Ультрафиолетовое излучение

К диапазону ультрафиолетового излучения относится излучение с длинами волн в диапазоне 10 нм < λ < 380 нм. Главным источником его является Солнце. Именно ультрафиолетовое излучение приводит к появлению загара на коже. Человеческим зрением ультрафиолетовое излучение не воспринимается.

В небольших дозах ультрафиолетовое излучение полезно для человека: оно повышает иммунитет, улучшает обмен веществ, имеет целый ряд других целебных свойств и поэтому применяется в физиотерапии.

Ультрафиолетовое излучение обладает бактерицидными свойствами. Поэтому в больницах и клиниках для дезинфекции операционных в них включаются специальные ультрафиолетовые лампы.

Очень опасным является воздействие УФ излучения на сетчатку глаза – при больших дозах можно получить ожог сетчатки. Поэтому для защиты глаз (например, высоко в горах, где интенсивность ультрафиолетового излучения очень велика) нужно надевать темные очки, стекла которых поглощают ультрафиолет.

Рентгеновское излучение

К диапазону рентгеновского излучения относится излучение с длинами волн в диапазоне 5 пм < λ < 10 нм. Рентгеновские лучи возникают при торможении сильно ускоренных заряженных частиц (тормозное излучение), либо при высокоэнергетических переходах в электронных оболочках атомов или молекул. Оба эффекта используются в рентгеновских трубках. Основными конструктивными элементами таких трубок являются металлические катод и анод (ранее называвшийся также антикатодом). В рентгеновских трубках электроны, испускаемые катодом, ускоряются под действием разности электрических потенциалов между анодом и катодом (при этом рентгеновские лучи не испускаются, так как ускорение слишком мало) и ударяются об анод, где происходит их резкое торможение. При этом за счёт тормозного излучения происходит генерация излучения рентгеновского диапазона, и одновременно выбиваются электроны из внутренних электронных оболочек атомов анода. Пустые места в оболочках занимаются другими электронами атома. При этом испускается рентгеновское излучение с характерным для материала анода спектром энергий (характеристическое излучение), частоты которого определяются законом Мозли: где Z – атомный номер элемента анода, А и В - константы для определённого значения главного квантового числа n электронной оболочки. В настоящее время аноды изготавливаются главным образом из керамики, причём та их часть, куда ударяют электроны, - из молибдена или меди.

В процессе ускорения-торможения лишь около 1% кинетической энергии электрона идёт на рентгеновское излучение, 99% энергии превращается в тепло.

Рентгеновское излучение можно получать также и на ускорителях заряженных частиц. Так называемое синхротронное излучение возникает при отклонении пучка частиц в магнитном поле, результате чего они испытывают ускорение в направлении, перпендикулярном их движению. Синхротронное излучение имеет сплошной спектр с верхней границей. При соответствующим образом выбранных параметрах (величина магнитного поля и энергия частиц) в спектре синхротронного излучения можно получить и рентгеновские лучи.

Рентгеновское излучение легко проникает сквозь мягкие ткани человеческого тела, но поглощается кальцием, входящим в состав костей. Это дает возможность делать хорошо известные всем рентгеновские снимки (рентгенограммы).

В аэропортах устанавливаются рентгенотелевизионные интроскопы – приборы, которые просвечивают рентгеновскими лучами ручную кладь и багаж пассажиров.

Длина волны рентгеновского излучения сравнима с размерами атомов и межатомных расстояний в кристаллах. Поэтому кристаллы являются естественными дифракционными решетками для рентгеновских лучей. Наблюдая дифракционные картины, получаемые при прохождении рентгеновских лучей сквозь различные кристаллы, можно изучать порядок расположения атомов в кристаллических решетках и сложных молекулах.

Так, именно с помощью рентгеноструктурного анализа было определено устройство ряда сложных органических молекул - например, ДНК и гемоглобина.

В больших дозах рентгеновское излучение опасно для человека – оно может вызвать раковые заболевания и лучевую болезнь.

Гамма-излучение

К диапазону гамма-излучения относится излучение с длинами волн в диапазоне менее 5 пм (λ < 5 пм). Это излучение наиболее высокой энергии. Его проникающая способность намного выше, чем у рентгеновских лучей.

Гамма-излучение возникает при переходах атомных ядер из одного состояния в другое, а также при некоторых ядерных реакциях.

Источниками гамма-лучей могут быть заряженные частицы, движущиеся со скоростями, близкими к скорости света (так называемое синхронное излучение).

В больших дозах гамма-излучение очень опасно для человека: оно вызывает лучевую болезнь и онкологические заболевания. Но в малых дозах оно может подавлять рост раковых опухолей и поэтому применяется в лучевой терапии.

Бактерицидное действие гамма-излучения используется в сельском хозяйстве (гамма-стерилизация сельхозпродукции перед длительным хранением), в пищевой промышленности (консервирование продуктов), а также в медицине (стерилизация материалов).