本文目录
我们周围的每个物体都会辐射,它们的辐射形式都是电磁波吗
日常所说的辐射,就是电磁辐射!但是电磁辐射包括的范围是很大的!下面来分析一下:
电磁辐射不是仅指手机信号广播信号这样的电磁波!它还包括微波、红外光、可见光、紫外光、X射线、伽马射线等!这些电磁波都比普通我们所理解的电磁波频率高很多。尤其是紫外线以后的那几个电磁波,都是高能电磁波,也叫电离辐射!它们能导致基因突变,诱发癌症!那我们所说的每个物体都有辐射是指什么呢?
首先,所有物体都会辐射红外光!温度比环境高的物体辐射红外光更多,所以在夜视镜下很容易被看到!暖气片之所以能让人感觉到热,就是因为辐射的热量被人体吸收了而已!其他热的物体也是一样!温度低的物体吸收红外光,但同时也会辐射,只是吸收比辐射的要多而已!所以以后再听说远红外保健之类的就不要感觉太神奇了,主要原理就是反射红外光!
其次,一般物体是几乎不会辐射低频电磁波的,也就是不会辐射日常理解的那类电磁波!能辐射电磁波的物体,往往跟磁性有关,或者会有变化的电场!虽然所有物体的原子都由带正电的原子核和带负电的电子构成,而且电子还在运动的,但普通物体还是很难向外界辐射低频电磁波的!但是生物可以,比如人类大脑可以产生脑电波!另外按黑体辐射理论,可能所有物体都会辐射所有频率的电磁波,只是多数频率的辐射很少(少到几乎没有)而已!
此外,一般人可能不会知道,几乎所有物体都会产生核辐射!也就是伽马射线这一类的辐射!原因很简单,就是几乎所有物体体内都含有放射性同位素,比如人体内就含有碳十四等。这些放射性同位素,按照半衰期,无时无刻不在产生核辐射!虽然很少,几乎不会对人产生影响,但一直都有!
放射源,远离!
最后,不管普通物体产生什么辐射,都不要震惊!这只是自然现象!只要辐射强度很低,没有什么好担心的!但有些辐射很强的物体一定要远离!比如工业探伤用的放射源,几个小时的辐射量比你一辈子接触到的(电离)辐射总量都多,那是致命的!
远离所有有这个标志的物体!
辐射到底是什么
很多人提到辐射,就唯恐避之不及,其实都是徒劳的。
辐射就和空气一样,无处不在,躲是躲不掉的。
因为只要是温度在绝对零度(-273.15℃)以上的物体,都会产生辐射,散发能量。
然而绝对零度是理论最低温度,现实中是不可能达到的。
所以就连你自己也会产生辐射。
那辐射究竟是个啥?
其实中文的名称就很形象。“辐”本来是车上的零件…
而物体产生辐射的方向,正是以自己为中心,向四面八方发射出去的,正如车轮的“辐”一样。
(图片来源于Pixabay)
那发射出去的,都是什么呢?
归根结底是发射能量,简单来说,辐射就是一种发散能量的现象。
而能量的形式就两种:电磁波和粒子
电磁波大家都很熟悉,光(可见光)就是一定频率范围的电磁波。依频率不同,电磁波包含这些成员:
(图片来源于Wikipedia,作者Philip Ronan, Gringer,CC BY-SA 3.0)
其中粒子,就包括质子流、电子流(β射线)、氦原子核(由两个质子、两个中子构成,称为α射线)、中子流(中子射线)、还有中微子等其他粒子。
显然,我们不会去躲可见光,光明反而是我们心之向往的希望。
那什么样的辐射,会对我们造成伤害呢?
拿电磁波来说,频率越高、能量越高、持续时间越长、伤害也就越大
在电磁波频率从低到高的不同波段中,自紫外线之后,高频率的电磁波就开始“黑化”了。
x射线和γ射线携带的能量,足以让分子或原子电离,进而生物结构产生变化。
辐射当中,能让分子或原子产生电离的辐射,被称为电离辐射(不只包括电磁波哦)。与之对应的就是非电离辐射,对人有害的辐射一般是电离辐射。x射线和γ射线就属于电离辐射。还有其他以粒子流形式放射的辐射,比如α射线、β射线、中子射线等。
电离辐射,在日常生活中很少见到,最容易见到的也就是医院的X光和CT检查。
正常情况下,这些地方都是在安全范围内的,何况大多电离辐射都很容易被屏蔽。
生活中的手机、电脑、微波炉等等,产生的辐射是微波,而且剂量都很小,正常使用不必过于担心。
而真正需要担心的是:吸烟。
一年内每天一包烟,香烟中的钋210,就能让你接受1.7mSv的辐射/年。这已经超过了的IAEA(国际原子能机构)发布的标准——每年接受的辐射量限量为1mSv。
什么是黑体辐射,什么又是黑体呢
用风马牛不相及来形容黑体辐射和黑体是比较贴切的。虽然,它们都与光有关,都拥有一个黑字,即意味着不透明;但是,两者的物理机制却是截然不同的。所谓黑体,是指某物完全吸收光线,不反光。而黑体辐射则恰好相反,是指内部的光被完全封闭着且不被吸收,我们看不见其中的光亮。该物体只留出一个小孔对外发光。科学家们正是根据这一理想的物理模型,观测不同温度的光谱分布,进而研究能量的性质。
因此,黑体是普通物体,比较直观,只要能吸收所有频率的光,就是黑体。而黑体辐射则不然,其极具研究价值。如果能量是连续的,那么黑体辐射出来的光线就只是高能的紫外线;反之,如果能量是不连续的,则辐射出来的光线各种频率的都有。根据温度的不同,有一个分布曲线。这就好比是选举,如果按照财富选举,当选的人一定是最有钱的人;只有一人一票,则各种不同阶层的人都有机会当选。
在经典时期,根据机械的世界观,将不同的概念完全对立起来。于是,能量与物质是截然不同的。前者是连续和不确定的,后者则是不连续的实体,具有确定的质量和体积。然而,根据对黑体辐射的观测,其辐射出来的光线是全频率的,只是不同频率的强度有所不同,形成了一定的分布曲线。
无论是低频还是高频的光都很弱,只有与温度相对应的频率占绝大多数。这就好比是不同国家的人平均寿命是不同的,但无论平均寿命多少,短命和长寿的人都是存在的。只是他们的数量不多而已。因此,连续的能量受到了实验的挑战,被比喻为是飘在经典物理学晴朗天空上的一朵乌云。
为此,普朗克在其新建的黑体辐射公式中,引入了一个量纲为粒子角动量的物理常数h。于是,消除了紫外灾变。其原理是假设存在着不可再分的最小粒子,而能量是关于粒子运动能力的度量。所以,粒子的有限性,决定了能量的不连续性。
由此,奠定了量子力学的物理基础。我们的宇宙是由无数个不可再分的最小粒子构成的,该最小粒子被称为量子。于是,离散的量子构成物理背景,即量子空间;受到激发的量子成为不同频率的光子,属于能量的范畴;而由高能量子的运动所形成的封闭体系,就是各种基本粒子、原子和分子等不同层次的物体,属于物质的概念。
实际上,具有黑体辐射性质的物体比黑体更为普遍。就物质的定义而言,所有的物质都是由高能量子的运动所形成的封闭体系,它们都会因为其封闭性小于1,而对外辐射能量。
正是因为如此,万有引力才得以存在。因为,物质的热辐射,使量子空间形成了热的梯度分布。于是,两个物体相遇时,会受到空间量子的不对称碰撞,从而产生相互接近的趋势。这就好比两个漩涡相遇,汇集成了一个更大的漩涡,将漩涡内的物体向漩涡的中心挤压。
此外,即便是太阳和黑洞也都在进行着黑体辐射。这就是为什么,我们接收到的阳光早在百万年以前就产生了。其历经磨难,才有机会逃离太阳。否则的话,太阳就会因核聚变而爆炸。至于黑洞,由于存在着隧道效应,其中的光线都有机会逃离出来。只是,逃出的概率与光子的能量成正比关系。所以,真正能够逃出的只有高能的x射线。这就是为什么,科学家们认为x射电源是黑洞的原因。
总之,黑体是吸收光线,不反光;而黑体辐射则是不吸收光线,且不对外释放光线。这就好比,税务局与财政部的关系。前者只管收钱,后者则只管花钱。当然,在现实的世界,不存在绝对的物体。所以,黑体不黑,黑体辐射亦会不断地向外释放出各种频率的能量。只是,不同频率的光线所占比例不同,其与温度相关。例如,宇宙的微波背景辐射温度,决定了空间量子在不同能量上的分布。同是空间量子,它们所拥有的能量却并不是完全相同的。
“新能源”汽车之电动车的辐射问题是什么
首先我们需要知道,在自然中只有两种辐射,一种是电离辐射,一种是电磁辐射。一般我们说的“致癌“、“脱发“,导致这种严重后果的一般都是电离辐射,而这种辐射我们在日常生活中也不太有机会接触到,只有在X光检查中和CT检查时才有机会跟它“亲密接触“,这也就是为什么这一类的检查医院会严格规定每年的次数。
而今天谈到的新能源车所产生的辐射,主要产生的是电磁辐射,然而不仅仅是新能源车,即使是传统燃油车也一样有电磁辐射,因为他布满了各种各样的电子设备。
而电动车的驱动力是锂电池,众所周知,锂电池在串联后会导致电压相加,电压相加后热效应也会增强导致内部结构不稳定,所以厂家会避免锂电池的电压太高,其解决方法就是将几十块小锂电池串起来提供基础的工作电压,然后再让几组电瓶并联提供大电流,而一般每个小锂电池块的电压是多少呢?答案是3.7V。那么几十个锂电池相加后的数值你心里应该有数了。
不过你对这个数字不一定有概念,那么插座君来告诉你,你现在打开打火机,就是在释放百亿级别的“电磁辐射“,我们平时生活中可见光的频率也是百亿级别的,所以电池的热量可以说是微乎其微的。此外,电磁波拥有者致命的弱点,铁丝网就有电磁屏蔽的效果,所以坐在车内的驾驶者可以说是很安全的。
至于有些人说的坐电动车会晕的问题,那更是与辐射不相关,只是因为电动车在启动时就会达到最高车速,而现在对电动车的调校还不完善,所以才会出现这样的问题。如果真说车内有什么强辐射的话,不如考虑一下越做越大中控显示屏吧,它的辐射可比电池组吓人多了。
大气辐射名词解释
大气吸收地面长波辐射的同时,又以辐射的方式向外放射能量,大气这种向外放射能量的方式,称为大气辐射(atmospheric radiation)。由于大气本身的温度也低,放射的辐射能的波长较长,故也称为大气长波辐射。
大气辐射的方向既有向上的,也有向下的。大气辐射中向下的那一部 分,刚好和地面辐射的方向相反,所以称为大气逆辐射。云多、空气湿度大,大气中含有水汽、二氧化碳越多,吸收的地面辐射越多,大气辐射越强。
大气吸收了地面辐射以后,又以辐射方式向外发射辐射。大气发出的长波辐射与大气温度有关,与天空云量有关。Paltridge(1970)发现云量每增加1/10,大气长波辐射就会增加6W/m²。当天空全部被云遮蔽后,地面获得的辐射中,大约有30%是来自大气长波辐射。在比较晴朗的天空,大气长波辐射也主要是由大气中的水汽、二氧化碳及少量臭氧发射的。
原理
当温度大于绝对零度时,大气中的气体(主要是氧和水汽)、水滴(云、雨和雾)和冰滴(主要在冰云中)均会辐射电磁能,并产生热辐射噪声。在微波波段,这种热辐射噪声的特性通常用亮度温度来表征,亮度温度与热力学温度之比称为发射率。分子中的电子从高能态跃迁到低能态时放出电磁能,形成辐射。分子吸收入射电磁能,使电子从低能态跃迁到高能态,形成吸收。一种分子具有的能态数是一定的。因此,它的辐射频谱和吸收频谱相同。根据基尔霍夫定律,发射率等于吸收系数。在气体中,分子密度小,碰撞只使谱线加宽,仍是离散的。但在固体或液体中,分子密度很大,碰撞使谱线混在一起而形成连续谱,在所有的频率上均有吸收和辐射。
在实际的大气传输过程中,因吸收和散射而损失一部分能量;另一方面,大气辐射又使总能量增加。
大气的辐射特点
﹙1﹚大气对短波辐射吸收很少,能让大量的太阳短波透射到达地面,而对地面辐射是极少能透射的。
(2)大气对长波辐射的吸收非常强烈,吸收作用不仅与吸收物质的分布有关,而且还与大气的温度、压强等有关。大气在整个长波辐射段,除8~12μm段外,其余的吸收率基本都接近1.8~12μm处透射率最大,所以这一波段被称为“大气窗口”。这个波段的辐射,正好位于地面辐射能力最强处,所以地面辐射有20%的能量透过这一窗口射向宇宙空间。
(3)大气成分中的水汽、液态水、二氧化碳及臭氧是长波辐射主要吸收者,它们对长波辐射的吸收均具有选择性。
﹙4﹚大气辐射一部分逸到宇宙中,大约有62~64%投向地面,投向地面的这部分大气辐射称为大气逆辐射。
(5)大气辐射为红外线长波辐射。
作用及影响
大气逆辐射会使地面增温,而地面增温又能加强地面辐射。
大气辐射噪声会对接收系统,特别是对噪声系数很低的系统造成有害的影响。但在大气无源微波遥感中,却能利用大气辐射噪声的各种特性,测量大气的温度分布、水汽密度分布和云中含水量等大气参数。
大气辐射传输特性
大气辐射传输特性是指电磁波在大气中传输时,大气中的粒子对电磁波吸收和散射作用,作用效果包括两方面:一方面,大气对目标自身辐射能量以及目标对太阳辐射的反射能量经过大气传输路径到达成像系统镜头前的能量衰减;另一方面,大气对太阳辐射能量单次散射和多次散射、对目标场景周围环境热辐射的多次散射、大气中粒子的自身热辐射等致使辐射传输到成像系统镜头前能量增强。辐射在大气中的能量衰减通常用大气透过率来表示,能量增强通常用大气程辐射来表示。
资料来源:网页链接