Львів
C
» » Що таке випромінювання у фізиці? Визначення, особливості, застосування випромінювання у фізиці. Що таке теплове випромінювання в фізиці

Що таке випромінювання у фізиці? Визначення, особливості, застосування випромінювання у фізиці. Що таке теплове випромінювання в фізиці

Сьогодні поговоримо про те, що таке випромінювання у фізиці. Розповімо про природу електронних переходів і наведемо електромагнітну шкалу.

Божество і атом

Що таке випромінювання у фізиці? Визначення, особливості, застосування випромінювання у фізиці. Що таке теплове випромінювання в фізиці
Будова речовини стало предметом інтересу вчених більше двох тисяч років тому. Давньогрецькі філософи задавалися питаннями, ніж повітря відрізняється від вогню, а земля від води, чому мармур білий, а вугілля чорний. Вони створювали складні системи взаємозалежних компонентів, спростовували або підтримували один одного. А самі незрозумілі явища, наприклад, удар блискавки або схід сонця приписували дії богів.


Одного разу, довгі роки спостерігаючи за ступенями храму, один учений зауважив: кожна нога, що постає на камінь, забирає крихітну частинку речовини. З часом мармур змінював форму, прогинався посередині. Ім'я цього вченого – Левкипп, і він назвав найдрібніші частинки атомами, неподільними. З цього почався шлях до вивчення того, що таке випромінювання у фізиці.

Пасха і світло

Що таке випромінювання у фізиці? Визначення, особливості, застосування випромінювання у фізиці. Що таке теплове випромінювання в фізиці
Потім настали темні часи, науку закинули. Всіх, хто намагався вивчати сили природи, охрестили відьмами і чаклунами. Але, як не дивно, саме релігія дала поштовх до подальшого розвитку науки. Дослідження про те, що таке випромінювання у фізиці, почалося з астрономії. Час святкування Великодня обчислювалося в ті часи кожен раз по-різному. Складна система взаємовідносин між днем весняного рівнодення, 26-денним місячним циклом і 7-денний тижнем не дозволяла складати таблиці дат для святкування Великодня більш ніж на пару років. Але церкви треба було все планувати заздалегідь. Тому Папа Римський Лев X замовив складання більш точних таблиць. Це зажадало ретельно спостереження за рухом Місяця, зірок і Сонця. І врешті-решт Микола Коперник зрозумів: Земля не плоска і не центр всесвіту. Планета – куля, що обертається навколо Сонця. А Місяць – сфера на орбіті Землі. Звичайно, можна запитати: «Яке відношення все це має до того, що таке випромінювання у фізиці?» Зараз розкриємо.


Овал і промінь

Що таке випромінювання у фізиці? Визначення, особливості, застосування випромінювання у фізиці. Що таке теплове випромінювання в фізиці
Пізніше Кеплер доповнив систему Коперника, встановивши, що планети рухаються по овальним орбітах, і це нерівномірний рух. Але саме той перший крок прищепив людству інтерес до астрономії. А там недалеко було й до питань: «Що таке зірка?», «Чому люди бачать її промені?» і «Чим одне світило відрізняється від іншого?». Але спочатку доведеться перейти від величезних об'єктів до самим маленьким. І потім підійдемо до випромінювання, поняття у фізиці.

Атом і родзинки

Що таке випромінювання у фізиці? Визначення, особливості, застосування випромінювання у фізиці. Що таке теплове випромінювання в фізиці
В кінці дев'ятнадцятого століття накопичилося достатньо знань про найменших хімічних одиницях речовини – атоми. Було відомо, що вони електронейтральні, але містять як позитивно, так і негативно заряджені елементи. Припущень висувалося безліч: і що позитивні заряди розподілені в негативному полі, як родзинки в булці, і що атом – це крапля з різнорідно заряджених рідких частин. Але все прояснив досвід Резерфорда. Він довів, що в центрі атома знаходиться позитивне важке ядро, а навколо нього розташовуються легкі негативні електрони. І конфігурація оболонок для кожного атома своя. Тут і криються особливості випромінювання у фізиці електронних переходів.

Бор і орбіта

Коли вчені з'ясували, що легкі негативні частини атома – це електрони, постало інше питання - чому вони не падають на ядро. Адже, згідно теорії Максвелла, будь-який рухомий заряд випромінює, отже, втрачає енергію. Але атоми існували стільки ж, скільки всесвіт, і не збиралися анігілювати. На виручку прийшов Бор. Він постулював, що електрони знаходяться на деяких стаціонарних орбітах навколо атомного ядра, і можуть перебувати тільки на них. Перехід електрона між орбітами здійснюється ривком з поглинанням або випроміненням енергії. Цією енергією може бути, наприклад, квант світла. По суті, ми зараз виклали визначення випромінювання у фізиці елементарних частинок.

Водень і фотографія

Що таке випромінювання у фізиці? Визначення, особливості, застосування випромінювання у фізиці. Що таке теплове випромінювання в фізиці
Спочатку технологія фотографії була придумана як комерційний проект. Люди хотіли залишитися у віках, але замовити портрет у художника було не кожному по кишені. А фотографії були дешевими і не вимагали таких великих вкладень. Потім мистецтво скла і нітрату срібла поставило собі на службу військову справу. А потім і наука стала користуватися перевагами світлочутливих матеріалів. В першу чергу фотографувати стали спектри. Вже давно було відомо, що гарячий водень випускає конкретні лінії. Відстань між ними підпорядковувалося певним законом. Але спектр гелію був більш складним: він містив той же набір ліній, що і водень, і ще один. Друга серія вже не підкорялася закону, виведеним для першої серії. Тут на допомогу прийшла теорія Бора. З'ясувалося, що електрон в атомі водню один, і він може переходити з усіх вищих порушених орбіт на одну нижню. Це і була перша серія ліній. Більш важкі атоми влаштовані складніше.

Лінза, решітка, спектр

Що таке випромінювання у фізиці? Визначення, особливості, застосування випромінювання у фізиці. Що таке теплове випромінювання в фізиці
Таким чином було покладено початок застосуванню випромінювання у фізиці. Спектральний аналіз – один з найбільш потужних і надійних способів визначення складу, кількості та структури речовини.
  • Електронний емісійний спектр розповість, що міститься в об'єкті і який відсоток того або іншого компонента. Цей спосіб використовують абсолютно всі галузі науки: від біології і медицини до квантової фізики.
  • Спектр поглинання розповість, які іони і на яких позиціях присутні в решітці твердого тіла.
  • Обертальний спектр продемонструє, наскільки далеко знаходяться молекули всередині атома, скільки і яких зв'язків присутня у кожного елемента.
  • А вже діапазонів застосування електромагнітного випромінювання і не злічити:
  • радіохвилі досліджують структуру дуже далеких об'єктів і надра планет;
  • теплове випромінювання розповість про енергії процесів;
  • видиме світло підкаже, в яких напрямках лежать найяскравіші зірки;
  • ультрафіолетові промені дадуть зрозуміти, що відбуваються високоенергетичні взаємодії;
  • рентгенівський спектр сам по собі дозволяє людям вивчати структуру речовини (у тому числі і людського тіла), а наявність цих променів у космічних об'єктах сповістять вчених, що у фокусі телескопа нейтронна зірка, спалах наднової або чорна діра.
  • Абсолютно чорне тіло

    Але є особливий розділ, який вивчає, що таке теплове випромінювання в фізиці. На відміну від атомного, теплове випущення світла має безперервний спектр. І найкращим модельним об'єктом для розрахунків є абсолютно чорне тіло. Це такий об'єкт, який «ловить» весь потрапляє на нього світло, але не випускає назад. Як не дивно, абсолютно чорне тіло випромінює, і максимум довжини хвилі буде залежати від температури моделі. У класичній фізиці теплове випромінювання породжувало парадокс ультрафіолетової катастрофи. Виходило, що будь-яка нагріта річ повинна була випромінювати все більше та більше енергії, поки в ультрафіолетовому діапазоні її енергія не зруйнувала б всесвіт. Розв'язати парадокс зміг Макс Планк. У формулу випромінювання він ввів нову величину, квант. Не надаючи їй особливого фізичного сенсу, він відкрив цілий світ. Зараз квантування величин – основа сучасної науки. Вчені зрозуміли, що поля і явища складаються з неподільних елементів, квантів. Це призвело до більш глибоким дослідженням матерії. Наприклад, сучасний світ належить напівпровідників. Раніше все було просто: метал проводить струм, інші речовини – діелектрики. А речовини типу кремнію і германія (напівпровідники) ведуть себе незрозуміло по відношенню до електрики. Щоб навчитися керувати їх властивостями, потрібно створити цілу теорію і розрахувати всі можливості p-n переходів.