Bestraling is 'n fisiese proses, waarvan die resultaat die oordrag van energie met behulp van elektromagnetiese golwe is. Die omgekeerde proses van bestraling word absorpsie genoem. Kom ons oorweeg hierdie kwessie in meer besonderhede, en gee ook voorbeelde van bestraling in die alledaagse lewe en die natuur.
Fisika van die voorkoms van bestraling
Enige liggaam bestaan uit atome, wat op hul beurt deur positief gelaaide kerne gevorm word, en elektrone, wat elektrondoppies rondom die kerne vorm en negatief gelaai is. Atome is so gerangskik dat hulle in verskillende energietoestande kan wees, dit wil sê hulle kan beide hoër en laer energie hê. Wanneer 'n atoom die laagste energie het, word gesê dat dit sy grondtoestand is, enige ander energietoestand van die atoom word opgewek genoem.
Die bestaan van verskillende energietoestande van 'n atoom is te wyte aan die feit dat sy elektrone op sekere energievlakke geleë kan wees. Wanneer 'n elektron van 'n hoër vlak na 'n laer een beweeg, verloor die atoom energie, wat dit in die omliggende ruimte uitstraal in die vorm van 'n foton - 'n draerdeeltjieelektromagnetiese golwe. Inteendeel, die oorgang van 'n elektron van 'n laer na 'n hoër vlak gaan gepaard met die absorpsie van 'n foton.
Daar is verskeie maniere om 'n atoom se elektron na 'n hoër energievlak oor te dra, wat die oordrag van energie behels. Dit kan beide die impak op die beskoude atoom van eksterne elektromagnetiese straling wees, en die oordrag van energie daarheen deur meganiese of elektriese middele. Boonop kan atome energie deur chemiese reaksies ontvang en dan vrystel.
Elektromagnetiese spektrum
Voordat daar na voorbeelde van bestraling in fisika beweeg word, moet daarop gelet word dat elke atoom sekere gedeeltes energie uitstraal. Dit gebeur omdat die toestande waarin 'n elektron in 'n atoom kan wees nie arbitrêr is nie, maar streng omskryf. Gevolglik gaan die oorgang tussen hierdie toestande gepaard met die vrystelling van 'n sekere hoeveelheid energie.
Dit is bekend uit atoomfisika dat fotone wat gegenereer word as gevolg van elektroniese oorgange in 'n atoom 'n energie het wat direk eweredig is aan hul ossillasiefrekwensie en omgekeerd eweredig aan die golflengte ('n foton is 'n elektromagnetiese golf wat gekenmerk word deur voortplantingspoed, lengte en frekwensie). Aangesien 'n atoom van 'n stof slegs 'n sekere stel energieë kan uitstraal, beteken dit dat die golflengtes van die uitgestraalde fotone ook spesifiek is. Die versameling van al hierdie lengtes word die elektromagnetiese spektrum genoem.
As die golflengte van 'n fotontussen 390 nm en 750 nm lê, dan praat hulle van sigbare lig, aangesien 'n persoon dit met sy eie oë kan waarneem, as die golflengte minder as 390 nm is, dan het sulke elektromagnetiese golwe hoë energie en word ultraviolet, x-straal genoem of gammastraling. Vir lengtes groter as 750 nm is 'n klein fotonenergie kenmerkend, dit word infrarooi-, mikro- of radiostraling genoem.
Termiese bestraling van liggame
Enige liggaam wat 'n ander temperatuur as absolute nul het, straal energie uit, in hierdie geval praat ons van termiese of termiese straling. In hierdie geval bepaal die temperatuur beide die elektromagnetiese spektrum van termiese straling en die hoeveelheid energie wat deur die liggaam uitgestraal word. Hoe hoër die temperatuur, hoe meer energie straal die liggaam in die omliggende ruimte uit, en hoe meer verskuif sy elektromagnetiese spektrum na die hoëfrekwensiegebied. Die prosesse van termiese bestraling word beskryf deur die wette van Stefan-Boltzmann, Planck en Wien.
Voorbeelde van bestraling in die alledaagse lewe
Soos hierbo genoem, straal absoluut enige liggaam energie uit in die vorm van elektromagnetiese golwe, maar hierdie proses kan nie altyd met die blote oog gesien word nie, aangesien die temperature van die liggame wat ons omring gewoonlik te laag is, dus hul spektrum lê in die lae-frekwensie onsigbare vir menslike gebied.
'n Treffende voorbeeld van bestraling in die sigbare reeks is 'n elektriese gloeilamp. Deur in 'n spiraal verby, verhit die elektriese stroom die wolframfilament tot 3000 K. So 'n hoë temperatuur veroorsaak dat die filament elektromagnetiese golwe uitstuur, maksimumwat in die langgolflengte-deel van die sigbare spektrum val.
Nog 'n voorbeeld van bestraling in die huis is die mikrogolfoond, wat mikrogolwe uitstraal wat onsigbaar is vir die menslike oog. Hierdie golwe word geabsorbeer deur voorwerpe wat water bevat, waardeur hul kinetiese energie en gevolglik hul temperatuur verhoog word.
Laastens, 'n voorbeeld van bestraling in die alledaagse lewe in die infrarooi reeks is die verkoeler van 'n verkoeler. Ons sien nie sy bestraling nie, maar ons voel sy warmte.
Natuurlike stralende voorwerpe
Miskien is die treffendste voorbeeld van bestraling in die natuur ons ster – die Son. Die temperatuur op die oppervlak van die Son is ongeveer 6000 K, so sy maksimum straling val op 'n golflengte van 475 nm, dit wil sê dit lê binne die sigbare spektrum.
Die son warm die planete om hom en hul satelliete op, wat ook begin gloei. Hier is dit nodig om te onderskei tussen gereflekteerde lig en termiese straling. Dus, ons Aarde kan vanuit die ruimte gesien word in die vorm van 'n blou bal juis as gevolg van die weerkaatste sonlig. As ons praat van die termiese uitstraling van die planeet, dan vind dit ook plaas, maar lê in die omgewing van die mikrogolfspektrum (ongeveer 10 mikron).
Behalwe gereflekteerde lig, is dit interessant om nog 'n voorbeeld van bestraling in die natuur te gee, wat met krieke geassosieer word. Die sigbare lig wat deur hulle uitgestraal word, hou geensins verband met termiese bestraling nie en is die resultaat van 'n chemiese reaksie tussen atmosferiese suurstof en luciferien ('n stof wat in insekselle voorkom). Hierdie verskynsel isdie naam van bioluminessensie.
