伽马射线
六年之后的发现放射性(1896)贝克勒尔法国、新西兰出生的英国物理学家欧内斯特·卢瑟福发现三种不同的辐射衰变中释放放射性物质;这些他称为α,β,伽马射线序列的穿透物质的能力。阿尔法粒子被发现的核是相同的氦原子,β射线被确定为电子。在1912年,它被发现,更渗透伽马射线都非常充满活力的电磁辐射的特性,或光子。伽马射线光子之间的10000和10000000倍精力充沛时比可见光的光子来自放射性原子核。伽马射线与高一百万倍能源占很小的一部分宇宙射线,达到地球从超新星或从其他星系。最有活力的伽马射线的起源不是然而,已知的。
在放射性衰变过程中,一个不稳定的核通常放出α粒子,电子,伽马射线,中微子自发。在核裂变不稳定的原子核分裂成碎片,本身就是复杂的核,以及等粒子中子和质子。合成稳定的原子核和核碎片通常是在一个高度激发态,然后达到低能量基态通过发射一个或多个伽马射线。这样一个衰变方案示意图所示不稳定的核钠-24 (24Na)。知道的大部分的内部结构和能量核已经获得的排放或共振吸收伽马射线的细胞核。吸收中子伽马射线通过原子核可以导致它们逐出阿尔法粒子或甚至可以分裂原子核像所谓的泡沫破裂photodisintegration。γ粒子触及氢核(即质子),例如,产生一种积极的π介子和中子或中性介子和一个质子。中性π介子,反过来,有一个非常短暂的平均寿命1.8×10−16二、衰变成两个伽马射线的能量hν≈70伏。当一个精力充沛的伽马射线hν> 1.02兆电子伏通过细胞核,在创建一个电子——它可能消失正电子对。γ光子与物质相互作用由离散的基本流程,包括共振吸收,photodisintegration,电离,散射(康普顿散射),或对生产。
伽马射线被电离的能力吗气体原子或产生电子空穴对半导体或绝缘体。通过计算电荷或电压脉冲或脉冲的速度通过测量光的闪烁随后发出的电子空穴对,结合一个可以确定的数量和能量γ射线电离检测器或闪烁计数器。
两个特定的伽马射线的能量光子发出以及半衰期特定的放射性衰变过程收益率手头的光子确定原子核的类型和浓度。用中子轰击原子核稳定,可以人为地超过70种不同稳定核转化为放射性原子核和使用他们的特点伽马辐射为了识别、杂质分析冶金标本(中子活化分析),或者放射性示踪剂来确定人体器官的功能或故障,遵循生物的生命周期,或者确定生物系统和化学物质的影响植物。
伟大的穿透权力伽马射线源于他们没有的事实电荷因此不与物质发生强烈的带电粒子。因为他们的伽马射线穿透能力可以用于射线照相孔和缺陷金属铸件和其他结构部件。与此同时,这个属性使伽马射线极危险。这种形式的致命影响电离辐射使它有用消毒医疗用品,不能由煮沸消毒或杀死微生物,导致食物变质。超过50%的人类的电离辐射暴露来自自然氡气体,这是一个最终产品天然放射性物质的放射性衰变链的矿物质。氡来自地面和进入环境在不同。
历史调查
经典辐射理论的发展
经典的电磁辐射理论”仍然是人类最伟大的胜利之一知识努力。“所以说马克斯·普朗克在1931年,纪念苏格兰物理学家的诞生100周年詹姆斯·克拉克·麦克斯韦这个理论的主要发起者。理论确实是意义重大,因为它不仅统一的现象电,磁性,光在一个统一的框架也基本于是收的修订牛顿的思考方式物理宇宙的力量。经典辐射理论的发展构成一个概念上的革命持续了近半个世纪。它开始于开创性的英国物理学家和化学家的工作迈克尔·法拉第发表他的文章“雷振动的想法”哲学杂志1846年5月,在1888年实现赫兹成功地产生电磁波广播和微波频率和测量它们的属性。
波浪理论和微粒理论
牛顿的宇宙可能被描述为一个视图机械的解释。宇宙的所有组件,小型或者大型的,服从的力学定律,所有的现象都在最后分析基于物质在运动。一个概念性的困难牛顿力学然而,的方式引力两个巨大的物体之间的行为在一个跨空间距离。牛顿没有解决这个问题,但他的许多同时代人猜测说,重力是通过一个无形的和无摩擦介质介导的亚里士多德叫了醚(或乙醚)。自然现象的问题是日常经验显示机械事情感动部队取得联系。任何因果关系没有明显的联系,或“行动在远处与常识和古代以来一直是一个不可接受的概念。当某些行为的传播和影响的本质在一个距离还没有理解,醚是采取作为传输媒介的一个概念性的解决方案。不得已,任何描述的醚运作仍然模糊,但它的存在被常识,因此不需要质疑。
在牛顿的时代,光是一个现象,除了重力的影响是明显的距离其来源。牛顿大大促进了科学知识的光。他的实验表明,白色的光线是多种颜色的组合,它可以是分散的棱镜和再次团聚产生白光。的传播光沿直线他确信,它包含在高或发出的微小粒子无限光源的速度。第一次观察到一个有限的光的速度推导了由不久之后,1676年,由丹麦天文学家Ole Rømer(见下文光的速度)。
观察两种现象的强烈建议传播波。其中一个涉及薄膜的干涉,这是独立在英国发现的罗伯特•博伊尔和罗伯特胡克。另一个必须做的衍射的光的几何阴影不透明的屏幕上。后者被胡克还发现,他出版了一本波光的理论1665年来解释它。
荷兰科学家克里斯蒂安·惠更斯大大提高了波理论和解释道反射和折射现在所说的惠更斯原理。根据这一原则(1690年出版),每个点的波前假设醚或光学介质的来源是一个新的球面光波和波前是所有单个小波的包络线,源自古老的波前。
1669年,另一位丹麦科学家,伊拉斯谟巴氏,发现了极化光的双折射在冰洲石(方解石)。这一发现产生了深远的影响概念光的本质。在那个时候,唯一的波已知的是那些声音,这是纵向。这是不可思议的牛顿和惠更斯,光可以包括横向波在垂直于传播方向的振动。惠更斯给一个满意的帐户提出的双折射,冰洲石的结构的不对称导致二级小波代替球在他的椭圆形波阵面建设。从惠更斯相信纵向波,他失败了,但是,为了理解与偏振光相关的现象。牛顿,另一方面,这些现象作为一个额外的基础参数的光的微粒说。粒子,在1717年,他认为“双方”,可以展示属性依赖于方向垂直于运动的方向。
也许奇怪,惠更斯并没有利用干扰的现象来支持他的波浪理论;但是对他波实际上是脉冲,而不是与某个周期波波长。每个人都应该记住这个词可能有非常不同的概念上的意义和表达不同的图像在不同时期对不同的人。
花了近一个世纪前制定了新一波的理论物理学家托马斯年轻英格兰和Augustin-Jean菲涅耳法国的。是基于他的实验干扰,年轻的第一次意识到光是横波。菲涅耳然后成功地解释所有已知的光学现象在19世纪的开始新一波的理论。没有微粒光理论的支持者依然存在。尽管如此,总是令人满意的竞争理论时丢弃的理由是它的一个主要由实验与预测。微粒理论解释了折射光的传递从一个给定的媒介密度到一个密集的一个光粒子的吸引力的后者。这意味着光速度应该在密度较大的介质。惠更斯波建设方面挥舞着两个光学媒体预测之间跨边界的看法——也就是说,一个较小的光密度中等的速度。光的测量速度的空气和水Armand-Hippolyte-Louis斐索干涉和独立福柯里昂在19世纪中叶决定波的情况下支持理论(见下文光的速度)。
光暗示醚的横波性质必须是一个固体弹性介质。较大的光速建议,此外,一个伟大的弹性刚度的介质。然而,认识到所有天体通过醚没有遇到摩擦等困难。这些概念的问题仍然没有解决,直到20世纪初。
Hellmut Fritzsche