Qu'est-ce que le rayonnement en physique? Définition, caractéristiques, application du rayonnement en physique. Qu'est-ce que le rayonnement thermique en physique

Aujourd'hui, parlons de ce qu'est le rayonnement en physique. Parlons de la nature des transitions électroniques et donnons une échelle électromagnétique.

Déité et atome

La structure de la matière est devenue le sujet d'intérêt des scientifiquesil y a plus de deux mille ans. Les philosophes grecs antiques ont posé des questions, comment l'air diffère du feu, et la terre de l'eau, pourquoi le marbre est blanc, et le charbon est noir. Ils ont créé des systèmes complexes de composants interdépendants, réfutés ou soutenus les uns les autres. Et les phénomènes les plus incompréhensibles, par exemple, un coup de foudre ou un lever de soleil attribué à l'action des dieux.

Une fois, pendant de nombreuses années à regarder les marches du temple,un scientifique a remarqué: chaque pied qui se tient sur un rocher emporte une minuscule particule de matière. Au fil du temps, le marbre a changé de forme, tordu au milieu. Le nom de ce scientifique est Leucippus, et il a appelé les plus petites particules atomes, indivisibles. De là a commencé la manière d'étudier ce qu'est le rayonnement en physique.

Pâques et lumière

Puis est venu les temps sombres, la science a été abandonnée. Tous ceux qui ont essayé d'étudier les forces de la nature ont été appelés sorcières et sorciers. Mais, chose étrange, c'est la religion qui a stimulé le développement de la science. Une étude de ce qu'un tel rayonnement en physique a commencé avec l'astronomie.

L'heure de la célébration de Pâques a été calculée en ces jourschaque fois de différentes manières. Le système complexe de relations entre l'équinoxe vernal, le cycle lunaire de 26 jours et la semaine de 7 jours n'a pas permis la création d'une table de date pour la célébration de Pâques pendant plus de deux ans. Mais l'église devait planifier tout à l'avance. Par conséquent, le pape Léon X a ordonné la préparation de tables plus précises. Cela exigeait une observation attentive du mouvement de la lune, des étoiles et du soleil. Et à la fin, Nicolas Copernic a réalisé: la Terre n'est pas plate et n'est pas le centre de l'univers. Une planète est une boule qui tourne autour du Soleil. Et la Lune est une sphère dans l'orbite terrestre. Bien sûr, on peut se demander: "Qu'est-ce que tout cela a à voir avec le fait qu'un tel rayonnement est en physique?" Maintenant, nous allons l'ouvrir.

Ovale et poutre

Plus tard, Kepler a complété le système Copernican,ayant établi que les planètes se déplacent dans des orbites ovales, et le mouvement est inégal. Mais c'est cette première étape qui a incité l'humanité à s'intéresser à l'astronomie. Et il y avait aussi près des questions: "Qu'est-ce qu'une étoile?", "Pourquoi les gens voient-ils ses rayons?" Et "Qu'est-ce qu'une étoile différente de l'autre?". Mais il faut d'abord passer des objets énormes aux plus petits. Et puis nous arrivons à la radiation, le concept en physique.

Atome et raisins secs

À la fin du XIXe siècle,connaissance des plus petites unités chimiques de la matière - atomes. On savait qu'ils sont électriquement neutres, mais contiennent à la fois des éléments chargés positivement et négativement.

Les hypothèses ont beaucoup avancé: et que les charges positives sont distribuées dans un champ négatif, comme les raisins secs dans un pain, et qu'un atome est une goutte de parties liquides chargées de manière hétérogène. Mais tout a éclairci l'expérience de Rutherford. Il a prouvé qu'il y a un noyau lourd positif au centre de l'atome, et des électrons négatifs légers sont situés autour de lui. Et la configuration des coques pour chaque atome est différente. Ici réside également les caractéristiques du rayonnement dans la physique des transitions électroniques.

Bore et orbite

Lorsque les scientifiques ont trouvé que la lumière négativeparties de l'atome sont des électrons, une autre question s'est posée - pourquoi ils ne tombent pas sur le noyau. Après tout, selon la théorie de Maxwell, toute charge en mouvement émet, par conséquent, perd de l'énergie. Mais les atomes existaient autant que l'univers, et ils n'avaient pas l'intention d'anéantir. Bor est venu à la rescousse. Il a postulé que les électrons sont dans certaines orbites stationnaires autour du noyau atomique, et ne peuvent être localisés sur eux. Le transfert d'un électron entre des orbites est accompli par un jerk avec absorption ou émission d'énergie. Cette énergie peut être, par exemple, un quantum de lumière. En fait, nous avons maintenant exposé la définition du rayonnement dans la physique des particules élémentaires.

Hydrogène et photographie

Initialement, la technologie de la photographie a été inventéecomme un projet commercial. Les gens voulaient rester dans les siècles, mais tout le monde ne pouvait pas se permettre de commander un portrait de l'artiste. Et les photos étaient bon marché et ne nécessitaient pas de gros investissements. Puis l'art du verre et du nitrate d'argent met le service militaire au service. Et puis la science a commencé à tirer parti des matériaux photosensibles.

Tout d'abord, les spectres ont été photographiés. On sait depuis longtemps que l'hydrogène chaud émet des lignes de béton. La distance entre eux était soumise à une certaine loi. Mais ici le spectre de l'hélium était plus complexe: il contenait le même jeu de lignes que l'hydrogène, et un de plus. La deuxième série n'obéissait plus à la loi, dérivée pour la première série. Voici venu l'aide de la théorie de Bohr.

Il s'est avéré que l'électron dans l'atome d'hydrogène est un, et il peut passer de toutes les orbites excitées supérieures à une orbite inférieure. C'était la première série de lignes. Les atomes les plus lourds sont plus compliqués.

Lentille, grille, spectre

Ainsi, l'utilisation du rayonnement en physique a été initiée. L'analyse spectrale est l'une des méthodes les plus puissantes et les plus fiables pour déterminer la composition, la quantité et la structure d'une substance.

1. Le spectre d'émission électronique vous dira queest contenu dans l'objet et quel est le pourcentage de tel ou tel composant. Cette méthode est utilisée par tous les domaines scientifiques: de la biologie et de la médecine à la physique quantique.
2. Le spectre d'absorption vous dira quels ions et sur quelles positions sont présentes dans le réseau d'un solide.
3. Le spectre de rotation montrera dans quelle mesure les molécules à l'intérieur de l'atome sont, combien et quels liens sont présents pour chaque élément.

Et les plages d'application du rayonnement électromagnétique et de ne pas considérer:

• les ondes radio étudient la structure des objets très éloignés et les profondeurs des planètes;
• le rayonnement thermique vous parlera de l'énergie des processus;
• La lumière visible vous dira dans quelle direction se trouvent les étoiles les plus brillantes;
• Les rayons ultraviolets montreront clairement que des interactions à haute énergie se produisent;
• Le spectre des rayons X en soi permet aux genspour étudier la structure de la matière (y compris le corps humain), et la présence de ces rayons dans les objets spatiaux dira aux scientifiques que le télescope se concentre sur une étoile à neutrons, une explosion de supernova ou un trou noir.

Corps absolument noir

Mais il y a une section spéciale qui étudie ce qui estrayonnement thermique en physique. Contrairement à l'atome, l'émission thermique de la lumière a un spectre continu. Et le meilleur objet de modèle pour les calculs est un corps absolument noir. C'est un objet qui "attrape" toute la lumière qui le frappe, mais ne le relâche pas. Ironiquement, un corps absolument noir rayonne, et la longueur d'onde maximale dépendra de la température du modèle. En physique classique, le rayonnement thermique a généré le paradoxe de la catastrophe ultraviolette. Il s'est avéré que toute chose chauffée devait irradier de plus en plus d'énergie, jusqu'à ce que dans l'ultraviolet son énergie ne détruise pas l'univers.

Max Planck a pu résoudre le paradoxe. Dans la formule de radiation, il a introduit une nouvelle quantité, un quantum. Sans lui donner une signification physique particulière, il a ouvert le monde entier. Maintenant, la quantification des quantités est la base de la science moderne. Les scientifiques ont réalisé que les champs et les phénomènes se composent d'éléments indivisibles, quanta. Cela a conduit à des études plus approfondies de la matière. Par exemple, le monde moderne appartient aux semi-conducteurs. Auparavant, tout était simple: le métal conduit le courant, d'autres substances - diélectriques. Et des substances telles que le silicium et le germanium (seulement des semi-conducteurs) se comportent de manière incompréhensible par rapport à l'électricité. Pour apprendre à gérer leurs propriétés, il a fallu créer une théorie entière et calculer toutes les possibilités de transitions p-n.