إشعاع

This figure illustrates the relative abilities of three different types of ionizing radiation to penetrate solid matter.

الإشعاع Radiation طاقة تطلق في شكل موجات أوجسيمات صغيرة من مادة ما وانتشارها في الفضاء.يتوافر الأشعاع في جميع أنحاء الكون. وله أشكال عديدة مثل الأشعة السينية وأشعة جاما والإشعاع الصادر عن المفاعلات النووية وأوضح أشكالة ضوء الشمس العادى. وإذا استثنينا الضوء العادى فمعظم أنواع الاشعة غير مرئى مثل:الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء والاشعة السينية (أشعة إكس x)وغيرها.

وتختلف أطوال موجات الأشعة بين طولها وقصرها وقصيرة وتسير الأشعة بسرعة الضوء نحو300,000 كيلومتر في الثانية الواحدة وتقاس بالراديومتر .

والنجوم (والشمس منها ) مصادر أساسية للأشعة فتنتج الشمس إشعاعا كهرومغناطيسيا (وهويتكون من الطاقة الكهربائية والمغناطيسية) من التفاعلات النووية التى تحدث في مركزها وتسخن هذة الطاقة الطبقة الخارجية من الشمس ويؤدى ذلك الى توهج الغازات الساخنة منتجة الضوء وأنواعا من الاشعة وتنتقل هة الاشعة عبر الفضاء الفضاء الى الكرة الأرضية وغيرها من الأجرام القريبة. إن الشمس والنجوم تنتج جميع أنواع الاشعة أبتداء من الضوء وإنتهاء بأشعة جاما ذات الطاقة العالية ولاشك حتى الفيزياء الفلكية تهتم بكل ما يصل الى الأرض من إشعاعات .

التاريخ

وقد عهد أولاً الشكل الموجي الذي يكوّن الإشعاعات الكهرمغنطيسية ويمثله الضوء المرئي وإشعاعات α في آواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين. ثم تبين مع ظهور ميكانيك الكم عدم وجود حواجز عملية بين الشكلين إذ يمكن حتى تظهر الأمواج وكأنها جسيمات تحمل كميات محددة من الطاقة سميت الفوتونات، كما يمكن حتى ترافق الجسيمات أمواج تعتمد أطوالها على اندفاعاتها، وهوما يعهد بالمثنوية الموجية ـ الجسيمية، ويهيمن أحد المظهرين تبعاً للترتيبات التجريبية، ويسمى جزء من هذه «الإشعاعات» أونوع منها «الأشعة» rays، وذلك لأنها تسير منطلقة من الجسم سيراً مستقيماً، حزمةً، إذا سارت في الخلاء الحر، في حين ترتبط الإشعاعات بمصدرها فينطق الإشعاع الشمسي ويقصد به جميع ماتشعه الشمس، في حين ينطق أشعة الشمس ويقصد مايصل منها في اتجاه معين.

تؤلف الإشعاعات جزءاً واسعاً من الموجات الكهرمغنطيسية التي لها خواص الضوء، وهي تمتد من الإشعاعات تحت الحمراء حتى إشعاعات گاما γ (الشكل 1) ومن المعروف منذ أمد بعيد حتى أشعة الشمس الساقطة على موشور زجاجي تبرز منه مكونة بقعة تتوالى فيها الألوان من الأحمر حتى البنفسجي. وقد فسر ذلك بأن سرعة الضوء في الوسط الشفاف تختلف باختلاف لون الضوء، لذلك يتبدد الضوء الأبيض (ضوء الشمس مثلاً) إلى الألوان المكونة له. وتؤلف هذه البقعة ما يسمى الطيف المرئي للضوء. وقد كشف جون هِرْشِل John Herschel في عام 1840 عن وجود إشعاعات غير مرئية عند الطرف الأحمر من الطيف المرئي، وأكد هذا الاكتشافُ، الذي تم بفحص تبخر الكحول، تجاربَ كان والده قد قام بها عام 1800 باستعماله ميزان الحرارة. ولم يبدأ التحري عن هذا المجال من الإشعاعات المسماة الأشعة تحت الحمراء، جدياً إلا بعد اختراع العمود الكهربائي الحراري thermoelectric pile ومقياس الطاقة الإشعاعية (البولومتر bolometre) في عام 1881. وقد أصبح من المعروف اليوم حتى الأشعة تحت الحمراء تمتد من 780 نانومتر (نانومتر = 10-9 متر). حتى 1000 مكرون (مكرون = 10-6 متر).

وتأتي بعد الأشعة تحت الحمراء الموجات «الهرتزية» (نسبة إلى العالم هرتز)، وقد تم تحقيق العلاقة بين هذين النوعين من الموجات عام 1923، وأمكن بوسائل كهربائية إصدار موجات تبلغ أطوالها الموجية بضعة أعشار المليمتر بوسائل كهربائية، وتمت دراسة هذه الموجات بطرائق ضوئية. وقد مكَّنت تجارب كثيرة من التحقق من حتى للإشعاعات في المجال الهرتزي الخواص ذاتها التي للإشعاعات الضوئية.

وقد كان كشف الإشعاعات تحت الحمراء حافزاً للفهماء لأن يتحروا بالمثل عن وجود إشعاعات في الطرف البنفسجي من الطيف المرئي. وكان العالم الألماني ريتر Ritter أول من كشف وجود هذه الإشعاعات عام 1801 حين لاحظ حتى الجزء غير المرئي المجاور للطرف البنفسجي يولد آثاراً كيمياوية إذ يسوِّد ورقة مطلية بكلور الفضة، وأُطلق على هذا المجال من الطيف غير المرئي الأشعة فوق البنفسجية، وتراوح أطوالها الموجية مابين 400 نانومتر ونحوعشرة نانومتر.

ويمتد مجال الإشعاعات ذوات الأمواج القصيرة إلى مابعد ما فوق البنفسجي، ويتضمن الأشعة السينية، وتراوح أطوالها الموجية بين 30 نانومتراً و0.01 نانومتر؛ وقد اكتشفها رونتگن Wilhelm Conrad Rontgen عام 1895. وتُولَّد الأشعة السينية، بأنبوب كوليدج Coolidge وهوأنبوب مفرغ من الهواء، تصدر الإلكترونات فيه من سلك متوهج من التنغستن فيلتقطها المصعد anticathode المصنوع من التنغستن والذي تحيط به كتلة نحاسية زُوِّد الجزء الخارجي منها بألواح التبريد. ويمكن دراسة هذه الأشعة بفضل انعراجها بوساطة البلورات وقدرتها على تأيين الغازات، وبفضل تأثيرها في ألواح التصوير وتوليدها التألق في بعض المواد. ومن تطبيقاتها التصوير الشعاعي للجسم البشري، ومكافحة الغش والاحتيال بكشف المواد الممنوعة في بعض المنتجات التجارية، وكشف العيوب في البتر المعدنية. وقد تحققت العلاقة بين الأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية عام 1920.

تصدر الجسيمات المشحونة المتسارعة إشعاعات كهرمغنطيسية أيضاً تعتمد شداتها وأطياف أطوالها الموجية على سرعاتها وتسارعاتها، وكانت هذه الإشعاعات تعد طاقة ضائعة ولكن دراستها التفصيلية أظهرت إمكان استخدامها منابع إشعاعات ممتازة إذا كانت طاقاتها عالية مثل الطاقات التي يحصل عليها في المسرعات وتسمى الإشعاع السنكرُتروني synchrotron radiation وهويتصف بلمعان عال وترابط جيد.

وتأتي بعد الأشعة السينية إشعاعات غاما γ التي تصدرها الأجسام ذوات النشاط الإشعاعي والتي تولد آثار تأيين مشابهة، وهي إشعاعات تراوح أطوالها الموجية بين عُشْر الأنگستروم (أنگستروم= 10-10متر) وجزء من ألف من الأنگستروم، كما حتى هناك إشعاعات تدخل في تكوين الأشعة الكونية وتولد الآثار نفسها وتصل أطوالها الموجية إلى أقل من جزء من ألف من الأنگستروم.

الإشعاع المؤين

ألفا

بيتا

النيوترون

الأشعة السينية

گاما

الإشعاع غير المؤين

الإشعاع الكهرومغناطيسي غير المؤينة

The electromagnetic spectrum

ضوء مرئي

الأشعة تحت الحمراء

ميكروويڤ

أشعة راديو

التردد المنخفض جدا (VLF)

التردد المنخفض للغاية (ELF)

الإشعاع الحراري (الحرارة)

إشعاع الجسم الأسود

الإاكتشاف

إستخدام الإشعاع

في الطب

في الاتصالات

في الفهم

انظر أيضاً

ضوء
فيزياء فلكية
أشعة فوق بنفسجية
أشعة تحت الحمراء
أشعة سينية
إشعاع كهرومغناطيسي

Ionizing radiation
Non-ionizing radiation
Background radiation, which actually refers to the background ionizing radiation
Black hole
Cosmic microwave background radiation, 3K blackbody radiation that fills the Universe
Electromagnetic spectrum
Radiant energy, radiation by a source into the surrounding environment.
Radiation damage - adverse effects on materials and devices
Radiation hormesis - dosage threshold damage theory
Radiation poisoning - adverse effects on life forms
Radiation hardening - making devices resistant to failure in high radiation environments
Radioactive contamination
Radioactive decay
Hawking radiation
Čerenkov radiation
Radioactive decay
Radiation Protection Convention, 1960 – by International Labour Organization