الإشــــــــعــــــــــــــاع ..

الكاتب : مشتاق ياصنعاء   المشاهدات : 1,058   الردود : 4    ‏2006-07-26
      مشاركة رقم : 1    ‏2006-07-26
  1. مشتاق ياصنعاء

    مشتاق ياصنعاء مشرف سابق

    التسجيل :
    ‏2005-03-02
    المشاركات:
    22,338
    الإعجاب :
    766
    الإشعاع شكل أساسي للطاقة. كل الحياة على الأرض تعتمد على الإشعاع الطبيعي من الشمس . وللإشعاع المنتج صناعيًا استخدامات كثيرة في العلم والصناعة.
    الإشعاع. طاقة تطلق في شكل موجات، أو جسيمات صغيرة من مادة. يوجد الإشعاع في كل أنحاء الكون، وله أشكال عديدة. فالناس يعرفون بعض أنواع الإشعاع، مثل الأشعة السينية وأشعة جاما والإشعاع الصادر عن المفاعلات النووية. وتوصف هذه الأنواع عادة بأنها ضارة بالصحة، بالرغم من أن الأشعة السينية وأشعة جاما ذات استخدامات مفيدة في الطب. وبالإضافة إلى هذه الأشكال المعروفة من الإشعاع توجد أشكال أخرى كثيرة.

    وأكثر أنواع الإشعاع شيوعًا الضوء الذي نراه حولنا، مثل ضوء الشمس وضوء البرق وغيرها. ومن أشكال الإشعاع أيضًا الأشعة فوق البنفسجية الصادرة عن الشمس، والتي تسبب السفع وحرق الشمس. وبالإضافة إلى ذلك هناك أشكال أخرى كثيرة، مثل الحرارة المنبعثة عن النار، والإشارات الراديوية الحاملة للموسيقى، والضوء المكثف من الليزر، والموجات الدقيقة (المايكروويف) المستخدمة في الطبخ.

    يوجد الإشعاع حيثما كان هناك انتقال للطاقة من مكان إلى آخر. فالذرات والجزئيات تطلق الطاقة الزائدة في شكل إشعاع. وقد ينقل الإشعاع، عند اصطدامه بمادة ما، جزءًا من طاقته إلى المادة، وتكون هذه الطاقة عادة في شكل حرارة ترفع درجة حرارة المادة. ومعظم أنواع الإشعاع، باستثناء الضوء، غير مرئية.

    وهناك نوعان أساسيان من الإشعاع، حيث يتكون أحد النوعين، والذي يسمى الإشعاع الكهروضوئي من طاقة على هيئة موجات، بينما يتكون النوع الآخر، أي الإشعاع الجسيمي، من حبيبات دقيقة من المادة.

    وتوجد عدة مصادر للإشعاع الكهروضوئي. فكل المواد التي تُعرَّض للتسخين تصبح مصادر لمثل هذا النوع من الإشعاع. وتنتج الشمس إشعاعًا كهرومغنطيسيًا من التفاعلات النووية التي تحدث في مركزها، وتسخن هذه الطاقة الطبقة الخارجية من الشمس، مما يؤدي إلى توهج الغازات الساخنة، منتجة الضوء وغيره من أنواع الإشعاع. وينتقل هذا الإشعاع الشمسي عبر الفضاء إلى الأرض وغيره من الكواكب.

    ويأتي الإشعاع الجسيمي من المواد النشطة إشعاعيًا، التي يوجد بعضها في الطبيعة، ومنها، على سبيل المثال، الراديوم واليورانيوم وغيرهما من العناصر الثقيلة التي توجد في الصخور والتربة. وبالإضافة إلى ذلك يستطيع العلماء تحضير أشكال العناصر النشطة إشعاعيًا في المعمل بقذف العنصر بالجسيمات تحت الذرية، أي الحبيبات الدقيقة من المادة التي تكوِّن الذرات.

    وتعتمد كل أشكال الحياة على الأرض على الإشعاع، ولكن بعض أنواع الإشعاع قد تكون خطرة إذا لم يتم التعامل معها بحذر. فالأشعة السينية، على سبيل المثال، تساعد الأطباء على تحديد الأمراض الدفينة وتشخيصها، ولكنها قد تؤدي إلى تدمير الخلايا الحية، مما يؤدي بدوره إلى إصابتها بالسرطان أو موتها. ويمكِّن ضوء الشمس النباتات من النمو، وتدفئ الأرض، ولكنه يسبب أيضًا حرق الشمس وسرطان الجلد. وتستخدم أشعة جاما لعلاج الأمراض بقتل الخلايا السرطانية، ولكنها قد تسبب أيضًا تشوهات الولادة. وتنتج محطات القدرة النووية الطاقة الكهربائية، ولكنها تنتج أيضًا نفايات مشعة قد تؤدي إلى موت الكائنات الحية.



    المصدر : الموقع التعليمي للفيزياء
     
  2.   مشاركة رقم : 2    ‏2006-07-26
  3. مشتاق ياصنعاء

    مشتاق ياصنعاء مشرف سابق

    التسجيل :
    ‏2005-03-02
    المشاركات:
    22,338
    الإعجاب :
    766
    استخدامات الإشعاع

    التصوير المقطعي الإشعاعي يستخدم لفحص الفولاذ عند إنتاجه. يعطي الجهاز سمك الفولاذ بقياس مقدار الإشعاع الذي يخترقه.

    محطة إعادة إرسال الموجات الدقيقة تبعث الرسائل بوساطة موجات الراديو مما يسمح باتصال فوري بين موقعين.

    ماسح يعطي صور أشعة سينية لأعضاء الجسم وهي تؤدي وظائفها. هذا الفني يفحص قلب مريض، وهو يخفق، على جهاز العرض الماسح.
    في الطب. يستخدم الإشعاع ـ وكذلك المواد المشعة ـ في التشخيص والعلاج والبحوث. فالأشعة السينية، على سبيل المثال، يمكنها اختراق العضلات والإنسجة اللينة الأخرى، ولكن المواد الصلبة توقفها. وتمكن هذه الخاصية الأطباء من التعرف على العظام المكسورة، وتحديد السرطانات التي ربما تكون آخذة في النمو داخل الجسم. ويتعرف الأطباء على بعض الأمراض أيضًا بحقن مادة مشعة، ومراقبة الإشعاع المنطلق أثناء حركة المادة داخل الجسم.


    في الاتصالات. تستخدم كل نظم الاتصالات الحديثة الإشعاع الكهرومغنطيسي، حيث تمثل اختلافات شدة الإشعاع التغيرات في الصوت أو الصورة أو الأشكال الأخرى المنقولة. فعلى سبيل المثال، يمكن إرسال الصوت البشري في شكل موجة راديوية أو موجة دقيقة بجعل الموجة تتغير حسب اختلافات طبقة الصوت.


    في العلوم. يستخدم الباحثون الذرات النشطة إشعاعيًا لتحديد أعمار المواد التي كانت يومًا ما جزءًا من كائنات حية، حيث يمكن تقدير أعمار مثل هذه المواد بقياس كمية الكربون المشع في المادة، بالعملية المسماة التأريخ بالكربون المشع. ويستخدم علماء البيئة ذرات نشطة إشعاعيًا تسمى الذرات الاستشفافية، للتعرف على المسارات التي تتخذها الملوثات في البيئة.

    ويستخدم الإشعاع لتحديد تركيب المواد، بعملية تسمى التحليل بالتنشيط النيوتروني. وفي هذه العملية يقذف العلماء عينة من المادة بجسيمات تسمى النيوترونات، حيث تمتص بعض الذرات هذه النيوترونات وتصبح نشطة إشعاعيًا. وبإمكان العلماء التعرف على العناصر المكونة للعينة بدراسة الإشعاع الناتج.


    في الصناعة. للإشعاع عدة استخدامات في الصناعة. فمصنعو الأغذية، على سبيل المثال، يضيفون جرعات قليلة من الإشعاع لقتل البكتيريا في بعض الأغذية، وبالتالي حفظ المادة الغذائية. ويستخدم الإشعاع في صنع البلاستيك لأنه يسبب ترابط الجزئيات وتصلبها، كما يستخدم أيضًا للكشف عن الشقوق في المواد المصنعة، بالعملية المسماة التصوير الإشعاعي الصناعي.

    وتحصل وحدات القدرة النووية على الطاقة من الانشطار النووي، أي انقسام نواة الذرة إلى نواتي ذرتين خفيفتين حيث تنطلق عن الانشطار كمية كبيرة من الإشعاع، بما في ذلك الأشعة تحت الحمراء التي تستخدم في تحويل الماء إلى بخار، والذي يستخدم بدوره في إدارة العنفة (التوربين) المنتجة للطاقة الكهربائية.

    وتحدث العملية المضاءة، أي الاندماج النووي، عندما تتحد نواتا عنصرين خفيفين، لتكوين نواة عنصر أثقل. وتنطلق عند الاندماج أيضًا كمية كبيرة من الإشعاع، مثل الحرارة والضوء الصادرين عن الشمس وغيرها من النجوم، والقوة الانفجارية للقنبلة الهيدروجينية. ويحاول العلماء التوصل إلى طرق استخدام الاندماج النووي في إنتاج الطاقة الكهربائية. انظر: الطاقة النووية (نبائط الاندماج التجريبية).


    في العمليات العسكرية. تستخدم الموجات الراديوية في النظم الرادوية، لتحديد أماكن الطائرات والسفن، كما يستخدم الضوء الصادر عن الليزرات في الاتصالات وفي توجيه الصواريخ إلى أهدافها. وتعتمد النبائط الحساسة للحرارة، في الكشف الليلي، على الأشعة تحت الحمراء الصادرة عن الأجسام الحية.

    الإشعاع والنشاط الإشعاعي


    يفرق العلماء بين الإشعاع والنشاط الإشعاعي، الذي يمثل إحدى خواص بعض أنواع المواد، ويسبب انطلاق أشكال معينة من الإشعاع من المادة، نتيجة تغيرات في نوى الذرات المكونة للمادة.

    ولفهم الفرق بين الإشعاع والنشاط الإشعاعي لابد من فهم تركيب الذرة وكيفية تغيرها. فالذرة تتكون من جسيمات دقيقة، ذات شحنة كهربائية سالبة، تسمى الإلكترونات، تحيط بنواة ثقيلة موجبة الشحنة. والشحنات المتضادة يجذب بعضها بعضًا، بينما تتنافر (تتباعد) الشحنات المتشابهة، وعليه فإن النواة الموجبة الشحنة تجذب إليها الإلكترونات، وتبقيها داخل الذرة.

    وتتكون نوى كل الذرات، باستثناء أكثر أشكال الهيدروجين شيوعًا، من جسيمات تسمى البروتونات والنيوترونات (تتكون نواة الهيدرجين العادي من بروتون واحد فقط). وتحمل البروتونات شحنات موجبة، بينما لاتحمل النيوترونات أي شحنات. فأكثر أشكال الهيليوم شيوعًا، على سبيل المثال، يحتوي على بروتونين ونيوترونين في النواة، وإلكترونين خارج النواة. وتتكون البروتونات والنيوترونات من جسيمات أصغر تسمى الكواركات.
    وفي داخل النواة تتنافر البروتونات الموجبة الشحنة لأنها تحمل شحنات متشابهة. وتبقى البروتونات والنيوترونات معًا في النواة لأن قوة عنيفة، تسمى القوة النووية العنيفة أو التفاعل القوي، تمسك بها.

    وتستطيع الذرة تغيير عدد البروتونات والنيوترونات في النواة بإطلاق جسيمات ذرية أو دفعات من الطاقة، أو أخذ هذه الجسيمات أو الدفعات ـ أي بإطلاق أو أخذ الإشعاع. ولكن أي تغيير في عدد البروتونات في النواة يؤدي إلى إنتاج ذرة عنصر آخر، ولذلك تطلق الذرات النشطة إشعاعيًا الإشعاع تلقائيًا للوصول إلى وضع أكثر استقرارًا. وتسمى عملية إطلاق الذرات للجسيمات الانحلال الإشعاعي. وعندما ينحل العنصر النشط إشعاعيًا يتغير إلى شكل آخر من نفس العنصر، أو إلى عنصر آخر، حتى يستقر نهائيًا ويصبح غير نشط إشعاعيًا.

    ويحدث الانحلال الإشعاعي بمعدلات مختلفة في العناصر المختلفة أو الأشكال المختلفة من نفس العنصر. ويقاس معدل الانحلال بالعمر النصفي، أي الفترة الزمنية التي يحتاجها نصف عدد الذرات في العينة لينحل. فالعمر النصفي للسيزيوم 137 مثلاً، وهو أحد أشكال السيزيوم النشطة إشعاعيًا، يبلغ حوالي 30 عامًا. ويعني ذلك أن حوالي ربع كمية السيزيوم 137 الأصلية سيتبقى بعد حوالي 60 عامًا. وبعد 30 عامًا أخرى سيتبقى حوالي ثمن الكمية فقط، وهكذا. ويبلغ العمر النصفي للرادون 222 حوالي 3,8 أيام. وتتراوح الأعمار النصفية بين أجزاء من الثانية وبلايين الأعوام.



    الإشعاع الكهرومغنطيسي

    يتكون الإشعاع الكهرومغنطيسي من الطاقة الكهربائية والمغنطيسية. فكل جسم مشحون كهربائيًا محاط بمجال كهربائي، وهو المنطقة التي تؤثر فيها لاقوة الكهربائية للجسم. وكل جسم مغنطيسي محاط أيضًا بمنطقة مشابهة تسمى المجال المغنطيسي. ويولد التيار الكهربائي، أو المجال الكهربائي المتغير، مجالاً مغنطيسيًا، كما يولد المجال المغنطيسي المتغير مجالاً كهربائيًا. ويعمل المجالان الكهربائي والمغنطيسي معًا لإنتاج الإشعاع الكهرومغنطيسي.

    ويتحرك الإشعاع الكهرومغنطيسي عبر الفراغ في شكل موجات، ولكنه ذو خصائص جسيمية أيضًا. وتطلق الذرات الإشعاع الكهرومغنطيسي في شكل حزمة دقيقة من الطاقة تسمى الفوتون. ومثل الجسيم، يشغل الفوتون مساحة محددة من الفراغ، ولكنه، مثل الموجات، ذو تردد وطول موجي يمكن قياسهما. والتردد هو عدد المرات التي تمر فيها الموجة في الثانية الواحدة عبر دورة واحدة. أما الطول الموجي فهو المسافة التي تقطعها لموجة في الزمن الذي تستغرقه للمرور عبر دورة واحدة. وتتفاوت طاقة فوتون للإشعاع الكهرومغنطيسي حسب التردد والطول الموجي، حيث ترتفع بارتفاع تردد الإشعاع وقصر طوله الموجي، وتنخفض بانخفاض التردد وطول الطول الموجي.

    وفي الفراغ تنتقل كل أنواع الإشعاع الكهرومغنطيسي بسرعة الضوء، أي 299,792 كيلومترًا في الثانية، ولكن الأنواع المختلفة من الإشعاع تختلف في التردد والطول الموجي، وتصنف حسب ترتيب يسمى الطيف الكهرومغنطيسي. والأنواع المختلفة للإشعاع الكهرومغنطيسي حسب ازدياد الطول الموجي هي: أشعة جاما والأشعة السينية والأشعةفوق البنفسجية والضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء والموجات الدقيقة والموجات الراديوية. وأعلى هذه الأنواع من حيث الطاقة هما أشعة جاما والأشعة السينية. أما الموجات الراديوية، في الطرف الآخر من الطيف، فهي أقلها طاقة.



    الإشعاع الجسيمي

    جسيمات ألفا. تتكون من بروتين ونيوترونين تعمل كلها جسيمًا واحدًا. وعندما تبث نواة ذرة مشعة جسيم ألفا تفقد بروتونين ونيوترونين. أشعة جاما. جسيمات من طاقة كهرومغنطيسية تسمى الفوتونات. تُطلق أشعة جاما عندما تكون النواة في حالة طاقة عالية بعد الانحلال الإشعاعي. وتنتقل أشعة جاما بسرعة الضوء.

    جسيمات بيتا. إلكترونات عالية السرعة تُطلق من نوي بعض العناصر المشعة. وقد تكون جسيممات بيتا سالبة أو موجبة.
    يتكون الإشعاع الجسيمي من البروتونات والنيوترونات والإلكترونات، وهي الجسيمات الدقيقة التي تمثل الكتل البنائية للذرة. ولكل نوع من أنواع الإشعاع الجسيمي كتلة وطاقة، ومعظمها تنتقل بسرعات عالية، ولكنها أقل من سرعة الضوء. وهناك نوع من أنواع الجسيمات يسمى النيوترينو، ذو كتلة غير قابلة للقياس، وينتقل بسرعة تعادل سرعة الضوء، أو أقل بقليل.

    وقد اكتشف العلماء أن البروتونات والنيوترونات والإلكترونات، التي نعتقد أنها جسيمات، تسلك أيضًا سلوك الموجات. فهذه الموجات، التي تسمى موجات المادة ذات طول موجي، وكلما ازدادت سرعة الجسم قل طوله الموجي. ويعني هذا أن الإشعاع الجسيمي، مثل الإشعاع الكهرومغنطيسي، يجمع بين خواص كل من الجسيمات والموجات. وهناك أربعة أنواع شائعة من الإشعاع الجسيمي هي: 1- جسيمات ألفا 2- جسيمات بيتا 3- الفوتونات 4- النيوترونات.


    جسيمات ألفا. يتكون جسيم ألفا من بروتونين وإلكترونين، ويشبه نواة ذرة الهيليوم. وهو يحمل شحنة كهربائية موجبة، وتساوي كتلته كتلة 7300 إلكترون. وتنطلق جسيمات ألفا عن نوى بعض الذرات النشطة إشعاعيًا، وتصبح معظمها في النهاية مكونة من إلكترونين فقط متحولة إلى ذرات هيليوم.


    جسيمات بيتا. هذه الجسيمات إلكترونات، وتنتج معظمها عندما تتعرض ذرة نشطة إشعاعيًا إلى تحول نووي. وفي العملية يتغير نيوترون في نواة الذرة إلى بروتون وينطلق جسيم بيتا.

    ومعظم جسيمات بيتا سالبة الشحنة، ولكن بعضها موجبة الشحنة، وتسمى البوزيترونات، حيث ينتج البوزيترون عندما يتحول بروتون إلى نيوترون. والبوزيترونات أحد أشكال المادة المضادة، وهي مادة تشبه المادة العادية، غير أن شحنتها معكوسة. وعندما يصطدم البوزيترون بإلكترون سالب الشحنة يدمر كل من الجسيمين الجسيم الآخر، وينتج عن ذلك فوتونان أو ثلاثة فوتونات من أشعة جاما.

    ويصاحب إشعاع بيتا جسيمان صغيران آخران هما النيوترينو والنيوترينو المضاد. فعندما تنتج النواة بوزيترونًا، تطلق أيضًا جسيم نيوترينو، والذي لا يحمل أي شحنة، وكتلته غير محددة، وعندما تولد النواة جسيم بيتا سالب الشحنة وتطلقها، تطلق معه أيضًا جسيم نيوترينو مضاد، وهو الشكل المضاد للنيوترينو.

    النيوترينو أحد عدة أنواع من الجسيمات تحت الذرية، ليس لها شحنة كهربائية، أو كتلة يمكن قياسها. وتسير النيوترينوات بسرعة الضوء تقريبًا. وهي تنتج عندما تتفتت نواة ذرة غير مستقرة أو جسيمات تحت ذرية. والنيوترينوات تنتمي إلى عائلة لبتون من الجسيمات، والتي تشمل الإلكترونات، والنوعين الأكثر ثقلاً المسميين الميونات والتاوات. انظر: لبتون. ويمكن تحويل النيوترينوات إلى لبتونات مشحونة، بصدمها مع نويات ذرية. وهناك نوع من النيوترينو يُسمَّى إلكترون ـ نيوترينو يمكن فقط تحويله إلى إلكترون.

    وتتحول نيوترينوات ميو وتاو، إلى ميونات وتاوات فقط، والنيوترينوات لها أضداد تسمى النيوترينوات المضادة. وهي أيضاً لاتحمل شحنة كهربائية ولها كتلة غير قابلة للقياس، ولكنها تختلف عن النيوترينوات في اتجاه دورانها.
    ولا تتداخل النيوترينوات مع المادة إلا من خلال شكل من أشكال القوة الكهرومغنطيسية يسمى التداخل الضعيف. ولأن هذه القوة تؤثر على مسافات متناهية القصر، فإن النيوترينوات يمكن أن تمر خلال المادة الصلبة مع فرصة قليلة للاصطدام. وكمثال فإن حزمة من النيوترينوات يمكن أن تمر كلية خلال الأرض بدون فقد ملحوظ في قوتها. وقدرة النيوترينوات على اختراق المادة تجعلها نافعة في دراسة الجسيمات النووية. وقد عرف علماء الفيزياء، الكثير عن تركيب النيوترونات والبروتونات بملاحظة التصادمات النادرة بين النيوترينوات والنويات الذرية. ويتم إنتاج النيوترينوات، بنبيطة تسمى معجل الجسيمات.

    وتولد بعض التفاعلات النووية، التي تحدث في أعماق الشمس النيوترينوات. وتوفر بعض هذه النيوترينوات الوسيلة المباشرة الوحيدة لدراسة ما بداخل الشمس. وإلى جانب ذلك وضع العلماء نظرية مفادها أن النيوترينوات تحمل كثيرًا من الطاقة المنطلقة من النجوم المتفجرة المسماة المستعرات فائقة التوهج.


    البروتونات والنيوترونات. يمكن إطلاقها أيضًا من بعض النوى النشطة إشعاعيًا. وتبلغ كتلة كل من البروتون أو النيوترون كتلة 1850 إلكترونًا تقريبًا، ولكن كتلة النيوترون أكبر قليلاً من كتلة البروتون. والإشعاع النيوتروني أكثر شيوعًا من الإشعاع البروتوني، الذي ينتج في الطبيعة نادرًا.




    المصدر : الموقع التعليمي للفيزياء
     
  4.   مشاركة رقم : 3    ‏2006-07-26
  5. مشتاق ياصنعاء

    مشتاق ياصنعاء مشرف سابق

    التسجيل :
    ‏2005-03-02
    المشاركات:
    22,338
    الإعجاب :
    766
    مكرر ....
    مع خطأ في التعديل ..
     
  6.   مشاركة رقم : 4    ‏2006-07-26
  7. بسيم الجناني

    بسيم الجناني مشرف سابق

    التسجيل :
    ‏2003-09-16
    المشاركات:
    10,620
    الإعجاب :
    0
    أخي مشتاق

    معلومات مفيدة ومعقدة شيئاً ما :)

    الف شكر على هذه المعلومات القيمة
     
  8.   مشاركة رقم : 5    ‏2006-07-29
  9. مشتاق ياصنعاء

    مشتاق ياصنعاء مشرف سابق

    التسجيل :
    ‏2005-03-02
    المشاركات:
    22,338
    الإعجاب :
    766
    شكرا لك انت يابسيم اليمن للمرور ..
    مع تحيات ال Radiation ..

    أو الإشعاع
    :)
     

مشاركة هذه الصفحة