Читать «Физика элементарных частиц материи» онлайн - страница 45

Оптическое излучение может создаваться и регистрироваться в химических и биологических реакциях. Одна из известнейших химических реакций, являющихся приёмником оптического излучения, используется в фотографии. Источником энергии для большинства живых существ на Земле является фотосинтез – биологическая реакция, протекающая в растениях под действием оптического излучения Солнца.

Оптическое излучение

Длинноволновая область: λ = 50 – 2000 мкм;

Последнее время длинноволновую окраину этого диапазона выделяют в отдельный, независимый диапазон электромагнитных волн – терагерцовое излучение (субмиллиметровое излучение). Инфракрасное излучение также называют «тепловым» излучением, так как инфракрасное излучение от нагретых предметов воспринимается кожей человека как ощущение тепла. При этом длины волн, излучаемые телом, зависят от температуры нагревания: чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения. Спектр излучения абсолютно чёрного тела при относительно невысоких (до нескольких тысяч Кельвинов) температурах лежит в основном именно в этом диапазоне. Тераге́рцевое (ТГц) излучение – вид электромагнитного излучения, спектр частот которого расположен между инфракрасным и сверхвысокочастотным диапазонами. Границы между этими видами излучения в разных источниках определяются по-разному. Максимальный допустимый диапазон ТГц частот 10¹¹ – 10¹³ Гц, диапазон длин волн 3–0,03 мм соответственно. Такие волны ещё называются субмиллиметровыми, если длина волны попадает в диапазон 1–0,1 мм. ТГц излучение – не ионизирующее, легко проходит сквозь большинство диэлектриков, но сильно поглощается проводящими материалами и некоторыми диэлектриками. Например, дерево, пластик, керамика для него прозрачны, а металл и вода – нет. Наука и техника ТГц (субмм) волн начала активно развиваться с 60 – 70-х годов 20-го века, когда стали доступны первые источники и приёмники такого излучения. Сейчас это бурно развивающееся направление^[3][4], имеющее большие перспективы в разных отраслях народного хозяйства. Электромагнитные микро- и радиоволны. Для электромагнитных волн с частотой ниже 300 ГГц существуют достаточно монохроматичные источники, излучение которых пригодно для амплитудной и частотной модуляции. Поэтому, распределение частот в этой области всегда имеет в виду задачи передачи сигналов: – от 30 ГГц до 300 ГГц – микроволны; от -3 ГГц до 30 ГГц – сантиметровые волны (СВЧ); от 300 МГц до 3 ГГц – дециметровые волны; от 30 МГц до 300 МГц – метровые волны; от 3 МГц до 30 МГц – короткие волны; от 300 кГц до 3 МГц – средние волны; от 30 кГц до 300 кГц – длинные волны; от 3 кГц до 30 кГц – сверхдлинные (мириаметровые) волны. В отличие от оптического диапазона, исследование спектра в радиодиапазоне проводится не физическим разделением волн, а методами обработки сигналов. Электромагнитное излучение принято делить по частотным диапазонам (см. таблицу). Между диапазонами нет резких переходов, они иногда перекрываются, а границы между ними условны. Поскольку скорость распространения излучения (в вакууме) постоянна, то частота его колебаний жёстко связана с длиной волны в вакууме. Ультракороткие радиоволны принято разделять на метровые, дециметровые, сантиметровые, миллиметровые и субмиллиметровые (микрометровые). Волны с длиной λ < 1 м (ν > 300 МГц) принято также называть микроволнами или волнами сверхвысоких частот (СВЧ). Ионизирующее электромагнитное излучение. К этой группе традиционно относят рентгеновское и гамма-излучение, хотя, строго говоря, ионизировать атомы может и ультрафиолетовое излучение, и даже видимый свет. Границы областей рентгеновского и гамма-излучения могут быть определены лишь весьма условно. Для общей ориентировки можно принять, что энергия рентгеновских квантов лежит в пределах 20 эВ – 0,1 МэВ, а энергия гамма-квантов – больше 0,1 МэВ. В узком смысле гамма-излучение испускается ядром, а рентгеновское – атомной электронной оболочкой при выбивании электрона с низколежащих орбит, хотя эта классификация неприменима к жёсткому излучению, генерируемому без участия атомов и ядер (например, синхротронному или тормозному излучению). Радиоизлучение. Из-за больших значений λ распространение радиоволн можно рассматривать без учёта атомистического строения среды. Исключение составляют только самые короткие радиоволны, примыкающие к инфракрасному участку спектра. В радиодиапазоне слабо сказываются и квантовые свойства излучения, хотя их всё же приходится учитывать, в частности, при описании квантовых генераторов и усилителей сантиметрового и миллиметрового диапазонов, а также молекулярных стандартов частоты и времени, при охлаждении аппаратуры до температур в несколько кельвинов. Радиоволны возникают при протекании по проводникам переменного тока соответствующей частоты. И наоборот, проходящая в пространстве электромагнитная волна возбуждает в проводнике соответствующий ей переменный ток. Это свойство используется в радиотехнике при конструировании антенн. Естественным источником волн этого диапазона являются грозы. Считается, что они же являются источником стоячих электромагнитных волн Шумана. Распространение электромагнитных волн, временны́е зависимости электрического Е(t)и магнитного H(t)полей, определяющий тип волн (плоские, сферические и др.), вид поляризации и прочие особенности зависят от источника излучения и свойств среды.[D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%B0%D0%B3%D0%BD%0%B8%D1%82%D0B D%D0%BE%D0%B5_%D0%B8%D0%B7%D0%BB%D1%83%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5;http://ru.wikipedia.org/wiki/%D%A%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B8%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D1%81%D0%BF%D0%B5%D0%BA%D1%82%D%80]. Электромагнитные излучения различных частот взаимодействуют с веществом также по-разному. Процессы излучения и поглощения радиоволн обычно можно описать с помощью соотношений классической электродинамики; а вот для волн оптического диапазона и, тем более, жестких лучей необходимо учитывать уже их Квантовую природу. Из материала этого раздела видно, что электромагнитные волны не являются результатом колебания среды, в которой они проходят. Это не звуковые волны, являющиеся результатом колебания воздуха, не волны, распространяющиеся в жидкости, являющиеся результатом колебаний этой жидкости, не волны, проходящие в твёрдом теле. Электромагнитные являются результатом излучения материальных тел. Не какого-то спонтанного возбуждения мифического «поля», а именно излучения материальных тел. Что может излучаться из материального тела? – Только материя. Излучаемые фотоны являются не чем иным, как частичками этих материальных тел, которые их излучают. Поэтому волны фотонов – частичек материальных тел,(Рис 13) перемещаются в вакууме, где не могут перемещаться никакие другие волны. Этот факт говорит о том, что фотон это материальная частица. Эта частица имеет свою энергию, которая меняет значения в зависимости от того, в каких условиях находится фотон. В рассматриваемых случаях величина энергии фотона зависит от частоты колебания ν, которая в свою очередь зависит от плотности (давления) излучающего тела. К излучениям можно отнести и взрывные процессы, которые происходят во Вселенной. Количество материи излучаемой телом за период времени «t» можно выразить формулой.