Цацрага гэдэг нь цахилгаан соронзон долгион ашиглан энерги дамжуулах физик процесс юм. Цацрагийн урвуу үйл явцыг шингээлт гэж нэрлэдэг. Энэ асуудлыг илүү нарийвчлан авч үзье, мөн өдөр тутмын амьдрал, байгальд цацрагийн жишээг өгье.
Цацраг үүсэх физик
Аливаа бие нь эерэг цэнэгтэй цөмүүдээс бүрддэг атомууд болон цөмийн эргэн тойронд электрон бүрхүүл үүсгэж сөрөг цэнэгтэй электронуудаас бүрддэг. Атомууд нь өөр өөр энергийн төлөвт байхаар зохион байгуулагдсан байдаг, өөрөөр хэлбэл тэд өндөр ба бага энергитэй байж болно. Атом хамгийн бага энергитэй бол түүнийг үндсэн төлөв гэж нэрлэдэг бөгөөд атомын бусад энергийн төлөвийг өдөөгдсөн гэж нэрлэдэг.
Атомын янз бүрийн энергийн төлөв байдаг нь түүний электронууд тодорхой энергийн түвшинд байрлаж чаддагтай холбоотой. Электрон дээд түвшнээс доод түвшинд шилжих үед атом энерги алдаж, түүнийг хүрээлэн буй орон зайд фотон буюу зөөгч бөөмс хэлбэрээр цацруулдаг.цахилгаан соронзон долгион. Эсрэгээр электрон доод түвшнээс дээд түвшинд шилжихэд фотон шингээлт дагалддаг.
Атомын электроныг илүү өндөр энергийн түвшинд шилжүүлэх хэд хэдэн арга байдаг бөгөөд үүнд энерги дамжуулалт ордог. Энэ нь гаднах цахилгаан соронзон цацрагийн атомын нөлөөлөл, түүнд энергийг механик эсвэл цахилгаанаар шилжүүлэх аль аль нь байж болно. Нэмж дурдахад атомууд химийн урвалаар энерги хүлээн аваад дараа нь ялгаруулж чаддаг.
Цахилгаан соронзон спектр
Физик дэх цацрагийн жишээнүүд рүү шилжихийн өмнө атом бүр тодорхой хэмжээний энерги ялгаруулдаг гэдгийг анхаарах хэрэгтэй. Энэ нь атомд электрон байж болох төлөвүүд дур зоргоороо биш, харин хатуу тодорхойлогдсон байдагтай холбоотой юм. Үүний дагуу эдгээр төлөв хоорондын шилжилт нь тодорхой хэмжээний энерги ялгаруулж дагалддаг.
Атом дахь электрон шилжилтийн үр дүнд үүссэн фотонууд нь хэлбэлзлийн давтамжтай шууд пропорциональ, долгионы урттай урвуу пропорциональ энергитэй байдаг нь атомын физикээс мэдэгдэж байна (фотон нь цахилгаан соронзон долгион юм. тархалтын хурд, урт, давтамжаар). Бодисын атом нь зөвхөн тодорхой хэмжээний энерги ялгаруулж чаддаг тул энэ нь ялгарах фотонуудын долгионы урт нь мөн тодорхой гэсэн үг юм. Эдгээр бүх уртын багцыг цахилгаан соронзон спектр гэж нэрлэдэг.
Хэрэв фотоны долгионы урт390 нм-ээс 750 нм-ийн хооронд оршдог, дараа нь тэд үзэгдэх гэрлийн тухай ярьдаг, учир нь хүн үүнийг өөрийн нүдээр харж чаддаг, хэрэв долгионы урт нь 390 нм-ээс бага бол ийм цахилгаан соронзон долгион нь өндөр энергитэй бөгөөд хэт ягаан туяа, рентген гэж нэрлэгддэг. эсвэл гамма цацраг. 750 нм-ээс дээш урттай бол жижиг фотоны энерги нь онцлог бөгөөд тэдгээрийг хэт улаан туяа, микро эсвэл радио цацраг гэж нэрлэдэг.
Биеийн дулааны цацраг
Үнэмлэхүй тэгээс өөр температуртай аливаа бие нь энерги ялгаруулдаг бөгөөд энэ тохиолдолд бид дулааны эсвэл дулааны цацрагийн тухай ярьдаг. Энэ тохиолдолд температур нь дулааны цацрагийн цахилгаан соронзон спектр болон биеэс ялгарах энергийн хэмжээг хоёуланг нь тодорхойлдог. Температур өндөр байх тусам бие нь хүрээлэн буй орон зайд илүү их энерги цацаж, түүний цахилгаан соронзон спектр нь өндөр давтамжийн бүс рүү шилждэг. Дулааны цацрагийн үйл явцыг Стефан-Больцманн, Планк, Виений хуулиар тодорхойлсон.
Өдөр тутмын амьдрал дахь цацрагийн жишээ
Дээр дурдсанчлан ямар ч бие махбодь цахилгаан соронзон долгион хэлбэрээр энерги ялгаруулдаг боловч бидний эргэн тойрон дахь биетүүдийн температур ихэвчлэн хэт бага байдаг тул энэ үйл явцыг энгийн нүдээр харж чадахгүй. хүний нүдэнд үл үзэгдэх нам давтамжид оршдог.
Үзэгдэх хүрээн дэх цацрагийн тод жишээ бол цахилгаан улайсдаг чийдэн юм. Спираль хэлбэрээр дамжих цахилгаан гүйдэл нь вольфрамын судлыг 3000 К хүртэл халаана. Ийм өндөр температур нь утаснаас цахилгаан соронзон долгионыг хамгийн их ялгаруулахад хүргэдэг.харагдах спектрийн урт долгионы хэсэгт багтдаг.
Гэрийн цацрагийн өөр нэг жишээ бол хүний нүдэнд үл үзэгдэх богино долгионыг ялгаруулдаг бичил долгионы зуух юм. Эдгээр долгион нь ус агуулсан биетүүдэд шингэж, улмаар тэдний кинетик энерги, улмаар температурыг нэмэгдүүлдэг.
Эцэст нь хэт улаан туяаны цацрагийн өдөр тутмын амьдрал дахь цацрагийн жишээ бол радиаторын радиатор юм. Бид түүний цацрагийг хардаггүй ч дулааныг нь мэдэрдэг.
Байгалийн гэрэлтдэг объект
Байгалийн цацрагийн хамгийн тод жишээ бол манай од болох Нар юм. Нарны гадаргуу дээрх температур 6000 К орчим байдаг тул түүний хамгийн их цацраг нь 475 нм долгионы уртад унадаг, өөрөөр хэлбэл харагдах спектрийн дотор оршдог.
Нар эргэн тойрон дахь гаригууд болон тэдгээрийн дагуулуудыг дулаацуулж, тэдгээр нь мөн гэрэлтэж эхэлдэг. Энд туссан гэрэл ба дулааны цацрагийг ялгах шаардлагатай. Тэгэхээр манай дэлхий яг нарны туссан гэрлийн нөлөөгөөр сансраас цэнхэр бөмбөлөг хэлбэртэй харагдаж байна. Хэрэв бид гарагийн дулааны цацрагийн тухай ярих юм бол энэ нь бас тохиолддог боловч богино долгионы спектрийн бүсэд оршдог (ойролцоогоор 10 микрон).
Туссан гэрлээс гадна царцаатай холбоотой байгаль дээрх цацрагийн өөр нэг жишээг өгөх нь сонирхолтой юм. Тэднээс ялгарах харагдах гэрэл нь дулааны цацрагтай ямар ч холбоогүй бөгөөд агаар мандлын хүчилтөрөгч ба люциферин (шавжны эсэд агуулагдах бодис) хоёрын химийн урвалын үр дүн юм. Энэ үзэгдэл ньбиолюминесценцийн нэр.
