Mionzi ni mchakato halisi, ambao matokeo yake ni uhamishaji wa nishati kwa kutumia mawimbi ya sumakuumeme. Mchakato wa nyuma kwa mionzi inaitwa kunyonya. Hebu tuzingatie suala hili kwa undani zaidi, na pia tutoe mifano ya mionzi katika maisha ya kila siku na asili.
Fizikia ya kutokea kwa mionzi
Kiini chochote kinajumuisha atomi, ambazo, kwa upande wake, huundwa na viini vilivyochajiwa vyema, na elektroni, ambazo huunda makombora ya elektroni kuzunguka viini na huwa na chaji hasi. Atomi zimepangwa kwa namna ambayo zinaweza kuwa katika hali tofauti za nishati, yaani, zinaweza kuwa na nishati ya juu na ya chini. Wakati chembe ina nishati ya chini zaidi, inasemekana kuwa hali yake ya chini, hali nyingine yoyote ya nishati ya atomi inaitwa msisimko.
Kuwepo kwa hali tofauti za nishati ya atomi kunatokana na ukweli kwamba elektroni zake zinaweza kuwekwa katika viwango fulani vya nishati. Wakati elektroni inakwenda kutoka ngazi ya juu hadi ya chini, atomi hupoteza nishati, ambayo hutoka kwenye nafasi inayozunguka kwa namna ya photon - chembe ya carrier.mawimbi ya sumakuumeme. Kinyume chake, mpito wa elektroni kutoka kiwango cha chini hadi cha juu zaidi huambatana na kufyonzwa kwa fotoni.
Kuna njia kadhaa za kuhamisha elektroni ya atomi hadi kiwango cha juu cha nishati, ambacho kinahusisha uhamishaji wa nishati. Hii inaweza kuwa athari kwenye atomi inayozingatiwa ya mionzi ya sumakuumeme ya nje, na uhamishaji wa nishati kwake kwa njia za mitambo au umeme. Kwa kuongeza, atomi zinaweza kupokea na kisha kutoa nishati kupitia athari za kemikali.
Wigo wa sumakuumeme
Kabla ya kuendelea na mifano ya mionzi katika fizikia, ikumbukwe kwamba kila atomi hutoa sehemu fulani za nishati. Hii hutokea kwa sababu majimbo ambayo elektroni inaweza kuwa katika atomi si ya kiholela, lakini imefafanuliwa madhubuti. Ipasavyo, mpito kati ya majimbo haya huambatana na utoaji wa kiasi fulani cha nishati.
Inajulikana kutokana na fizikia ya atomiki kuwa fotoni zinazozalishwa kutokana na mabadiliko ya kielektroniki katika atomi zina nishati ambayo inalingana moja kwa moja na masafa ya oscillation yao na sawia kinyume na urefu wa mawimbi (photon ni wimbi la sumakuumeme ambalo lina sifa. kwa kasi ya uenezi, urefu na mzunguko). Kwa kuwa atomi ya dutu inaweza tu kutoa seti fulani ya nishati, inamaanisha kuwa urefu wa mawimbi ya fotoni zinazotolewa pia ni maalum. Seti ya urefu huu wote inaitwa wigo wa sumakuumeme.
Kama urefu wa mawimbi wa fotoniiko kati ya 390 nm na 750 nm, basi wanazungumza juu ya mwanga unaoonekana, kwa kuwa mtu anaweza kuiona kwa macho yake mwenyewe, ikiwa urefu wa wimbi ni chini ya 390 nm, basi mawimbi hayo ya umeme yana nishati ya juu na huitwa ultraviolet, x-ray. au mionzi ya gamma. Kwa urefu wa zaidi ya nm 750, nishati ndogo ya photoni ni tabia, inaitwa mionzi ya infrared, micro- au redio.
Mionzi ya joto ya miili
Mwili wowote ambao una halijoto tofauti na sufuri kabisa huangaza nishati, katika hali hii tunazungumzia mionzi ya joto au ya joto. Katika kesi hii, hali ya joto huamua wigo wa umeme wa mionzi ya joto na kiasi cha nishati iliyotolewa na mwili. Kadiri halijoto inavyoongezeka, ndivyo mwili unavyotoa nishati nyingi katika nafasi inayozunguka, na ndivyo wigo wake wa sumakuumeme unavyohama kwenda kwenye eneo la masafa ya juu. Michakato ya mionzi ya joto inaelezewa na sheria za Stefan-Boltzmann, Planck na Wien.
Mifano ya mionzi katika maisha ya kila siku
Kama ilivyoelezwa hapo juu, mwili wowote hutoa nishati kwa njia ya mawimbi ya sumakuumeme, lakini mchakato huu hauwezi kuonekana kila wakati kwa macho, kwani joto la miili inayotuzunguka kawaida huwa ya chini sana, kwa hivyo wigo wao. iko katika masafa ya chini yasiyoonekana kwa eneo la binadamu.
Mfano mzuri wa miale katika safu inayoonekana ni taa ya kielektroniki ya incandescent. Inapita kwa ond, mkondo wa umeme hupasha joto filamenti ya tungsten hadi 3000 K. Joto la juu kama hilo husababisha filamenti kutoa mawimbi ya sumakuumeme, kiwango cha juu.ambayo huanguka katika sehemu ya urefu wa mawimbi ya wigo unaoonekana.
Mfano mwingine wa mionzi nyumbani ni oveni ya microwave, ambayo hutoa microwave zisizoonekana kwa macho ya mwanadamu. Mawimbi haya humezwa na vitu vyenye maji, na hivyo kuongeza nishati yao ya kinetiki na, kwa sababu hiyo, halijoto yao.
Mwishowe, mfano wa mionzi katika maisha ya kila siku katika masafa ya infrared ni radiator ya kidhibiti. Hatuoni mionzi yake, lakini tunahisi joto lake.
Vitu asili vinavyong'aa
Pengine mfano wa kuvutia zaidi wa mionzi asilia ni nyota yetu - Jua. Joto kwenye uso wa Jua ni karibu 6000 K, hivyo mionzi yake ya juu zaidi huanguka kwa urefu wa 475 nm, yaani, iko ndani ya wigo unaoonekana.
Jua hupasha joto sayari zinazoizunguka na satelaiti zake, ambazo pia huanza kung'aa. Hapa ni muhimu kutofautisha kati ya mwanga uliojitokeza na mionzi ya joto. Kwa hivyo, Dunia yetu inaweza kuonekana kutoka angani kwa namna ya mpira wa bluu haswa kwa sababu ya mwanga wa jua ulioakisiwa. Ikiwa tunazungumzia kuhusu mionzi ya joto ya sayari, basi pia hufanyika, lakini iko katika eneo la wigo wa microwave (kuhusu microns 10).
Kando na mwanga ulioangaziwa, inavutia kutoa mfano mwingine wa mionzi asilia, ambayo inahusishwa na kriketi. Nuru inayoonekana iliyotolewa nao haihusiani kwa njia yoyote na mionzi ya joto na ni matokeo ya mmenyuko wa kemikali kati ya oksijeni ya anga na luciferin (dutu iliyo katika seli za wadudu). Jambo hili nijina la bioluminescence.
