გამოსხივება არის ფიზიკური პროცესი, რომლის შედეგია ენერგიის გადაცემა ელექტრომაგნიტური ტალღების გამოყენებით. რადიაციის საპირისპირო პროცესს აბსორბცია ეწოდება. განვიხილოთ ეს საკითხი უფრო დეტალურად და ასევე მოვიყვანოთ რადიაციის მაგალითები ყოველდღიურ ცხოვრებაში და ბუნებაში.
გამოსხივების გაჩენის ფიზიკა
ნებისმიერი სხეული შედგება ატომებისგან, რომლებიც, თავის მხრივ, წარმოიქმნება დადებითად დამუხტული ბირთვებისგან, და ელექტრონებისაგან, რომლებიც ქმნიან ელექტრონულ გარსებს ბირთვების გარშემო და უარყოფითად არიან დამუხტული. ატომები განლაგებულია ისე, რომ ისინი შეიძლება იყვნენ სხვადასხვა ენერგეტიკულ მდგომარეობებში, ანუ შეიძლება ჰქონდეთ როგორც მაღალი, ასევე დაბალი ენერგია. როდესაც ატომს აქვს ყველაზე დაბალი ენერგია, ამბობენ, რომ ეს არის მისი ძირითადი მდგომარეობა, ატომის ნებისმიერ სხვა ენერგეტიკულ მდგომარეობას ეწოდება აღგზნებული.
ატომის სხვადასხვა ენერგეტიკული მდგომარეობის არსებობა განპირობებულია იმით, რომ მისი ელექტრონები შეიძლება განთავსდეს გარკვეულ ენერგეტიკულ დონეზე. როდესაც ელექტრონი უფრო მაღალი დონიდან ქვედაზე გადადის, ატომი კარგავს ენერგიას, რომელსაც იგი ასხივებს მიმდებარე სივრცეში ფოტონის სახით - გადამზიდავი ნაწილაკი.ელექტრომაგნიტური ტალღები. პირიქით, ელექტრონის გადასვლას ქვედადან უფრო მაღალ დონეზე თან ახლავს ფოტონის შთანთქმა.
ატომის ელექტრონის უფრო მაღალ ენერგეტიკულ დონეზე გადასატანად რამდენიმე გზა არსებობს, რაც გულისხმობს ენერგიის გადაცემას. ეს შეიძლება იყოს როგორც გავლენა გარე ელექტრომაგნიტური გამოსხივების განხილულ ატომზე, ასევე მასზე ენერგიის გადაცემა მექანიკური ან ელექტრული საშუალებებით. გარდა ამისა, ატომებს შეუძლიათ მიიღონ და შემდეგ გაათავისუფლონ ენერგია ქიმიური რეაქციების გზით.
ელექტრომაგნიტური სპექტრი
სანამ ფიზიკაში გამოსხივების მაგალითებზე გადავიდოდეთ, უნდა აღინიშნოს, რომ თითოეული ატომი ასხივებს ენერგიის გარკვეულ ნაწილს. ეს იმიტომ ხდება, რომ მდგომარეობები, რომლებშიც ელექტრონი შეიძლება იყოს ატომში, არ არის თვითნებური, მაგრამ მკაცრად განსაზღვრული. შესაბამისად ამ მდგომარეობებს შორის გადასვლას თან ახლავს გარკვეული რაოდენობის ენერგიის გამოსხივება.
ატომური ფიზიკიდან ცნობილია, რომ ატომში ელექტრონული გადასვლების შედეგად წარმოქმნილ ფოტონებს აქვთ ენერგია, რომელიც პირდაპირპროპორციულია მათი რხევის სიხშირისა და უკუპროპორციული ტალღის სიგრძისა (ფოტონი არის ელექტრომაგნიტური ტალღა, რომელიც ხასიათდება გავრცელების სიჩქარით, სიგრძით და სიხშირით). ვინაიდან ნივთიერების ატომს შეუძლია მხოლოდ გარკვეული ენერგიების გამოსხივება, ეს ნიშნავს, რომ გამოსხივებული ფოტონების ტალღის სიგრძეც სპეციფიკურია. ყველა ამ სიგრძის სიმრავლეს ელექტრომაგნიტური სპექტრი ეწოდება.
თუ ფოტონის ტალღის სიგრძედევს 390 ნმ-დან 750 ნმ-მდე, შემდეგ ისინი საუბრობენ ხილულ სინათლეზე, რადგან ადამიანს შეუძლია მისი საკუთარი თვალით აღქმა, თუ ტალღის სიგრძე 390 ნმ-ზე ნაკლებია, მაშინ ასეთ ელექტრომაგნიტურ ტალღებს აქვს მაღალი ენერგია და ეწოდება ულტრაიისფერი, რენტგენი. ან გამა გამოსხივება. 750 ნმ-ზე მეტი სიგრძისთვის დამახასიათებელია მცირე ფოტონის ენერგია, მათ უწოდებენ ინფრაწითელ, მიკრო ან რადიო გამოსხივებას.
სხეულების თერმული გამოსხივება
ნებისმიერი სხეული, რომელსაც აქვს აბსოლუტური ნულის გარდა სხვა ტემპერატურა, ასხივებს ენერგიას, ამ შემთხვევაში ვსაუბრობთ თერმულ ან თერმულ გამოსხივებაზე. ამ შემთხვევაში ტემპერატურა განსაზღვრავს როგორც თერმული გამოსხივების ელექტრომაგნიტურ სპექტრს, ასევე სხეულის მიერ გამოსხივებული ენერგიის რაოდენობას. რაც უფრო მაღალია ტემპერატურა, მით მეტ ენერგიას ასხივებს სხეული გარემომცველ სივრცეში და მით უფრო მეტად გადაინაცვლებს მისი ელექტრომაგნიტური სპექტრი მაღალი სიხშირის რეგიონში. თერმული გამოსხივების პროცესები აღწერილია სტეფან-ბოლცმანის, პლანკის და ვინის კანონებით.
გამოსხივების მაგალითები ყოველდღიურ ცხოვრებაში
როგორც ზემოთ აღვნიშნეთ, აბსოლუტურად ნებისმიერი სხეული ასხივებს ენერგიას ელექტრომაგნიტური ტალღების სახით, მაგრამ ეს პროცესი ყოველთვის შეუძლებელია შეუიარაღებელი თვალით დანახვა, რადგან ჩვენს ირგვლივ სხეულების ტემპერატურა ჩვეულებრივ ძალიან დაბალია, ამიტომ მათი სპექტრი მდგომარეობს დაბალ სიხშირეში, რომელიც უხილავია ადამიანისთვის.
ხილულ დიაპაზონში გამოსხივების თვალსაჩინო მაგალითია ელექტრო ინკანდესენტური ნათურა. სპირალურად გავლისას ელექტრული დენი ათბობს ვოლფრამის ძაფს 3000 კ-მდე. ასეთი მაღალი ტემპერატურა იწვევს ძაფის ელექტრომაგნიტურ ტალღებს, მაქსიმუმ.რომლებიც ხვდებიან ხილული სპექტრის გრძელი ტალღის ნაწილში.
სახლში რადიაციის კიდევ ერთი მაგალითია მიკროტალღური ღუმელი, რომელიც ასხივებს ადამიანის თვალისთვის უხილავ მიკროტალღებს. ეს ტალღები შეიწოვება წყლის შემცველი ობიექტების მიერ, რითაც იზრდება მათი კინეტიკური ენერგია და, შედეგად, მათი ტემპერატურა.
დაბოლოს, რადიაციის მაგალითი ყოველდღიურ ცხოვრებაში ინფრაწითელ დიაპაზონში არის რადიატორის რადიატორი. ჩვენ ვერ ვხედავთ მის გამოსხივებას, მაგრამ ვგრძნობთ მის სითბოს.
ბუნებრივი გასხივოსნებული ობიექტები
ალბათ ბუნებაში რადიაციის ყველაზე ნათელი მაგალითია ჩვენი ვარსკვლავი - მზე. მზის ზედაპირზე ტემპერატურა დაახლოებით 6000 K-ია, ამიტომ მისი მაქსიმალური გამოსხივება ეცემა 475 ნმ ტალღის სიგრძეზე, ანუ ის ხილული სპექტრის ფარგლებშია.
მზე ათბობს მის გარშემო არსებულ პლანეტებს და მათ თანამგზავრებს, რომლებიც ასევე იწყებენ ნათებას. აქ აუცილებელია განასხვავოთ არეკლილი სინათლე და თერმული გამოსხივება. ასე რომ, ჩვენი დედამიწა კოსმოსიდან ჩანს ცისფერი ბურთის სახით ზუსტად არეკლილი მზის გამო. თუ ვსაუბრობთ პლანეტის თერმულ გამოსხივებაზე, მაშინ ის ასევე ხდება, მაგრამ დევს მიკროტალღური სპექტრის რეგიონში (დაახლოებით 10 მიკრონი).
გარდა არეკლილი სინათლისა, საინტერესოა ბუნებაში გამოსხივების კიდევ ერთი მაგალითის მოყვანა, რომელიც ასოცირდება კრიკეტებთან. მათ მიერ გამოსხივებული ხილული შუქი არანაირად არ არის დაკავშირებული თერმულ გამოსხივებასთან და არის ქიმიური რეაქციის შედეგი ატმოსფერულ ჟანგბადსა და ლუციფერინს შორის (ნივთიერება, რომელსაც შეიცავს მწერების უჯრედები). ეს ფენომენი არისბიოლუმინესცენციის სახელი.
