Bản chất của bức xạ điện từ

Tia gamma – Là bức xạ năng lượng cao có tần số cao nhất (và bước sóng ngắn nhất), tia gamma được phát ra do sự chuyển trạng thái bên trong hạt nhân nguyên tử, bao gồm hạt nhân của những chất phóng xạ (tự nhiên và nhân tạo) nhất định.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bản chất của bức xạ điện từ Bản chất của bức xạ điện từ Tia gamma – Là bức xạ năng lượng cao có tần số cao nhất (và bước sóngngắn nhất), tia gamma được phát ra do sự chuyển trạng thái bên trong hạt nhânnguyên tử, bao gồm hạt nhân của những chất phóng xạ (tự nhiên và nhân tạo) nhấtđịnh. Sóng gamma cũng phát ra từ các vụ nổ hạt nhân và các nguồn đa dạng kháctrong không gian vũ trụ. Những tia uy mãnh này có khả năng đâm xuyên khủngkhiếp và được báo cáo là có thể truyền qua 3 mét bêtông ! Mỗi photon tia gammagiàu năng lượng đến mức chúng dễ dàng được nhận ra, nhưng bước sóng cực kìnhỏ của chúng đã hạn chế các quan sát thực nghiệm về những tính chất sóng. Tiagamma phát ra từ những vùng nóng nhất của vũ trụ, bao gồm các vụ nổ sao siêumới, sao neutron, pulsar và lỗ đen, truyền qua khoảng cách bao la trong khônggian để đến Trái Đất. Dạng bức xạ năng lượng cao này có bước sóng ngắn hơn mộtphần trăm của nanomet (10 picomet), năng lượng photon lớn hơn 500kiloelectron-volt (keV) và tần số mở rộng tới 300 exahertz (EHz). Việc phơi ra trước tia gamma có thể gây ra các đột biến, các sai lạc nhiễm sắcthể, và còn hủy hoại tế bào, như thường quan sát thấy ở một số dạng bức xạ gâynhiễm độc khác. Tuy nhiên, bằng việc điều khiển sự phát tia gamma, các chuyêngia tia X có thể làm chủ các mức năng lượng cao để chiến đấu với bệnh tật và giúpđiều trị một số dạng ung thư. Thiên văn học tia X là một ngành tương đối mới cónhiệm vụ thu thập các sóng năng lượng cao này để lập bản đồ vũ trụ như minh họatrên hình 5. Kĩ thuật này cho các nhà khoa học cơ hội quan sát các hiện tượng thiênthể ở xa trong cuộc tìm kiếm những khái niệm vật lí mới, và kiểm tra những líthuyết không thể thử thách bằng những thí nghiệm thực hiện trên Trái Đất này. Tia X – Bức xạ điện từ có tần số cao hơn vùng tử ngoại (nhưng thấp hơn tiagamma) được phân loại là tia X, và đủ uy mãnh để xuyên qua nhi ều vật liệu, nhưcác mô mềm của động vật. Tính đâm xuyên cao của các sóng uy mãnh này, cùng vớikhả năng phơi sáng nhũ tương nhiếp ảnh của chúng, đã đưa đến việc ứng dụngrộng rãi tia X trong y học, để nghiên cứu cấu trúc cơ thể người, và trong một sốtrường hợp khác, là phương tiện để chữa bệnh hoặc phẫu thuật. Giống như với tiagamma năng lượng cao, việc phơi ra không có điều khiển trước tia X có thể dẫn tớiđột biến, sai lệch nhiễm sắc thể, và một số dạng hủy hoại tế bào khác. Phương phápchụp ảnh vô tuyến truyền thống về cơ bản không gì hơn là thu lấy cái bóng của vậtliệu đặc, chứ không phải chụp chi tiết hình ảnh. Tuy nhiên, những tiến bộ gần đâytrong kĩ thuật hội tụ tia X bằng gương đã mang lại những hình ảnh chi tiết hơnnhiều của các đối tượng đa dạng bằng việc sử dụng kính thiên văn tia X, kính hiểnvi tia X và giao thoa kế tia X. Các chất khí khí nóng trong không gian vũ trụ phát ra phổ tia X rất mạnh,chúng được các nhà thiên văn học sử dụng để thu thập thông tin về nguồn gốc vàđặc trưng của các vùng nằm giữa các vì sao của vũ trụ. Nhiều thiên thể cực kì nóng,như Mặt Trời, lỗ đen, pulsar, chủ yếu phát ra trong vùng phổ tia X và là đối tượngnghiên cứu của thiên văn học tia X. Phổ tần số của tia X kéo dài ra một vùng rấtrộng, với bước sóng ngắn nhất đạt tới đường kính của nguyên tử. Tuy nhiên, toànbộ vùng phổ tia X nằm trên thang độ dài giữa gần 10 nanomét và 10 picomét. Vùngbước sóng này khiến cho bức xạ tia X là công cụ quan trọng đối với các nhà địachất và hóa học trong việc mô tả tính chất của các chất kết tinh, chúng có đặc điểmcấu trúc tuần hoàn trên cỡ độ dài tương đương với bước sóng tia X. Ánh sáng tử ngoại – Thường được viết tắt (uv - ultraviolet), bức xạ tử ngoạitruyền đi ở tần số chỉ trên tần số của ánh sáng tím trong phổ ánh sáng khả kiến.Mặc dù đầu năng lượng thấp của vùng phổ này liền kề với ánh sáng khả kiến,nhưng các tia tử ngoại ở đầu tần số cao trong ngưỡng tần số của chúng có đủ nănglượng để giết chết tế bào, và tạo ra sự phá hủy mô nghiêm trọng. Mặt Trời là mộtnguồn phát bức xạ tử ngoại không đổi, nhưng bầu khí quyển của Trái Đất (chủ yếulà các phân tử ozon) đã ngăn chặn có hiệu quả phần lớn các bước sóng ngắn củadòng bức xạ có khả năng gây chết chóc này, do đó tạo được môi trường sống thíchhợp cho cây cối và động vật. Năng lượng photon trong tia tử ngoại đủ để làm ionhóa các nguyên tử từ một số phân tử khí trong khí quyển, và đây là quá trình màtầng điện li được tạo ra và duy trì liên tục. Mặc dù một liều nhỏ ánh sáng có nănglượng tương đối cao này có thể xúc tiến việc tổng hợp vitamin D trong cơ thể, và ítlàm sạm da, nhưng quá nhiều bức xạ tử ngoại có thể dẫn tới sự cháy sạm danghiêm trọng, làm hỏng võng mạc vĩnh viễn, và gây ra ung thư da. Ánh sáng tử ngoại được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị khoa học để khảosát tính chất của những hệ hóa học và sinh học phong phú, và nó cũng quan trọngtrong các quan trắc thiên văn vềhệ mặt trời, thiên hà, và các phần khác của vũ trụ.Các vì sao và những thiên thể nóng khác là những nguồn phát mạnh ra bức xạ tửngoại. Phổ bước sóng tử ngoại trải từ khoảng 10 đến xấp xỉ 400 nanomét, có nănglượng photon từ 3,2 đến 100 eV. Loại bức xạ này có ứng dụng trong việc xử lí nướcvà thực phẩm, là tác nhân diệt khuẩn, là xúc tác quang học giữ các hợp chất, vàđược dùng trong điều trị y khoa. Hoạt động sát trùng của ánh sáng tử ngoại xảy raở những bước sóng dưới 290 nanomét. Việc ngăn chặn và lọc các hợp chất dùngtrong các mỹ phẩm dành cho da, kính mát, và cửa sổ đổi màu, là điều khi ển sự phơisáng trước ánh sáng tử ngoại đến từ Mặt Trời. Một số côn trùng (nhất là ong mật) và chim chóc có thị giác đủ nhạy trongvùng tử ngoại để phản ứng lại những bước sóng dài, và có thể dựa vào khả năngnày để điều hướng. Con người bị giới hạn thị giác với bức xạ tử ngoại, do giác mạchấp thụ các bước sóng ngắn, và thủy tinh thể của mắt hấp thụ mạnh các bước sóngdài hơn 300 nanomét. Ánh sáng khả kiến – Các màu cầu vồng liên ...