Radiasi adalah proses fisik, yang hasilnya adalah transfer energi menggunakan gelombang elektromagnetik. Proses kebalikan dari radiasi disebut penyerapan. Mari kita membahas masalah ini secara lebih rinci, dan juga memberikan contoh radiasi dalam kehidupan sehari-hari dan alam.
Fisika terjadinya radiasi
Setiap benda terdiri dari atom, yang, pada gilirannya, dibentuk oleh inti bermuatan positif, dan elektron, yang membentuk kulit elektron di sekitar inti dan bermuatan negatif. Atom disusun sedemikian rupa sehingga mereka dapat berada dalam keadaan energi yang berbeda, yaitu, mereka dapat memiliki energi yang lebih tinggi dan lebih rendah. Ketika sebuah atom memiliki energi terendah, itu dikatakan sebagai keadaan dasarnya, keadaan energi atom lainnya disebut tereksitasi.
Keberadaan keadaan energi yang berbeda dari suatu atom disebabkan oleh fakta bahwa elektronnya dapat ditempatkan pada tingkat energi tertentu. Ketika sebuah elektron bergerak dari tingkat yang lebih tinggi ke tingkat yang lebih rendah, atom kehilangan energi, yang dipancarkan ke ruang sekitarnya dalam bentuk foton - partikel pembawagelombang elektromagnetik. Sebaliknya, transisi elektron dari tingkat yang lebih rendah ke tingkat yang lebih tinggi disertai dengan penyerapan foton.
Ada beberapa cara untuk mentransfer elektron atom ke tingkat energi yang lebih tinggi, yang melibatkan transfer energi. Ini dapat berupa dampak radiasi elektromagnetik eksternal pada atom yang dipertimbangkan, dan transfer energi ke atom tersebut dengan cara mekanis atau elektrik. Selain itu, atom dapat menerima dan kemudian melepaskan energi melalui reaksi kimia.
Spektrum elektromagnetik
Sebelum beralih ke contoh radiasi dalam fisika, perlu dicatat bahwa setiap atom memancarkan bagian energi tertentu. Ini terjadi karena keadaan di mana elektron dapat berada dalam atom tidak sembarang, tetapi didefinisikan secara ketat. Dengan demikian, transisi antara keadaan ini disertai dengan emisi sejumlah energi.
Dari fisika atom diketahui bahwa foton yang dihasilkan sebagai hasil transisi elektronik dalam atom memiliki energi yang berbanding lurus dengan frekuensi osilasinya dan berbanding terbalik dengan panjang gelombang (foton adalah gelombang elektromagnetik yang bercirikan dengan kecepatan rambat, panjang dan frekuensi). Karena atom suatu zat hanya dapat memancarkan sejumlah energi tertentu, itu berarti bahwa panjang gelombang foton yang dipancarkan juga spesifik. Himpunan semua panjang ini disebut spektrum elektromagnetik.
Jika panjang gelombang fotonterletak antara 390 nm dan 750 nm, kemudian mereka berbicara tentang cahaya tampak, karena seseorang dapat melihatnya dengan matanya sendiri, jika panjang gelombangnya kurang dari 390 nm, maka gelombang elektromagnetik semacam itu memiliki energi tinggi dan disebut ultraviolet, sinar-x atau radiasi gamma. Untuk panjang lebih besar dari 750 nm, energi foton kecil adalah karakteristik, mereka disebut radiasi inframerah, mikro atau radio.
Radiasi termal benda
Setiap benda yang memiliki suhu selain nol mutlak memancarkan energi, dalam hal ini kita berbicara tentang radiasi termal atau termal. Dalam hal ini, suhu menentukan spektrum elektromagnetik radiasi termal dan jumlah energi yang dipancarkan oleh tubuh. Semakin tinggi suhu, semakin banyak energi yang dipancarkan tubuh ke ruang sekitarnya, dan semakin banyak spektrum elektromagnetiknya bergeser ke wilayah frekuensi tinggi. Proses radiasi termal dijelaskan oleh hukum Stefan-Boltzmann, Planck dan Wien.
Contoh radiasi dalam kehidupan sehari-hari
Seperti disebutkan di atas, benar-benar setiap benda memancarkan energi dalam bentuk gelombang elektromagnetik, tetapi proses ini tidak selalu dapat dilihat dengan mata telanjang, karena suhu benda di sekitar kita biasanya terlalu rendah, sehingga spektrumnya terletak pada frekuensi rendah yang tidak terlihat oleh area manusia.
Contoh radiasi yang mencolok dalam rentang yang terlihat adalah lampu pijar listrik. Melewati spiral, arus listrik memanaskan filamen tungsten hingga 3000 K. Suhu yang begitu tinggi menyebabkan filamen memancarkan gelombang elektromagnetik, maksimumyang berada di bagian panjang gelombang panjang dari spektrum tampak.
Contoh lain dari radiasi di rumah adalah oven microwave, yang memancarkan gelombang mikro yang tidak terlihat oleh mata manusia. Gelombang-gelombang ini diserap oleh benda-benda yang mengandung air, sehingga meningkatkan energi kinetiknya dan, sebagai akibatnya, suhunya.
Terakhir, contoh radiasi dalam kehidupan sehari-hari dalam rentang inframerah adalah radiator radiator. Kita tidak melihat radiasinya, tapi kita merasakan kehangatannya.
Benda bercahaya alami
Mungkin contoh paling mencolok dari radiasi di alam adalah bintang kita - Matahari. Suhu di permukaan Matahari sekitar 6000 K, sehingga radiasi maksimumnya jatuh pada panjang gelombang 475 nm, yaitu berada dalam spektrum tampak.
Matahari menghangatkan planet-planet di sekitarnya dan satelitnya, yang juga mulai bersinar. Di sini perlu untuk membedakan antara cahaya yang dipantulkan dan radiasi termal. Jadi, Bumi kita bisa dilihat dari luar angkasa dalam bentuk bola biru tepatnya karena pantulan sinar matahari. Jika kita berbicara tentang radiasi termal planet, maka itu juga terjadi, tetapi terletak di wilayah spektrum gelombang mikro (sekitar 10 mikron).
Selain cahaya yang dipantulkan, menarik untuk memberikan contoh lain dari radiasi di alam, yang berhubungan dengan jangkrik. Cahaya tampak yang dipancarkan oleh mereka sama sekali tidak terkait dengan radiasi termal dan merupakan hasil reaksi kimia antara oksigen atmosfer dan luciferin (zat yang terkandung dalam sel serangga). Fenomena ini adalahnama bioluminescence.
