte jít od obrovských objektů k nejmenším. A pak přijdeme k záření, koncept ve fyzice.

Atom a rozinky

Na konci devatenáctého století bylo dostatečné znalosti o nejmenších chemických jednotkách hmoty - atomů. Bylo známo, že jsou elektricky neutrální, ale obsahují jak pozitivně, tak negativně nabité prvky.

Předpoklady se hodně vyslovily: a že kladné náboje jsou rozloženy v negativním poli, jako jsou rozinky v bochníku a že atom je kapka z heterogenně nabitých částí kapaliny. Ale všechno vyčistilo zkušenosti Rutherforda. Dokázal, že v centru atomu je kladné těžké jádro a okolo něj leží světelné záporné elektrony. A konfigurace obalů pro každý atom je odlišná. Zde také spočívají rysy radiace ve fyzice elektronických přechodů.

Bór a orbita

Když vědci zjistili, že lehké negativní části atomu jsou elektrony, vznikla další otázka - proč nespadají do jádra. Koneckonců, podle Maxwellovy teorie, jakýkoli pohyblivý náboj vyzařuje, proto ztrácí energii. Ale atomy existovaly stejně jako vesmír a ony neměly v úmyslu zničit. Bor přišel na pomoc. Předpokládal, že elektrony jsou v některých stacionárních oběžných dráhách kolem atomového jádra a mohou být umístěny pouze na nich. Přenos elektronu mezi oběžnou dráhou se provádí trhnutím s absorpcí nebo emisí energie. Tato energie může být například kvantum světla. Ve skutečnosti jsme nyní objasnili definici záření ve fyzice elementárních částic.

Vodík a fotografie

Zpočátku byla technologie fotografování vymyšlena jako komerční projekt. Lidé chtěli zůstat v staletích, ale všichni si nemohli dovolit si objednat portrét od umělce. A fotografie byly levné a nevyžadovaly takové velké investice. Poté umění skla a dusičnanu stříbrného dává vojenské službě službě. A pak věda začala využívat fotosenzitivních materiálů.

Nejprve byly spektra fotografovány. Již dávno bylo známo, že horký vodík vydává konkrétní linie. Vzdálenost mezi nimi byla předmětem určitého zákona. Ale tady spektrum helia bylo složitější: obsahovalo stejný soubor linek jako vodík a jeden další. Druhá série přestala platit zákon, odvozený pro první sérii. Zde přišel Bohrova teorie.

Ukázalo se, že elektron v atomu vodíku je jeden a může se dostat ze všech vyšších vzrušených drah k jedné nižší. Toto byla první řada tratí. Těžší atomy jsou složitější.

Objektiv, mřížka, spektrum

Proto bylo zahájeno použití záření ve fyzice. Spektrální analýza je jednou z nejvýkonnějších a nejspolehlivějších metod pro stanovení složení, množství a struktury látky.

1. Elektronické emisní spektrum vám řekne, co je obsaženo v objektu a jaké procento této nebo té složky. Tato metoda je používána absolutně všemi vědními obory: od biologie a medicíny po kvantovou fyziku.
2. Absorpční spektrum vám řekne, které ionty a na jakých polohách se nachází v mříži pevné látky.
3. Rotační spektrum bude demonstrovat, jak daleko jsou molekuly uvnitř atomu, kolik a jaké vazby jsou přítomny pro každý prvek.

Rozsahy použití elektromagnetického záření a nezohlednění:

• rádiové vlny zkoumají strukturu velmi vzdálených objektů a hlubin planet;
• tepelné záření vám řekne energii procesů;
• Viditelné světlo vám řekne, které směry leží nejjasnější hvězdy;
• Ultrafialové paprsky ukážou, že dochází k interakcím s vysokou energií;
• Rentgenové spektrum sám umožňuje lidem studovat strukturu hmoty (včetně lidského těla), a přítomnost těchto paprsků v kosmických objektů známých vědců, že zaměření na neutronových hvězd teleskop výbuchu supernovy nebo černé díry.

Absolutně černé tělo

Existuje však speciální část, která zkoumá, jaké tepelné záření je ve fyzice. Na rozdíl od atomů má tepelná emise světla kontinuální spektrum. A nejlepší model pro výpočty je absolutně černé tělo. Jedná se o objekt, který "zachycuje" všechna světlo, které ho zasáhne, ale neuvolňuje jej zpět. Ironií je, že vyzařuje naprosto černé tělo a maximální vlnová délka závisí na teplotě modelu. V klasické fyzice vytváří tepelné záření paradox ultrafialové katastrofy. Ukázalo se, že každá vytápěná věc musí vyzařovat více a více energie, dokud v ultrafialovém rozsahu její energie nezničí vesmír.

Max Planck dokázal vyřešit tento paradox. Ve výsledném záření zavedl nové množství, kvantové. Bez zvláštního fyzického významu otevřel celý svět. Nyní je kvantizace veličin základem moderní vědy. Vědci si uvědomili, že pole a jevy se skládají z nedělitelných prvků, kvant. To vedlo k hlubšímu studiu hmoty. Například moderní svět patří polovodičům. Dříve bylo vše jednoduché: kov vede proud, další látky - dielektrika. A látky jako křemík a germanium (jen polovodiče) se chovají nepochopitelně s ohledem na elektřinu. Abychom se naučili řídit jejich vlastnosti, bylo nutné vytvořit celou teorii a vypočítat všechny možnosti p-n přechodů.