Одесский национальный университет им. И.И. Мечникова

Физический факультет

Тема доклада:

«Новый вид лучей»

ас. Шкоропадо М.С.

Одесса − 2008

«НОВЫЙ ВИД ЛУЧЕЙ»

На сегодняшний день каждый из нас слышал о рентгеновских лучах, у многих эти слова ассоциируются с флюорографией, поликлиникой, медицинским кабинетом и т.д. Для нас это понятное и объясненное явление, что-то повседневное. Мы знаем, что рентгеновские лучи имеют такую же физическую природу, как видимый или ультрафиолетовые лучи. Они характеризуются очень короткими длинами волн . Для человека конца XIX века начала XX века, это было что-то не понятное, не известное. Особенное впечатление производили снимки полученные с помощью новых лучей.

Популярность этих лучей была настолько большая, что порой были случаи забавного непонимания. Так, одна лондонская фирма начала рекламировать нижнее белье, защищающее от рентгеновских лучей, а в сенат одного из американских штатов был внесен законопроект, требующий запретить употребление рентгеновских лучей в театральных биноклях.

Человек, открывший эти лучи был герой дня предметом удивлений и почитания, жертвой шуток и карикатур. Кем же был этот немецкий физик, чье имя так быстро стало известно каждому и которого сегодня знает каждый человек? Об этом вы сможете прочитать ниже, а также о его величайшем открытие.

Вильгельм Конрад Рентген немецкий физик, который сегодня известим всему миру, также как и 113 лет назад, когда сделал выдающееся открытие. Он родился 27 марта 1845 году в Леннепе, близ Дюссельдорфа. Его отец был состоятельным торговцем и владельцем фабрики сукна. Мать образованная и разбирающаяся в делах женщина, была родом из Амстердама. Когда ему было три года, отец по неизвестным причинам перенес местопребывание своего предприятия в Голландию. В начале он посещал частную школу в Апельдоорне, потом своего рода техническое училище, или «промышленную школу», в Утрехте. Его родители хотели, что бы он стал торговцем и позднее, как единственный сын, наследовал и продолжил семейное дело. О его школьных годах известно мало, но известен один факт, что из-за безобидной проделки, в которой он принял лишь косвенное участие, его исключили из школы. Для получения аттестата зрелости он пытался сдать экстерном экзамены в другом учебном заведении более высокого ранга, но его попытка не увенчалась успехом. Без аттестата зрелости, для него был закрыт путь в высшую школу.

По совету одного швейцарского инженера осенью 1865 года, он отправился в Цюрих, чтобы там начать изучение машиностроения в Высшей технической школе, в которой не требовался аттестат зрелости. Для всех поступающих предусматривался специальный вступительный экзамен. За хорошие оценки по естественнонаучным предметам, которые он привез из утрехтского училища, он был освобожден от этого экзамена. Три года Рентген изучал машиностроение на механико-техническом отделении. Наибольший интерес он проявлял к прикладной математике и технической физике.

По окончанию научно-инженерного курса Рентген, следую совету своего будущего наставника физика Августа Кундта, обратился к экспериментальной физике, которой он еще не занимался вплотную. Уже в 1869 году, через год после инженерного экзамена, он получил за статью по теории газа степень доктора философии. В отзыве на его диссертацию отмечаются «добротные знания, самостоятельный творческий талант в области математической физики».

В 1870 году Августа Кундта пригласили в Вюрцбургский университет, в месте с собой он взял своего молодого ассистента. Несмотря на свои отличные успехи по специальности и двойной диплом высшей школы, Рентгену не удалось добиться допуска к конкурсу на доцентуру. В Цюрихском университете при присуждении докторской степени на отсутствие аттестата зрелости великодушно закрыли глаза. В Вюрцбургской Alma mater царили строгие порядки, против которых было бессильно и заступничество Кундта. Но уже в 1872 году Кундт был приглашен во вновь созданный Имперский университет в Страсбурге. Эта высшая школы была свободна от академический пережитков, и при поддержки крупного химика, будущего лауреата Нобелевской премии Адольфа фон Байера, молодому физику удалось в 1874 году получить право на преподавание, несмотря на отсутствие аттестата. Уже через год Рентген стал профессором математики и физики в Высшей сельскохозяйственной школе в Гоенгейме. В этом учебном заведении, в котором у него не было возможностей для экспериментальной работы, он оставался только два семестра, после чего он вернулся в Страсбург как экстраординарный профессор математической физики.

В университете Гисена в 34 года Рентген получает кафедру экспериментальной физики. В этот период он опубликовал относительно немного робот. Но его работы показали смелое и образцово чистое экспериментаторское искусство и были очень многосторонни по своей тематике. В области науки Рентген не был узким специалистом, но он преимущественно занимался вопросами электромагнетизма и оптики. Больше всего Рентген любил работать простыми приборами, а также в лаборатории, а не в кабинете за письменным столом. Он отлично умел строить приборы и аппараты, необходимые для исследования и преподавания, с их помощью он достигал результатов высочайшей точности.

В Гисене Рентген сделал важное открытие. Основываясь на электродинамике Фарадея-Максвелла, он обнаружил магнитное поле движущегося электрического заряда. Тем самым он создал существенную предпосылку для обоснования теории электронов. Открытое Рентгеном явление Лоренц назвал «рентгеновским током».

Через десять лет успешной исследовательской и преподавательской деятельности Рентген был приглашен в Вюрцбург, после того как он ранее отклонил предложения из Йены и Утрехта. Теперь он как профессор возвратился в тот университет, который двадцать лет назад, руководствуясь своими правилами, отказал ему в приват-доцентуру.

Вечером 8 ноября 1895 года Рентген, при помощи искрового индуктора с прерывателем, газоразрядной трубки Гитторфа и флюоресцирующего экрана, сделал великое открытие, это открытие является наиболее впечатляющим примером экспериментальной внимательности и опыта. В этот вечер он обернул вакуумную трубку светонепроницаемой черной бумагой, которая задерживала все видимые и ультрафиолетовые лучи. При включении тока высокого напряжения, он заметил странную вспышку маленьких флуоресцирующих кристаллов, лежавших на лабораторном столе. Бумажная ширма, которая была покрыта платиносинеродистым барием, также засияла бледно-зеленым светом. То, что кристаллы лежали по соседству с трубкой, было случайностью. Но световая ширма оказалась в руках ученого, безусловно, не случайно, так как он уже много дней экспери­ментировал с катодными лучами. Он повторял описанные Гер­цем и Ленардом опыты с различными типами трубок, исследуя свойства катодных лучей. В этот вечер он с помощью своих опытов узнал, что от вакуумных трубок действительно исходят невидимые лучи. Лучи пробили черную упаковку и заставили светиться флуоресцирующие вещества. Ни один физик этого не заметил ранее и не сообщал об этом. Никаких очевидцев открытия Рентгена нет. Сам ученый весьма неопределенно говорил о его предыстории. Так что довольно скоро появились различные противоречащие друг другу слухи.

Рентген никому не рассказал о своем наблюдении: никому из сотрудников, никому из коллег. И даже своей жене, которую он обычно допускал к участию во всех своих опытах, он не сказал, что работает над чем-то весьма примечательным. Свое­му лучшему другу, зоологу, он скупо заметил, что нашел нечто интересное, но не знает безупречны ли его наблюдения. Рент­ген хотел основательно исследовать это новое и загадочное яв­ление, он хотел всесторонне проверить надежность своих на­блюдений, прежде чем о них говорить.

На протяжении семи недель ученый в одиночестве работал в своей лаборатории над исследованием новых лучей и их свойств. Чтобы исключить зрительный обман, он запечатлел то, что наблюдал на световом экране, при помощи фотопла­стинки. Он даже велел приносить себе пищу в институт и по­ставить там кровать, чтобы не нуждаться в перерывах в рабо­те с приборами, особенно со ртутным воздушным насосом.

Создание высокого вакуума путем выкачивания воздуха из; трубок было тогда утомительным делом и нередко длилось много дней. Так как разрядные трубки большей частью спустя короткое время становились непригодными для использования и Рентген вновь восстанавливал вакуум самостоятельно, основ­ные опыты заняли относительно много времени.

28 декабря 1895 года исследователь выступил с первым со­общением о своем открытии перед Вюрцбургским физико-меди­цинским обществом. Оно было незамедлительно напечатано под заголовком «Новый род лучей» вюрцбургское книготорго­вое предприятие, которое издавало сообщения о заседаниях: общества, выпустило тотчас же статью в виде брошюры. Кра­сочная бандеролька с фразой «Содержит новое открытие про­фессора Рентгена из Вюрцбурга» привлекала внимание к ра­боте. За несколько недель брошюра пережила пять изданий. Она была переведена также на английский, французский, итальянский и русский языки. В своей работе Рентген, в числе прочего, рассказывал о том, как можно получить новые лучи при помощи трубки Гиттор­фа или другого подобного же прибора, а также характеризо­вал проницаемость различных предметов, использованных в его опытах. Так как физика газового разряда тогда была еще не разработана и природа новых лучей по-прежнему оставалась загадочной, он назвал их «Х-лучами».

В середине январе Рентген был вызван ко двору в Бер­лин. Перед кайзером и придворным обществом он сообщил о своих лучах и показал некоторые опыты. 23 января 1896 года он выступал в переполненном зале своего института в Вюрцбурге перед Физико-медицинским обществом. Это был единственный доклад такого рода. В заключение почтенный почти 80-летний анатом Альберт фон Кёлликер под аплодисменты собравшихся предложил в будущем вместо «Х-лучи» говорить «рентгеновские лучи». Рентген, собственно, не возразил, однако из скромности не присоединился к этому предложению. Название «рентгеновские лучи» распространилась главным образом в странах немецкого языка. В англосаксонских странах предпочитают более короткое и легче произносимое название «Х- rays».

Под влиянием господствующего учения об эфире Рентген склонялся к признанию того, что здесь речь идет о продольных; волнах в эфире: в отличие от световых и электрических волн, которые считались поперечными волнами. В начале 1896 года он заметил в письме своему быв­шему ассистенту: «Какова природа лучей, мне совер­шенно неясно, и являются ли они в действительности продоль­ными лучами света, для меня это второстепенный вопрос главное факты».

Природа открытых Рентгеном лучей была объяснена еще при его жизни, в 1912 году Лауэ, Фридрих и Книппинг раскрыли тайну их природы. Эти лучи оказались электромагнитными колебания­ми, как и видимый свет, но с частотой колебаний во много ты­сяч раз большей и с соответственно меньшей длиной волны. Эти лучи испускаются твердыми телами при ударе о них потока быстрых электронов.

В своем «предварительном сообщении» Рентген доказал, что невидимые человеческому глазу Х-лучи действуют на фото­пластинку. С их помощью можно делать снимки в освещенной комнате на фотографическую пластинку, заключенную в кассету или завернутую в бумагу. Время экспозиции составляло при тогдашнем фотослое, который обладал малой чувствительностью и не предназначался для особенностей рентгеновских лучей, от 3 до 10 минут, однако именно фотографическое действие новых лучей вызвало наибольший интерес.

К самым ранним, технически великолепным снимкам, кото­рые сделал сам Рентген, относятся буссоль, ящик из дерева с заключенными в нем разновесами и левая рука госпожи Рентген, сфотографированная 22 декабря 1895 года, за несколь­ко дней до первого сообщения.

Фотографии возбудили интерес и вскоре стали так популяр­ны, что при чтении докладов демонстрировались только под стеклом и в рамках, так как иначе они бесследно исчезали.

Открытие которое сделал Рентген принесло ему всемирную известность. Их разных стран ему приходили письма с признанием его научных заслуг. Письма приходили от Томсона, Стокса, Пуанкаре, Больцмана и других знаменитых исследователей.

Рентген опубликовал о своих Х-лучах три небольшие статьи. За первым сообщением в конце декабря 1895 года, собственно свидетельством о рождении рентгеновских лучей, в марте 1896 года последовала вторая заметка, в которой прежде всего рассматривалась способность новых лучей делать воздух и другие газы проводниками электрического тока. Третье, и последнее, сообщение появилось годом позже, в марте 1897 года. В нем ученый изложил свои наблюдения над рассеиванием Х-лучей в воздухе.

Физики во всех институтах бросились к приборам, чтобы повторить опыт Рентгена, ранее известный только узкому кругу коллег профессор из маленького университета за одну ночь стал наиболее популярным физиком, даже одно время самым знаменитым естествоиспытателем в мире. Только в Германии в 1896 году было опубликовано в общей сложности 50 книг и брошюр и свыше тысячи научных статей о рентгеновских лучах. Научно – популярные статьи и газетные заметки, появившиеся во всем мире в счет не идут. В своем открытии Рентген опирался на результаты других исследований, и в первую очередь на теоретические исследования Гельмгольца и экспериментальные работы Герца и Ленарда, чьи «прекрасные опыты» он с признанием отмечал в первой статье о своем открытии. Рентген очень точно знал эти работы, так как добросовестно и регулярно следил за физической литературой. Его необычайная начитанность в специальных вопросах признается всеми, кто его близко знал. Приборы, при помощи которых Рентген сделал свои открытия, были созданы и апробированы до него другими, прежде всего Гитторфом, Круксом и Гольдштейном.

Все эти исследования уже задолго до Рентгена получали при своих экспериментах рентгеновские лучи, не догадываясь об этом. Ленард, который не мог не заменить их, не пытался исследовать «признаки непонятных побочных явлений». После опубликования первого сообщения Рентгена обнаружилось, что уже в 1890 году в одном американском институте был случайно получен рентгеновский снимок лабораторных предметов. Физики, однако, не зная, как исследовать это явление, не приняли его во внимание и не исследовали причины этого странного фотографического эффекта.

Открытие Рентгена принесло нечто совершенно новое, не предвиденное ни одним физиком, и оно могло быть сразу же и непосредственно практически использовано в области техники и медицины. Рентген первый осознал важность своего открытия в этих направлениях. Фотоснимком руки он уже в декабрьские дни 1895 года выявил значение новых лучей для медицинской практики. В первом сообщении он также обратил внимание на применимость своих лучей для проверки производственной обработки материалов. В третьем сообщении он привел в подтверждение этого снимок двустволки с заряженным патроном; при этом были отчетливо видны «внутренние дефекты» оружия. Довольно быстро рентгеновские лучи получили применение в криминалистике, искусствоведении и других областях. Быстрее всего рентгеновские лучи проникать во врачебную практику. Уже в 1896 году они стали использоваться для диагностики. Вначале новые лучи применяли главным образом для устранения переломов. Но вскоре сфера их применения значительно расширилась. Наряду с рентгенодиагностикой начала развиваться рентгенотерапия. Рак, туберкулез и другие болезни отступали под действием новых лучей. Так как вначале была неизвестна опасность рентгеновского излучения и врачи работали без каких бы то ни было мер защиты, очень часты были лучевые травмы. Многие физики также получили медленно заживающие раны или большие рубцы. Сотни исследователей и техников, работавших с рентгеновскими лучами, стали в первые десятилетия жертвами лучевой смерти. Так как поначалу лучи применяли без проверенной опытом точной дозировки, рентгеновское облучение нередко становилось губительным и для больных.

Через четыре года после своего открытия Рентген получает приглашение в университет Мюнхена. Перед этим он отклонил приглашение университета в Лейпциге. В Мюнхене Рентген оставался до конца своей жизни, несмотря на многочисленные административно-академические неприятности. Он был директором Физического института университета и одновременно руководил Государственным Физико-метрономическим собранием. В 1904 году Рентген отклонил предложение возглавить Имперский физико-технический институт в Берлине. Через семь лет он точно так же отказался от Берлинской Академии наук.

В 1901 году первым из ученых мира Вильгельм Конрад Рентген получил Нобелевскую премию по физике. Две другие Нобелевские премии за достижение в естественных науках – по химии и медицине – также были присуждены ученым, работавшим в Германии. Для принятия премии исследователь ездил в Стокгольм. Нобелевская премия была вручена ему 10 декабря 1901 года. Денежная сумма, связанная с премией, была передана Рентгеном по завещанию университету, в стенах которого было сделано его открытие. Проценты должны были служить прогрессу научного исследования, но из-за инфляции в 1923 году вклад обесценился.

При вручении премии Рентгену, произошел необычное событие. Рентген единственный лауреат в истории Нобелевского фонда, который вопреки ожиданиям не читал доклада. При своей личной скромности и замкнутости Рентген был откровенно обрадован возможности избежать произнесения перед всем миром речи о себе и своем достижении. Он считал, что все основное о своем открытии он исчерпывающе изложил в трех статья. Отказ Рентгена, от нобелевского доклада послужил причине распространения слухов, утверждающих, что он будто бы несамостоятельно сделал открытие, отмеченное Нобелевской премией, поэтому уклоняется от обнародования его истории. Позднее такого рода клевету с особым рвением распространял Филипп Ленард, приписывавший себе главную заслугу в обнаружении рентгеновских лучей. Дело доходило до курьезов: подлинным первооткрывателем Х-лучей называли даже механика Вюрцбургского института, который якобы первым заметил свечение экрана в ночь открытия и обратил на него внимание Рентгена. До последнего года жизни великий исследователь должен был защищаться от подобных подозрений.

В течение четверти столетия, последовавший за выходом в свет его трех сообщений, Рентген опубликовал лишь немногие труды: в общей сложности около семи. По его собственным словам, в обращении с пером он был «с давних пор тяжел на подъем». Кроме того, он был сверхоснователен. Он хотел отдавать в печать только «хорошо отточенные слова». Таким образом, список его публикаций содержит не более 60 работ.

В Мюнхене у Рентгена была городская квартира. Но с 1904 года он большую часть года жил в своем деревенском доме в Вейльгейме, в 60 километрах от города. Оттуда он ежедневно ездил в свой институт по железной дороге. В созданном им физическом коллоквиуме он сам принимал участие лишь изредка. Специальные заседания и собрания Общества немецких естествоиспытателей и врачей после своего великого открытия он не посещал вообще. Этим объясняется то, что знаменитый физик лично не был известен своим молодым коллегам вне Мюнхена. В 1920 году 75-летний ученый был освобожден от своих административных обязанностей профессора и директора института. Руководство Физико-метрономическим собранием оставалось за ним и он все так же регулярно приходил в институт, где мог располагать двумя комнатами для собственных исследований.

Одним из его аспирантов, который у него защитил диссертацию в 1905 году, с редкой оценкой «summa cum laude» («с наивысшей похвалой»), был советский физик А.Ф. Иоффе. В месте с ним Рентген исследовал физику кристаллов. Сам Рентген, по словам его коллег высоко ценил сотрудничество с Иоффе. В 1920 году он опубликовал свою последнюю работу – обширную рукопись по физике кристаллов, которая обобщала исследования, начатые им совместно с Иоффе. По мнению Иоффе, этот монографический труд является образцом того, что Рентген понимал под «изложением фактов». После окончания войны знаменитый ученый остался в полном одиночестве. Приемная дочь, племянница его жены, больше не жила у него. Спутница его жизни, за которой он самоотверженно ухаживал во время ее многолетней мучительной болезни, умерла в 1919 году, сам Рентген тяжело перенес эту утрату.

В 1923 году 10 февраля обессиленный истощением, умер от рака Вильгельм Конрад Рентген. Его прах был погребен в Гисене. Следуя указанию в завещании, распорядители сожгли все, что было найдено из оставшейся от него переписки и неопубликованных рукописей. При этом, к сожалению, были сожжены написанные совместно с Иоффе и неопубликованные работы, и множество лабораторных тетрадей русского физика.

Открытие Рентгена разом распахнуло перед физической наукой двери в новый мир и одновременно поставило перед теорией совершенно новые задачи. Наряду со своим воздействием на технику и медицину оно имело глубочайшие теоретические последствия. Если и не каждое из последующих достижений было непосредственно связано с ним, то все же лишь немногие великие открытия продолжительное время оставались в стороне от рентгеновских лучей. Создание учения об атомной оболочке и исследование решетчатой структуры кристаллов были бы без них невозможны. Обнаружение радиоактивности было непосредственно стимулировано первым сообщением Рентгена о его открытии. Открытие Рентгена послужило толчком для отказа физиков от механистического представления и природе. Механистическая картина природы еще раньше – в отдельных случаях – подвергалась сомнению, теперь ее недостаточность выявилась со всей очевидностью. Рентгена можно назвать совестью экспериментальной физики, он ярчайшим образом олицетворял собой тип эмпирически работающего естествоиспытателя, внимательного и трезвого наблюдателя природы. Сегодня рентгеновские лучи применяют во многих отраслях науки и техники, например: рентгеновская астрономия, рентгенография, рентгенология и т.д.

В преддверии лета уже хочется говорить о солнце. Поэтому у нас новая постоянная рубрика, посвященная SPF, где мы будем рассказывать все об излучениях и как «получать дозу» витамина D без опасности для здоровья.

Оценка

Начнем с того? что практически все знают о том что — это хорошо. Но что такое ? Может на деле не все так страшно? Sun Protection Factor — это солнцезащитный фактор. Он обозначает способность косметических средств увеличивать время безопасного пребывания на открытом солнце. Индекс может быть от 2 до 100 единиц.

Виды солнечных лучей

Совсем не хочется перегружать вас сложными классификациями, но это то, что помогает нам разобраться в . Лучи есть трех видов:

• UVC. Они не достигают поверхности земли.
• UVА. Проникают в верхние слои кожи. В результате их воздействия — мы получаем загар за счет повышение концентрации меланина. Есть и обратная сторона, ведь так можно получить ожоги разной степени и развитие рака кожи. Эти лучи особенно активны с конца марта по октябрь. Имеют накопительный эффект.
• UVB. Проникают не только в верхние, но и в глубокие слои кожи. Провоцирует фотостарение (изменения состояния кожи).

В умеренных дозах ультрафиолет нормализует работу иммунной системы, активизирует выработку витамина D и является одним из лучших антидепрессантов.

Если на вашем средстве указана комбинированная защита (UVA/UVB) — это отличный вариант. Но зачастую производители могут указывать другие варианты: UVB/UVC. При этом уже понятно, что последние излучения нам не страшны. Ведь они не доходят до поверхности земли.

Нужна ли защита от солнца круглый год?

Начнем с того что весной наш организм уже начинает сам вырабатывать меланин. Поэтому важно начинать не с подбора защитного средства, а с , включая . Если у вас будет загрубевший слой — меланин просто застрянет между чешуйками и образует пигментацию.

UVA лучи активные в любое время суток и года. Практически 50% ежегодной дозы лучей мы получаем не в летний период.

Пользоваться ли защитой круглый год? Все зависит от того, где вы живете Если в теплых краях — однозначно да. Для простых жителей мегаполиса правила простые. Наносить такие средства нужно действительно всегда, но не каждый день.

1. Зимой многие любят ездить на лыжи или рыбалку. Уровень излучения очень высок. Стоит взять защиту не менее SPF 30.
2. Используйте средства весной. Ведь солнце уже начинает активно действовать, а мы так любим открытые террасы и долгие прогулки на улице.
3. Наносите солнцезащитные продукты в самое опасное время с 11.00 до 16.00.
4. Крем с SPF — это находка в летнее время года.

В пасмурные дни кожа тоже нуждается в защите, ведь облака блокируют только 20% лучей.

Солнце помогает синтезировать витамин D, поэтому не стоит отказывать себе в "солнечных ваннах", но нужно знать меру и пользоваться средствами которые вам помогут избежать фотостарения и сохранить молодость. В скором времени мы расскажем вам по какому принципу выбирать свой тип .

Photo by on , Photo by

Ионизирующее излучение (далее - ИИ) - это излучение, взаимодействие которого с веществом приводит к ионизации атомов и молекул, т.е. это взаимодействие приводит к возбуждению атома и отрыву отдельных электронов (отрицательно заряженных частиц) из атомных оболочек. В результате, лишенный одного или нескольких электронов, атом превращается в положительно заряженный ион - происходит первичная ионизация. К ИИ относят электромагнитное излучение (гамма-излучение) и потоки заряженных и нейтральных частиц - корпускулярное излучение (альфа-излучение, бета-излучение, а также нейтронное излучение).

Альфа-излучение относится к корпускулярным излучениям. Это поток тяжелых положительно заряженных а-частиц (ядер атомов гелия), возникающее в результате распада атомов тяжелых элементов, таких как уран, радий и торий. Поскольку частицы тяжелые, то пробег альфа-частиц в веществе (то есть путь, на котором они производят ионизацию) оказывается очень коротким: сотые доли миллиметра в биологических средах, 2,5—8 см в воздухе. Таким образом, задержать эти частицы способен обычный лист бумаги или внешний омертвевший слой кожи.

Однако вещества, испускающие альфа-частицы, являются долгоживущими. В результате попадания таких веществ внутрь организма с пищей, воздухом или через ранения, они разносятся по телу током крови, депонируются в органах, отвечающих за обмен веществ и защиту организма (например, селезенка или лимфатические узлы), вызывая, таким образом, внутреннее облучение организма. Опасность такого внутреннего облучения организма высока, т.к. эти альфа-частицы создают очень большое число ионов (до нескольких тысяч пар ионов на 1 микрон пути в тканях). Ионизация, в свою очередь, обуславливает ряд особенностей тех химических реакций, которые протекают в веществе, в частности, в живой ткани (образование сильных окислителей, свободного водорода и кислорода и др.).

Бета-излучение (бета-лучи, или поток бета-частиц) также относится к корпускулярному типу излучения. Это поток электронов (β--излучение, или, чаще всего, просто β -излучение) или позитронов (β+-излучение), испускаемых при радиоактивном бета-распаде ядер некоторых атомов. Электроны или позитроны образуются в ядре при превращении нейтрона в протон или протона в нейтрон соответственно.

Электроны значительно меньше альфа-частиц и могут проникать вглубь вещества (тела) на 10-15 сантиметров (ср. с сотыми долями миллиметра у а-частиц). При прохождении через вещество бета-излучение взаимодействует с электронами и ядрами его атомов, расходуя на это свою энергию и замедляя движение вплоть до полной остановки. Благодаря таким свойствам для защиты от бета-излучения достаточно иметь соответствующей толщины экран из органического стекла. На этих же свойствах основано применение бета-излучения в медицине для поверхностной, внутритканевой и внутриполостной лучевой терапии.

Нейтронное излучение - еще один вид корпускулярного типа излучений. Нейтронное излучение представляет собой поток нейтронов (элементарных частиц, не имеющих электрического заряда). Нейтроны не оказывают ионизирующего действия, однако весьма значительный ионизирующий эффект происходит за счет упругого и неупругого рассеяния на ядрах вещества.

Облучаемые нейтронами вещества могут приобретать радиоактивные свойства, то есть получать так называемую наведенную радиоактивность. Нейтронное излучение образуется при работе ускорителей элементарных частиц, в ядерных реакторах, промышленных и лабораторных установках, при ядерных взрывах и т. д. Нейтронное излучение обладает наибольшей проникающей способностью. Лучшими для защиты от нейтронного излучения являются водородсодержащие материалы.

Гамма излучение и рентгеновское излучение относятся к электромагнитным излучениям.

Принципиальная разница между двумя этими видами излучения заключается в механизме их возникновения. Рентгеновское излучение - внеядерного происхождения, гамма излучение - продукт распада ядер.

Рентгеновское излучение, открыто в 1895 году физиком Рентгеном. Это невидимое излучение, способное проникать, хотя и в разной степени, во все вещества. Представляет собой электромагнитное излучение с длиной волны порядка от - от 10 -12 до 10 -7 . Источник рентгеновских лучей - рентгеновская трубка, некоторые радионуклиды (например, бета-излучатели), ускорители и накопители электронов (синхротронное излучение).

В рентгеновской трубке есть два электрода - катод и анод (отрицательный и положительный электроды соответственно). При нагреве катода происходит электронная эмиссия (явление испускания электронов поверхностью твёрдого тела или жидкости). Электроны, вылетающие из катода, ускоряются электрическим полем и ударяются о поверхность анода, где происходит их резкое торможение, вследствие чего возникает рентгеновское излучение. Как и видимый свет, рентгеновское излучение вызывает почернение фотопленки. Это одно его из свойств, основное для медицины - то, что оно является проникающим излучением и соответственно пациента можно просвечивать с его помощью, а т.к. разные по плотности ткани по-разному поглощают рентгеновское излучение - то мы можем диагностировать на самой ранней стадии многие виды заболеваний внутренних органов.

Гамма излучение имеет внутриядерное происхождение. Оно возникает при распаде радиоактивных ядер, переходе ядер из возбужденного состояния в основное, при взаимодействии быстрых заряженных частиц с веществом, аннигиляции электронно-позитронных пар и т.д.

Высокая проникающая способность гамма-излучения объясняется малой длиной волны. Для ослабления потока гамма-излучения используются вещества, отличающиеся значительным массовым числом (свинец, вольфрам, уран и др.) и всевозможные составы высокой плотности (различные бетоны с наполнителями из металла).

1 из 23

Презентация на тему: Виды излучений

№ слайда 1

Описание слайда:

№ слайда 2

Описание слайда:

№ слайда 3

Описание слайда:

В настоящее время мы знаем 6 видов излучения - гамма-излучение, рентгеновское излучение, ультрафиолетовое излучение, оптическое излучение, инфракрасное излучение и радиоволны.В этой презентации мы рассмотрим каждое из этих излучений, а именно их свойства и применение.

№ слайда 4

Описание слайда:

Радиоволны – это электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве со скоростью света (300 000 км/с). Свет также относится к электромагнитным волнам, что и определяет их весьма схожие свойства (отражение, преломление, затухание и т.п.).Радиоволны переносят через пространство энергию, излучаемую генератором электромагнитных колебаний. А рождаются они при изменении электрического поля, например, когда через проводник проходит переменный электрический ток, или когда через пространство проскакивают искры, т.е. ряд быстро следующих друг за другом импульсов тока.Электромагнитное излучение характеризуется частотой, длиной волны и мощностью переносимой энергии.

№ слайда 5

Описание слайда:

Свойства радиоволн позволяют им свободно проходить сквозь воздух или вакуум. Но если на пути волны встречается металлический провод, антенна или любое другое проводящее тело, то они отдают ему свою энергию, вызывая тем самым в этом проводнике переменный электрический ток. Но не вся энергия волны поглощается проводником, часть ее отражается от поверхности. На этом свойстве основано применение электромагнитных волн в радиолокации. Главное свойство радиоволн заключаются в том, что они способны переносить через пространство энергию, излучаемую генератором электромагнитных колебаний. Колебания же возникают при изменении электрического поля.

№ слайда 6

Описание слайда:

Радиоволны, как средство для беспроводной передачи звуковой, видео и иной информации на достаточно значительные расстояния, приобрело популярность и широкую сферу использования. Именно радиоволны лежат в основе организации многих современных процессов, среди которых: радиовещание, телевидение, радиотелефонная связь, радиометеорология, радиолокация.

№ слайда 7

Описание слайда:

Инфракрасное излучение - электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света (λ = 0,74 мкм) и микроволновым излучением (λ ~ 1-2 мм).Оптические свойства веществ в инфракрасном излучении значительно отличаются от их свойств в видимом излучении. Например, слой воды в несколько сантиметров непрозрачен для инфракрасного излучения с λ = 1 мкм. Инфракрасное излучение составляет большую часть излучения ламп накаливания, газоразрядных ламп, около 50% излучения Солнца.Инфракрасное излучение было открыто в 1800 году английским астрономом У. Гершелем. Занимаясь исследованием Солнца, Гершель искал способ уменьшения нагрева инструмента, с помощью которого велись наблюдения. Определяя с помощью термометров действия разных участков видимого спектра, Гершель обнаружил, что «максимум тепла» лежит за насыщенным красным цветом и, возможно, «за видимым преломлением». Это исследование положило начало изучению инфракрасного излучения.

№ слайда 8

Описание слайда:

Оптические свойства веществ (прозрачность, коэффициент отражения, преломления) в инфракрасной области спектра, как правило, значительно отличаются от тех же свойств в привычной для нас видимой области.У большинства металлов отражательная способность для инфракрасного излучения значительно больше, чем для видимого света, и возрастает с увеличением длины волны.Материалы, прозрачные для ИК-лучей и обладающие высокой способностью к их отражению, используются при создании ИК-приборов.

№ слайда 9

Описание слайда:

Инфракрасное излучение применяют в: медицине; дистанционном управлении; при покраске (для сушки лакокрасочных поверхностей); для стерилизации пищевых продуктов; как антикоррозийное средство (с целью предотвращения коррозии поверхностей, покрываемых лаком); проверка денежных знаков на подлинность; для обогрева помещения.

№ слайда 10

Описание слайда:

РЕНТГЕНОВСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ - не видимое глазом электромагнитное излучение с длиной волн 10−7-10−12 м. Открыто в 1895 г. нем. физиком В. К. Рентгеном (1845-1923). Испускается при торможении быстрых электронов в веществе (непрерывный спектр) и при переходах электронов с внешних электронных оболочек атома на внутренние (линейчатый спектр). Источниками являются: некоторые радиоактивные изотопы, рентгеновская трубка, ускорители и накопители электронов (синхротронное излучение).

№ слайда 11

Описание слайда:

№ слайда 12

Описание слайда:

При помощи рентгеновских лучей можно «просветить» человеческое тело, в результате чего можно получить изображение костей, а в современных приборах и внутренних органов (рентгенография и рентгеноскопия).Выявление дефектов в изделиях (рельсах, сварочных швах и т. д.) с помощью рентгеновского излучения называется рентгеновской дефектоскопией.В материаловедении, кристаллографии, химии и биохимии рентгеновские лучи используются для выяснения структуры веществ на атомном уровне при помощи дифракционного рассеяния рентгеновского излучения (рентгеноструктурный анализ). Известным примером является определение структуры ДНК. При помощи рентгеновских лучей может быть определён химический состав вещества.В аэропортах активно применяются рентгено-телевизионные интроскопы, позволяющие просматривать содержимое ручной клади и багажа.

№ слайда 13

Описание слайда:

№ слайда 14

Описание слайда:

Оптическое излучение – это свет в широком смысле слова, электромагнитные волны, длины которых заключены в диапазоне с условными границами от 1 нм до 1 мм. Помимо воспринимаемого человеческим глазом видимого излучения, к этому виду излучений относятся инфракрасное излучение и ультрафиолетовое излучение. Параллельный термину "О. и." термин "свет" исторически имеет менее определенные спектральные границы - часто им обозначают не все оптические излучения, а лишь его видимый поддиапазон. Для оптических методов исследования характерно формирование направленных потоков излучения с помощью оптических систем, включающих линзы, зеркала, призмы оптические, дифракционные решётки и т.д.

№ слайда 15

Описание слайда:

Волновые свойства оптического излучения обусловливают явления дифракции света, интерференции света, поляризации света и др. В то же время ряд оптических явлений невозможно понять, не привлекая представления об оптическом излучении как о потоке быстрых частиц - фотонов. Эта двойственность природы. Оптическое излучение сближает его с иными объектами микромира и находит общее объяснение в квантовой механике. Скорость распространения оптического излучения в вакууме (скорость света) - около 3·108 м/с. В любой другой среде скорость оптического излучения меньше. Значение преломления показателя среды, определяемое отношением этих скоростей (в вакууме и среде), в общем случае неодинаково для разных длин волн оптического излучения, что приводит к дисперсии оптического излучения. Применение: В сельскохозяйственном производстве инфракрасное излучение используют в основном для обогрева молодняка животных и птицы, сушки и дезинсекции сельскохозяйственных продуктов (зерна, фруктов и т. д.), пастеризации молока, сушки лакокрасочных и пропиточных покрытий.

Описание слайда:

Высокая химическая активность, невидимое, большая проникающая способность, убивает микроорганизмы, в небольших дозах благотворно влияет на организм человека (загар), но в больших дозах оказывает отрицательное биологическое воздействие: изменения в развитии клеток и обмене веществ, действие на глаза.Коэффициент отражения всех материалов (в том числе металлов) уменьшается с уменьшением длины волны излучения.Длина волны от 10 – 400 нм. Частота волн от 800*1012 - 3000*1013 Гц.

№ слайда 18

Описание слайда:

Лампа чёрного света - лампа, которая излучает преимущественно в длинноволновой ультрафиолетовой области спектра (диапазон UVA) и даёт крайне мало видимого света.Для защиты документов от подделки их часто снабжают ультрафиолетовыми метками, которые видны только в условиях ультрафиолетового освещения.Обеззараживание ультрафиолетовым (УФ) излучением. Стерилизация воздуха и твёрдых поверхностей. Дезинфекция воды осуществляется способом хлорирования в сочетании, как правило, с озонированием или обеззараживанием ультрафиолетовым (УФ) излучением. Химический анализ, УФ-спектрометрия. УФ-спектрофотометрия основана на облучении вещества монохроматическим УФ-излучением, длина волны которого изменяется со временем. Вещество в разной степени поглощает УФ-излучение с разными длинами волн. График, по оси ординат которого отложено количество пропущенного или отраженного излучения, а по оси абсцисс - длина волны, образует спектр. Спектры уникальны для каждого вещества, на этом основывается идентификация отдельных веществ в смеси, а также их количественное измерение. Ловля насекомых. В медицине (обеззараживание помещения).

№ слайда 19

Описание слайда:

№ слайда 20

Описание слайда:

Гамма-излучение (гамма-лучи) - вид электромагнитного излучения с чрезвычайно малой длиной волны < 5·10−3 нм и, вследствие этого слабо выраженными волновыми свойствами. На шкале электромагнитных волн гамма-излучение граничит с рентгеновским излучением, занимая диапазон более высоких частот и энергий. В области 1-100 кэВ гамма-излучение и рентгеновское излучение различаются только по источнику: если квант излучается в ядерном переходе, то его принято относить к гамма-излучению; если при взаимодействиях электронов или при переходах в атомной электронной оболочке - к рентгеновскому излучению. С точки зрения физики, кванты электромагнитного излучения с одинаковой энергией не отличаются, поэтому такое разделение условно.

№ слайда 21

Описание слайда:

Гамма-лучи, в отличие от α-лучей и β-лучей, не отклоняются электрическими и магнитными полями, характеризуются большей проникающей способностью при равных энергиях и прочих равных условиях. Основные процессы, возникающие при прохождении гамма-излучения через вещество:фотоэффект - энергия гамма-кванта поглощается электроном оболочки атома, и электрон, совершая работу выхода, покидает атом, который становится ионизированным;эффект образования пар - гамма-квант в поле ядра превращается в электрон и позитрон;ядерный фотоэффект - при энергиях выше нескольких десятков МэВ гамма-квант способен выбивать нуклоны из ядра.

Радиоактивность была открыта в 1896 г. французским ученым Антуаном Анри Беккерелем при изучении люминесценции солей урана. Оказалось, что урановые соли без внешнего воздействия (самопроизвольно) испускали излучение неизвестной природы, которое засвечивало изолированные от света фотопластинки, ионизовало воздух, проникало сквозь тонкие металлические пластинки, вызывало люминесценцию ряда веществ. Таким же свойством обладали и вещества содержащие полоний 21084Ро и радий 226 88Ra.

Еще раньше, в 1985 г. были случайно открыты рентгеновские лучи немецким физиком Вильгельмом Рентгеном. Мария Кюри ввела в употребление слово «радиоактивность».

Радиоактивность – это самопроизвольное превращение (распад) ядра атома химического элемента, приводящее к изменению его атомного номера или изменению массового числа. При таком превращении ядра происходит испускание радиоактивных излучений.

Различаются естественная и искусственная радиоактивности. Естественной радиоактивностью называется радиоактивность, наблюдающаяся у существующих в природе неустойчивых изотопов. Искусственной радиоактивностью называется радиоактивность изотопов, полученных в результате ядерных реакций.

Существует несколько видов радиоактивного излучения, отличающихся по энергии и проникающей способности, которые оказывают неодинаковое воздействие на ткани живого организма.

Альфа-излучение - это поток положительно заряженных частиц, каждая из которых состоит из двух протонов и двух нейтронов. Проникающая способность этого вида излучения невелика. Оно задерживается несколькими сантиметрами воздуха, несколькими листами бумаги, обычной одеждой. Альфа-излучение может быть опасно для глаз. Оно практически не способно проникнуть через наружный слой кожи и не представляет опасности до тех пор, пока радионуклиды, испускающие альфа-частицы, не попадут внутрь организма через открытую рану, с пищей или вдыхаемым воздухом - тогда они могут стать чрезвычайно опасными. В результате облучения относительно тяжелыми положительно заряженными альфа-частицами через определенное время могут возникнуть серьезные повреждения клеток и тканей живых организмов.

Бета-излучение - это поток движущихся с огромной скоростью отрицательно заряженных электронов, размеры и масса которых значительно меньше, чем альфа-частиц. Это излучение обладает большей проникающей способностью по сравнению с альфа-излучением. От него можно защититься тонким листом металла типа алюминия или слоем дерева толщиной 1.25 см. Если на человеке нет плотной одежды, бета-частицы могут проникнуть через кожу на глубину несколько миллиметров. Если тело не прикрыто одеждой, бета-излучение может повредить кожу, оно проходит в ткани организма на глубину 1‑2 сантиметра.

Гамма-излучение, подобно рентгеновским лучам, представляет собой электромагнитное излучение сверхвысоких энергий. Это излучение очень малых длин волн и очень высоких частот. С рентгеновскими лучами знаком каждый, кто проходил медицинское обследование. Гамма-излучение обладает высокой проникающей способностью, защититься от него можно лишь толстым слоем свинца или бетона. Рентгеновские и гамма-лучи не несут электрического заряда. Они могут повредить любые органы.

Все виды радиоактивного излучения нельзя увидеть, почувствовать или услышать. Радиация не имеет ни цвета, ни вкуса, ни запаха. Скорость распада радионуклидов практически нельзя изменить известными химическими, физическими, биологическими и другими способами. Чем больше энергии передаст излучение тканям, тем больше повреждений вызовет оно в организме. Количество переданной организму энергии называется дозой. Дозу облучения организм может получить от любого вида излучения, в том числе и радиоактивного. При этом радионуклиды могут находиться вне организма или внутри его. Количество энергии излучения, которое поглощается единицей массы облучаемого тела, называется поглощенной дозой и измеряется в системе СИ в грэях (Гр).

При одинаковой поглощенной дозе альфа-излучение гораздо опаснее бета- и гамма-излучений. Степень воздействия различных видов излучения на человека оценивают с помощью такой характеристики как эквивалентная доза. разному повреждать ткани организма. В системе СИ ее измеряют в единицах, называемых зивертами (Зв).

Радиоактивным распадом называется естественное радиоактивное превращение ядер, происходящее самопроизвольно. Ядро, испытывающее радиоактивный распад, называется материнским; возникающее дочернее ядро, как правило, оказывается возбужденным, и его переход в основное состояние сопровождается испусканием γ-фотона. Т.о. гамма-излучение - основная форма уменьшения энергии возбужденных продуктов радиоактивных превращений.

Альфа-распад. β-лучи представляют собой поток ядер гелия Не. Альфа-распад сопровождается вылетом из ядра α-частицы (Не), при этом первоначально превращается в ядро атома нового химического элемента, заряд которого меньше на 2, а массовое число – на 4 единицы.

Скорости, с которыми α-частицы (т.е. ядра Не) вылетают из распавшегося ядра, очень велики (~106 м/с).

Пролетая через вещество, α-частица постепенно теряет свою энергию, затрачивая ее на ионизацию молекул вещества, и, в конце концов, останавливается. α-частица образует на своем пути примерно 106 пар ионов на 1 см пути.

Чем больше плотность вещества, тем меньше пробег α-частиц до остановки. В воздухе при нормальном давлении пробег составляет несколько см, в воде, в тканях человека (мышцы, кровь, лимфа) 0,1-0,15 мм. α-частицы полностью задерживаются обычным листком бумаги.

α- частицы не очень опасны в случае внешнего облучения, т.к. могут задерживаться одеждой, резиной. Но α-частицы очень опасны при попадании внутрь человеческого организма, из-за большой плотности производимой имим ионизации. Повреждения, возникающие в тканях не обратимы.

Бета-распад бывает трех разновидностей. Первый – ядро, претерпевшее превращение, испускает электрон, второе – позитрон, третье – называется электронный захват (е-захват), ядро поглощает один из электронов.

Третий вид распада (электронный захват) заключается в том, что ядро поглощает один из электронов своего атома, в результате чего один из протонов превращается в нейтрон, испуская при этом нейтрино:

Скорость движения β-частиц в вакууме равна 0,3 – 0,99 скорости света. Они быстрее чем α-частицы, пролетают через встречные атомы и взаимодействуют с ними. β–частицы обладают меньшим эффектом ионизации (50-100 пар ионов на 1 см пути в воздухе) и при попадании β-частицы внутрь организма они менее опасны чем α-частицы. Однако проникающая способность β-частиц велика (от 10 см до 25 м и до 17,5 мм в биологических тканях).

Гамма-излучение – электромагнитное излучение, испускаемое ядрами атомов при радиоактивных превращениях, которое распространяется в вакууме с постоянной скоростью 300 000 км/с. Это излучение сопровождает, как правило, β-распад и реже – α-распад.

γ-излучение подобно рентгеновскому, но обладает значительно большей энергией (при меньшей длине волны). γ–лучи, являясь электрически нейтральными, не отклоняются в магнитном и электрическом полях. В веществе и вакууме они распространяются прямолинейно и равномерно во все стороны от источника, не вызывая прямой ионизации, при движении в среде они выбивают электроны, передавая им часть или всю свою энергию, которые производят процесс ионизации. На 1см пробега γ-лучи образуют 1-2 пары ионов. В воздухе они проходят путь от нескольких сот метров и даже километров, в бетоне – 25 см, в свинце – до 5 см, в воде – десятки метров, а живые организмы пронизывают насквозь.

γ-лучи представляют значительную опасность для живых организмов как источник внешнего облучения.