伽马射线的原理是什么,人类什么时候可以掌握?
在电磁波谱上,比伽马射线的波长稍长一些的便是我们熟知的X光,也就是 伦琴射线 (波长为0.01埃米~10纳米);波长再长一些的就是紫外线(波长为100~400纳米)以及可见光了 。
所以 伽马射线、X射线、紫外线,乃至光线、红外线、微波、无线电波从本质上来说,其实统统都是电磁波 ,其区别无非是波长各不相同而已。
那么电磁波又是什么东西呢?
简单来说,电磁波就是 温度高于绝对零度的物质,向空间中衍生发射(辐射)的震荡粒子波,由方向相同且互相垂直的电场和磁场所组成 。换言之,只要不是绝对零度的物体,都会向四面八方释放出电磁波,这就是通常所说的“ 电磁辐射(EMR) ”。
因此我们不要一听见“电磁辐射”这个词语就瑟瑟发抖,并非所有的电磁辐射都会对人体产生伤害 。
由于电磁波是物体具有温度才释放出来的一种能量,所以物体的温度一旦发生了改变,其 辐射出来的电磁波的波长也会产生变化—— 相同的物体温度越高,辐射 出来的电磁波 的波长就 越短。
举个例子来说,金属、木柴、玻璃在被火焰灼烧后都会释放出光芒,这种现象正是由于温度升高后,它们释放出的电磁波的波长缩短到了400~760纳米这个区间范围,而这个范围的电磁波正是 能被人类肉眼感知到的 “ 可见光 ”。
波长高于或低于可见光的电磁波,人类肉眼是无法感知到的,所以钢铁、木柴和玻璃在常温状态下释放出来的电磁波我们是看不见的。
我们平常测量体温所使用的额温计能瞬间测出体温,也是利用的这个原理。当我们的体温升高后,也会释放出波长更短的电磁波,而 额温计中的芯片能测量出物体释放出的电磁波的波长,于是就能计算出辐射源的温度了。 这就好比我们看见一根铁棍发出了红光,就知道了它在“发烧”一样。
那么通过温度越高,波长越短这个电磁辐射规律,我们是否可以认为,伽马射线既然位于电磁波谱上波长最短的位置,那么伽马射线的辐射源就一定具有相当高的温度呢?
当然不能这样生硬地理解,因为除了温度之外,物体的元素构成也会影响其辐射出的电磁波的波长。烧红的木柴和烧红的钢铁温度显然是不同的,也就是说钢铁需要达到更高的温度时才能释放出可见光(光子)。
现在你大概能想到萤火虫为什么既能发光,又不烫手了。 因为有一些元素在达到特定条件时,即便在常温状态下也会产生 化学反应, 释放出 400~760纳米的电磁波,于是就发出了没有温度的“荧光” 。
伽马射线的产生原理
伽马射线也叫γ粒子流,是原子核发生能级跃迁,退激时释放出来的一种穿透力极强的射线,属于放射性现象,所以我们首先来了解一点放射性的知识。
大家都知道,在目前的元素周期表中一共具有100多种已知元素。元素与元素之间的区别是原子核中的质子数量有所不同—— 原子核中的质子数量相同的原子就是同一种元素 。
然而,原子核的构成并非只有质子,还有中子。同一种元素中的原子,质子数量虽然相同,中子数量却不一定是相同的——这些 质子数量 相同,中子数量不同的的原子,被称为“ 同位素 ”。 所谓“同位”,其字面意思就是位于元素周期表中的同一个位置。
换言之,即便是元素周期表中的同一种元素,它们的中子数量和结构方式也会有所不同,因而会表现出不同的核性质。
与同位素相反的是“ 核素 ”,指的是原子核中质子数量和中子数量都相同的原子 。 在已知的100多种元素中一共具有 2600多种 核素,按照核性质的不同,核素可以分为两大类型——稳定的,和不稳定的。
稳定的核素不会发生衰变,但是稳定核素只有280多种,分布于81种元素中。其余的2000多种核素全部都是不稳定的,大部分都分布于83号元素(铋)以上,只有极少数分布在83号元素以下。
不稳定的核素会自发性地发生衰变,逐渐转化成较为稳定的核素。 原子核的衰变有三种形式:阿尔法衰变(α衰变)、贝塔衰变(β衰变)、伽马衰变(γ衰变)。发生伽马衰变时就会释放出伽马射线。
不过,伽马衰变一般不会独立发生,而是同时伴随着阿尔法衰变或贝塔衰变发生。
所谓阿尔法衰变,其实就是原子核自发性地释放出由两个中子和两个质子构成的α粒子;也就是说,发生阿尔法衰变时,原子核的中子和质子数量就减少了,这就意味着它的结构发生了改变,于是它就会转化成另一种核素。
除了释放出质子和中子之外,原子核的中子和质子还可能会相互转化—— 当一个中子转化成一个质子时,会同时释放出一粒电子;当一粒质子转化成一粒中子时,会同时释放出一粒正电子。 这种现象就被称为 β衰变,而 在β衰变中释放出来的电子或正电子就被称为β粒子。
那么伽马衰变又是怎么回事呢?
在原子核发生了α衰变或者β衰变后,仍然处于不稳定的激发态,还需要释放出一定的能量才能稳定下来,这个过程被称为“退激发”。在退激发的过程中释放出来的能量就被称为γ粒子,也就是我们通常所说的伽马射线,此时发生的衰变就叫伽马衰变。这也正是上文所说的伽马射线通常都会伴随着阿尔法衰变或贝塔衰变的原因。
这就是伽马射线的产生原理。至于说人类何时能掌握伽马射线,我不太懂你这句话是什么意思,如果指的是应用,那么伽马射线在医疗及军事领域早就已经有所应用了;但如果要说完全理解伽马射线, 尤其是宇宙中的伽马射线暴, 还路漫漫其修远兮。
这个问题,轩来回答!伽马射线的是原子核能级跃迁退激时释放出的射线,它的波长短于0.01埃的电磁波。
射线首先由法国科学家P.V.维拉德发现,是继α、β射线后发现的第三种原子核射线,伽马射线也叫γ射线,又称γ粒子流。
在太空中产生的伽马射线是由恒星核心的核聚变产生的,因为无法穿透地球大气层,因此无法到达地球的低层大气层,只能在太空中被探测到。在1967年由一颗名为“维拉斯”的人造卫星首次观测到太空中的伽玛射线。从20世纪70年代初由不同人造卫星所探测到的伽马射线图片,提供了关于几百颗此前并未发现到的恒星及可能的黑洞。
伽马射线有很强的穿透力,工业中可用来探伤或流水线的自动控制。伽马射线对细胞有杀伤力,医疗上用来治疗肿瘤。
在2002年的一期英国《自然》杂志上,一个英国研究小组就报告了他们对于伽马射线暴的最新研究成果,称伽马射线暴与超新星有关。研究者研究了2001年12月的一次伽马射线暴的观测数据,欧洲航天局的XMM—牛顿太空望远镜观测到了这次伽马射线暴长达270秒的X射线波段的“余辉”。
到目前为止,全世界已经发现了20多个伽马射线暴的“光学余辉”,其中大部分的距离已经确定,它们全部是银河系以外的遥远天体。“光学余辉”的发现极大地推动了伽马射线暴的研究工作,使得人们对伽马射线暴的观测波段从伽马射线发展到了光学和射电波段,观测时间从几十秒延长到几个月甚至几年。
γ射线与物质相互作用时,主要发生光电效应、康普顿效应和电子对效应,这三种效应产生次级电子,次级电子引起原子电离和激发。 电离作用是带电粒子和通过物质原子束缚电子之间的非弹性碰撞的结果,带电粒子与束缚电子之间的库仑作用,使束缚电子获得足够的能量变成自由电子,一个自由电子和一个正离子组成离子对,这种电离过程称为直接电离。直接电离产生的电子,如果有足够的能量,继续按前面的过程产生离子对,这样的电离过程称为次级电离作用。 如果次级电子使原子内的束缚电子得到的能量不足以使其变成自由电子,而只是激发到较高能级,受激原子在退激过程中发出光子而产生荧光。使基态原子获得能量处于激发态,这种作用称为激发作用。 电离室、正比计数器和G-M计数器收集电离作用产生的电离电荷,记录γ射线。 各种闪烁计数器收集荧光,记录γ射线。
也叫伽马射线,能穿透几十厘米的钢板工业上用它来探伤,医学上用来治疗肿瘤、消毒等。
所以人类已掌握了伽马技术。
伽马射线是什么 伽马射线介绍
1、在太空中产生的伽马射线是由恒星核心的核聚变产生的,因为无法穿透地球大气层,因此无法到达地球的低层大气层,只能在太空中被探测到。2、γ射线,又称γ粒子流,是原子核能级跃迁退激时释放出的射线,是波长短于0.01埃的电磁波。γ射线有很强的穿透力,工业中可用来探伤或流水线的自动控制。γ射线...
伽马射线是怎么形成的
伽马射线是因核能级间的跃迁而形成,另外原子核衰变和核反应均可产生伽马射线。在太空中产生的伽马射线是由恒星核心的核聚变产生的,因为无法穿透地球大气层,因此无法到达地球的低层大气层,只能在太空中被探测到。当伽马射线通过物质并与原子相互作用时会产生光电效应,康普顿效应和正负电子对三种效应。原子...
伽马射线是怎么产生
γ射线是由原子核能级跃迁产生的,它们可以在原子核衰变和核反应过程中被释放。当γ射线穿过物质并与原子相互作用时,会引发三种主要效应:光电效应、康普顿效应和正负电子对效应。在光电效应中,γ光子将全部能量传递给核外电子,使其电离成为光电子,同时原子核外电子壳层出现空位,导致内层电子跃迁并发射出...
伽马射线暴是怎么形成的
1. 伽马射线是一种波长短于0.2埃的电磁波,由法国科学家P.V.维拉德发现,是继α、β射线后发现的第三种原子核射线。2. 伽马射线是因核能级间的跃迁而产生,原子核衰变和核反应均可产生伽马射线。它们具有比X射线还要强的穿透能力。3. 当伽马射线通过物质并与原子相互作用时,会产生光电效应、康普...
伽马射线是什么啊?
伽马射线是宇宙各天体包括空气里自然存在的一种高分子能量分解形态较为纯质的光维。需要注意的是,超大恒星快要毁灭时会在短时间内由自转轴两端喷射出大量的伽马射线,天文学家将之称作伽马射线暴。伽马射线还能用在医疗领域,1951年,第一台医用钴-60伽马放射源机器开始,众多患者接受了伽马放射治疗。伽...
伽马射线产生原理
γ射线是因核能级间的跃迁而产生,原子核衰变和核反应均可产生γ射线。当γ射线通过物质并与原子相互作用时会产生光电效应、康普顿效应和正负电子对三种效应。原子核释放出的γ光子与核外电子相碰时,会把全部能量交给电子,使电子电离成为光电子,此即光电效应。由于核外电子壳层出现空位,将产生内层电子的...
什么是伽马射线呢?
伽马射线的产生原理:放射性原子核在发生α衰变、β衰变后产生的新核往往处于高能量级,要向低能级跃迁,辐射出γ光子。原子核衰变和核反应均可产生γ射线。其为波长短于0.2埃的电磁波。γ射线的波长比X射线要短,所以γ射线具有比X射线还要强的穿透能力。伽马射线是频率高于1.5 千亿亿 赫兹的电磁波...
伽马射线的原理是什么,人类什么时候能掌握?
他的原理是:他是通过原子核能级跃迁释来直接放能量的,伽马射线爆发是迄今为止宇宙中被检测到的最强的能量爆发,截至到2020还没有完全的掌握,因为我们人类的水平有限。一颗拥有150倍太阳的恒星,他爆炸的时候,它直接将产生宇宙中最亮的光源。几秒钟后,它将释放 10亿年后太阳释放的能量。这相当于 39...
咖玛射线是什么?
4、伽玛射线暴已观察到的伽马射线暴中的大部分来自于当超大恒星进入黑洞产生高速旋转时,其内核坍塌所产生的准直发射。如果在地球附近产生伽马射线暴的话,这对人类是极端毁灭性的打击。它不仅仅会使大气层从地球上剥离,还能破坏DNA,使生物体不再存在。伽马射线暴的一种致命来源是超超新星。根据假说,...
伽马射线探伤原理
原理:当强度均匀的射线束透照射物体时,如果物体局部区域存在缺陷或结构存在差异,它将改变物体对射线的衰减,使得不同部位透射射线强度不同,这样,采用一定的检测器检测透射射线强度,就可以判断物体内部的缺陷和物质分布等。γ射线有很强的穿透性,射线探伤就是利用γ射线穿透性和直线性来探伤的方法。γ...
万服邦川: 伽马射线的由来 在天文学界,伽马射线爆发被称作“伽马射线暴”.究竟什么是伽马射线暴?它来自何方?它为何会产生如此巨大的能量? “伽马射线暴是宇宙中一种伽马射线突然增强的一种现象.”中国科学院国家天文台赵永恒研究员告诉...
莘县13269203262: 伽马射线探伤原理 - ?
万服邦川: 原理:当强度均匀的射线束透照射物体时,如果物体局部区域存在缺陷或结构存在差异,它将改变物体对射线的衰减,使得不同部位透射射线强度不同,这样,采用一定的检测器检测透射射线强度,就可以判断物体内部的缺陷和物质分布等. ...
莘县13269203262: 伽马射线是什么?对人体会有什么影响? - ?
万服邦川: γ射线,又称γ粒子流,中文音译为伽马射线. γ射线是一种强电磁波,它的波长比X射线还要短,一般波长
莘县13269203262: 迦玛射线是什么 - ?
万服邦川: 伽马射线又称γ射线,是由原子衰变裂解时放出.具有波长极短,穿透力很强,携带高能量,易造成生物体细胞内的DNA断裂进而引起细胞突变、造血功能缺失、癌症等疾病.
莘县13269203262: 紫外线,红外线,X,阿尔法,贝塔,伽马射线的发生原理是什么? - ?
万服邦川: 这几种射线的发生原理大同小异,基本上都是原子的电子跃迁所激发的光子产生的,只是电子所处的能级不一样,所产生的光子频率不一样.
莘县13269203262: γ射线是什么? - ?
万服邦川: γ射线,又称γ粒子流,中文音译为伽马射线 γ射线是一种强电磁波,它的波长比X射线还要短,一般波长
莘县13269203262: 伽马射线是什么 - ?
万服邦川: γ射线,又称γ粒子流.γ-ray波长短于0.2埃的电磁波.首先由法国科学家P.V.维拉德发现,是继α、β射线后发现的第三种原子核射线.γ射线是因核能级间的跃迁而产生,原子核衰变和核反应均可产生γ射线 .γ射线具有比X射线还要强的穿透能...
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万服邦川: 伽玛射线,又称伽玛粒子流,是原子核能级跃迁蜕变时释放出的射线,是波长短于0.2埃的电磁波.伽玛射线有很强的穿透力,工业中可用来探伤或流水线的自动控制.伽玛射线对细胞有杀伤力,医疗上用来治疗肿瘤.
莘县13269203262: 伽玛射线有什么性质? - ?
万服邦川: 伽马射线,或γ射线是原子衰变裂解时放出的射线之一.1900年由法国科学家P.V.维拉德(Paul Ulrich Villard)发现,将含镭的氯化钡通过阴极射线,从照片记录上看到辐射穿过0.2毫米的铅箔,拉塞福称这一贯穿力非常强的辐射为γ射线,是继α、β射线后发现的第三种原子核射线.伽玛射线由放射性同位素如60Co或137Cs产生.是一种高能电磁波,波长很短(0.001-0.0001nm),穿透力强,射程远,一次可照射很多材料,而且剂量比较均匀,危险性大,必须屏蔽(几个cm的铅板或几米厚的混凝土墙).
莘县13269203262: 什么是珈玛射线?由什么产生? - ?
万服邦川: 伽马射线 6500万年前,一颗撞向地球的小行星曾导致了恐龙的灭绝.然而据英国《新科学家》杂志2003年披露,来自外太空的杀手远不止小行星一个,最新科学研究显示,早在4亿年前,地球上曾经历过另外一次生物大灭绝,而罪魁祸首就是银河系恒星坍塌后爆发的“伽马射线”! 在天文学界,伽马射线爆发被称作“伽马射线暴”.究竟什么是伽马射线暴?它来自何方?它为何会产生如此巨大的能量? “伽马射线暴是宇宙中一种伽马射线突然增强的一种现象.”中国科学院国家天文台赵永恒研究员告诉记者,伽马射线是波长小于0.1纳米的电磁波,是比X射线能量还高的一种辐射,它的能量非常高.但是大多数伽马射线会被地球的大气层阻挡,观测必须在地球之外进行.