電離輻射的小科普
發(fā)布時(shí)間:2022-03-28來(lái)源:堯熵(上海)電子科技有限公司
在此之前先認(rèn)識(shí)一物質(zhì)的結(jié)構(gòu),然后再建立電離的概念。
什么是電子:(以下資料來(lái)自百度百科)電子 (Electron),是最早發(fā)現(xiàn)的基本粒子,帶負(fù)電,電量為1.602176634×10-19庫(kù)侖,是電量的最小單元,質(zhì)量為9.10956×10-31kg,常用符號(hào)e表示。1897年由英國(guó)物理學(xué)家約瑟夫·約翰·湯姆生在研究陰極射線時(shí)發(fā)現(xiàn)。一切原子都由一個(gè)帶正電的原子核和圍繞它運(yùn)動(dòng)的若干電子組成。電荷的定向運(yùn)動(dòng)形成電流,如金屬導(dǎo)線中的電流。
什么是質(zhì)子:質(zhì)子(proton)是一種帶 1.6 × 10-19 庫(kù)侖(C)正電荷的亞原子粒子,直徑約 1.6~1.7×10?15 m ,質(zhì)量是938百萬(wàn)電子伏特/c2(MeV/c2),即1.672621637(83)×10-27千克,大約是電子質(zhì)量的1836.5倍(電子的質(zhì)量為9.10938215(45)×10-31千克),質(zhì)子比中子稍輕(中子的質(zhì)量為1.67492721(84×1027千克)。質(zhì)子屬于重子類,由兩個(gè)上夸克和一個(gè)下夸克通過(guò)膠子在強(qiáng)相互作用下構(gòu)成。原子核中質(zhì)子數(shù)目決定其元素的種類和它屬于何種化學(xué)元素。
什么是中子:中子(Neutron)是組成原子核的核子之一。中子是組成原子核構(gòu)成化學(xué)元素不可缺少的成分(注意:氕原子不含中子),雖然原子的化學(xué)性質(zhì)是由核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)目確定的,但是如果沒(méi)有中子,由于帶正電荷質(zhì)子間的排斥力(質(zhì)子帶正電,中子不帶電),就不可能構(gòu)成除只有一個(gè)質(zhì)子的氫之外的其他元素。中子是由兩個(gè)下夸克和一個(gè)上夸克組成。
1913年,物理學(xué)家尼爾斯·波爾(Niels Bohr)對(duì)早期的一個(gè)模型進(jìn)行了調(diào)整,該模型認(rèn)為原子的結(jié)構(gòu)類似于太陽(yáng)系:電子以圓形軌道圍繞“太陽(yáng)”運(yùn)行,也就是原子核。雖然現(xiàn)代原子科學(xué)對(duì)原子有了更準(zhǔn)確的理解,但波爾的模型仍然有用。這很容易想象,并幫助我們理解電子和能量之間的關(guān)系。
輻射只是能量通過(guò)介質(zhì)的傳遞。介質(zhì)可以是任何東西:水、空氣,甚至是外層空間的真空。能量的傳遞可以通過(guò)粒子或電磁波來(lái)實(shí)現(xiàn)。讓我們做一個(gè)小實(shí)驗(yàn)。想象一下,把你的臉靠近(但不觸摸)一個(gè)100瓦的燈泡。閉上眼睛,你還能分辨出燈是否亮著?即使你不碰燈泡,你能感覺(jué)到臉上的熱量嗎?你當(dāng)然可以感覺(jué)到。那是輻射!光、熱、空氣中的壓力波(聲音)、無(wú)線電信號(hào)和x射線都是輻射的形式。原子核(nucleus)被環(huán)繞軌道的電子包圍,就像圍繞太陽(yáng)的行星或彗星一樣。電子的數(shù)量(每個(gè)帶有一個(gè)負(fù)電荷)通常等于中心的正電荷數(shù)量(來(lái)自相同數(shù)量的質(zhì)子)。它們的能量相互抵消了。如果一個(gè)繞軌道運(yùn)行的電子被推出其軌道(因?yàn)樗樟藖?lái)自外部源的能量),電荷的平衡被打破。結(jié)果怎么樣?會(huì)不會(huì)形成一個(gè)“離子對(duì)”?!半x子對(duì)”的產(chǎn)生被稱為電離。電離輻射是具有足夠能量在原子中產(chǎn)生離子對(duì)的輻射。人們比較關(guān)心電離輻射,因?yàn)樗赡軙?huì)對(duì)健康造成影響。為了幫助我們更形象化理解這一點(diǎn),再想想波爾的模型。想象一顆彗星(代替電子)穿過(guò)我們的太陽(yáng)系。當(dāng)彗星接近太陽(yáng)時(shí),它會(huì)感受到來(lái)自太陽(yáng)的光線向彗星傳遞越來(lái)越多的能量,從而產(chǎn)生越來(lái)越強(qiáng)烈的推力。最終,有如此多的“推力”,彗星要么改變速度,要么改變方向?,F(xiàn)在它會(huì)去哪里?它現(xiàn)在會(huì)撞擊一顆行星嗎?還是會(huì)偏離我們的太陽(yáng)系?這正是它所處的亞原子宇宙中的一個(gè)電子可能發(fā)生的事情。但這個(gè)例子與原子物理學(xué)的奇異領(lǐng)域相比根本算不上什么,在這個(gè)領(lǐng)域里,一個(gè)太陽(yáng)系(一個(gè)原子)可能會(huì)分裂成兩個(gè),或者兩個(gè)孿生彗星(電子)可能會(huì)從無(wú)到有的出現(xiàn)!