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文章作者:管理一号 | 2019-08-05
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来自世界射线的一些高能粒子进上天球大年夜气层时,其活动速度能超出光在空气中的速度,可以或许宣布切连科夫辐射。

不论电磁辐射的波长为若干,从物理学的视点看,它们都是光,即电磁波,包含γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波等。个中的可见光是我们最懂得的光,我们所熟知的彩虹就包含了一切色彩的可见光。

其他都是一些弗成见光,但我们有时可以或许体验到它们。比方,在一个暖和的夏季,我们的身材可以或许感遭到太阳的红外线带来的热量。而一些光只需我们接收到满足的剂量才干体验到,比方在海滩上经久晒太阳招致的紫外线灼伤,或许来自放射性物质的伽马辐射带来的有害影响。

活着界中,固然大年夜部分的光来自亿万颗相对安静的恒星,或许来自世界大年夜爆炸后留下的余热(世界微波布景辐射),但世界中也充斥了很多很特其他光。下面,我们罗列个中三个特其他光并对其停止分析。

高速改变发生发火的光

根据电动力学相干的实际,电子等带电粒子只需停止加快活动,就会发生发火电磁辐射。一个广播电台的发射天线,能经过敏捷修改的电流,或许说是在天线内往复摇摆的电子发送旌旗灯号,就是使电子做加快活动,就会发生发火一种电磁辐射——无线电波,毕竟让你的轿车音响接收到电台广播。

要想发生发火异常强的电磁辐射,往复摇摆其实不是一种很有效的加快活动,由于这会很快消费掉落很多的能量。所以,为了进步效力,你可以或许把天线曲折成一个环形,然后用可发生发火超强磁场的装配让这些电子在磁场的加快后果下,以靠近光速的速度绕着天线停止改变。

新天线中电子沿着一个环形门路赓续改变下去,它们的速度偏向不时辰刻都在发生发火着修改,而速度的偏向发生发火修改也归于加快活动,所以根据电动力学,这些改变的电子依然可以或许宣布电磁辐射。但由于发生发火的电磁辐射很强,这个天线里的电子不再像曾经那样发生发火无线电波,而是能量更高的紫外线和X射线。

我们都知道,广播天线发生发火的无线电波是朝着五湖四海辐射出去的,但这个新天线里每个电子发生发火的辐射不是朝着五湖四海,而是沿着活动的切线偏向集中辐射出去的,如许,每个发生发火辐射的电子看起来像是一辆快速转弯的轿车的前灯。

 

 

这类电磁辐射开端是在同步加快器(一种环形的粒子加快器)中不雅测到的,因此它被称为同步加快器辐射或同步辐射。经久以来,物理学家异常不爱好同步辐射,由于它会消费了加快器的能量,但随后发明,同步辐射很好控制,可以或许用来算作一种光源来结束其他的迷信实验。所以,如今很多加快器都装有应用同步辐射停止实验的设备。

同步辐射也能够或许活着界中天然构成,只需某个本地电子碰到了强磁场,就无机会发生发火同步辐射。人类在太空中第一次检测到的同步辐射,是M87星系喷宣布来的一个长达5000光年的喷流发生发火的。脉冲星四周的星云也会发生发火同步辐射,由于脉冲星会发生发火强磁场,而星云里又有很多电子。

在介质中超出光

我们都知道,光在真空中的速度是世界中最快的速度,任何物质和信息的活动和传播速度都不克不及超出此速度。但当光穿过水、空气等透明的介质时,光速会大年夜为减慢。例如,光在水中的传播速度仅约为在真空中的速度的四分之三。由于光在介质中是如此的“步履踉跄”,那么其他一些粒子,比方电子、质子等,就无机会在介质中活动得比光还快。

假设一个物体在介质中的活动速度快于音速,比方一架超音速战斗机高速飞翔时,那么它会发生发火一种被称为“音爆”的巨大年夜响声,这是由于由物体活动前方发生发火的音波没法及时分开物体,因此被“聚积”了起来,构成了一种声响的圆锥形冲击波,并向四周分散。另外,当快艇的速度超出水波速度时,也会在水面上发生发火很大年夜的弓形冲击波,并在水面上分散。与之类似的是,一个带电粒子(比方电子)比光更快地经过一个介质时,也会发生发火一种由光子构成的圆锥形冲击波,并向四周辐射出去,并且带电粒子活动的速度越快,发生发火的辐射就越强。

这类辐射开端是1934年由苏联物理学家切连科夫发明的,因此被称为“切连科夫辐射”。切连科夫辐射平日涌如今核反响堆和高能物理实验设备中,带电粒子高速穿过这些设备中的水池时,就会发生发火这类辐射。可见光波段部分的切连科夫辐射看起来呈亮蓝色,但实际上,切连科夫辐射发生发火的大年夜部分光线实际上是肉眼看不见的紫外线,并且只需带电粒子活动速度极快时,才会使可见光波段变得明显而得见。

在很多物理实验中,检测切连科夫辐射是一种检测高能粒子的重要办法之一。另外,来自世界射线和伽马射线暴的一些高能粒子进上天球大年夜气层时,其活动速度能超出光在空气中的速度,可以或许宣布切连科夫辐射。经过检测它们所宣布的切连科夫辐射,物理学家可以或许懂得有关世界射线和伽马射线暴的相干信息。

来自急刹车的光

终究我们要简介的特其他光叫做轫致辐射,又称刹车辐射或制动辐射,是带电粒子遭到其他电荷影响,在活动过程当中发生发火加速时发生发火的一种辐射。

轫致辐射最罕见的例子是电子碰到原子核时发生发火的。详细地说,当电子快速移动时,有时它会近间隔接近原子核,电子的能量越高,那么它就有更多的机会接近原子核。假设温度满足高,电子就不会被捕获并与原子核构成原子。相反,电子只会感到到一个时间短的相互吸引的力,稍微地被拉动,招致它在活动过程当中发生发火偏转并加速,而速度发生发火修改就是加快活动,根据电动力学,电子必定会宣布电磁辐射。

 

这只能发生发火在高能情况中,因此,韧致辐射在平日情况下是以X射线的情势出现的。在医学和工业中,我们就常常应用这个道理来发生发火X射线的。而活着界中,有一个特其他情况异常合适制造韧致辐射,那就是世界中的庞然大年夜物——星系团

星系团是由数百到数千个星系构成的构造,它们平日都集合在有着数百万光年的范围内。星系团中,星系之间还有着炽热的但极其淡薄的等离子体,它们被称为星系团内介质。关于一个星系团来讲,星系团内介质的总质量可达可见星系总质量的3~5倍。这些介质含有很多电子和原子核,电子近间隔遭受原子核的任务会常常演出,所以它们会发生发火很多的韧致辐射。当我们用X射线千里镜不雅察这些星系团时,我们就可以看到巨大年夜且通亮的X射线辐射团。


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