和r射线的基本概念

[2019-03-16]

1:射线强度(strength)
射线看不见、摸不着,许多我们觉得似乎明白的东西,其实并不很懂。下面两篇短文,是笔者对和r射线基本概念(Idea)的探索。如有不当,请指正。1、理论上的强度(strength)单位(unit)时间、垂直通过(tōng guò)单位(unit)面积所有波长≤10Å的光子能量之和,是射线强度的准确含义。它的单位(unit)应为Jm-2S-1(焦耳/平方米.秒)。但这一概念仅适用于我们理解,是理论上的。因为射线看不见、摸不着,它不与物质作用,不引起效应,人们怎么察觉和计量它们呢况且任何效应都有几率,有的可能(maybe)直接透过,不参与作用,又怎么知道"所有光子能量之和"呢?这是目前没有办法用计量手段确定的。2、实用强度我们在讨论或γ射线衰减(attenuation)时,常常把空气的衰减忽略不计,然而实际使用的计量方法,却恰恰是用和r射线对空气的电离效果,或说空气对射线的衰减,来表示的、来计量的。单位(unit)时间的照射量叫照射量率,它是射线强度的基本、且实用的表示科技名词,所谓 "空气比释动能率"、"空气吸收剂量率";都是根据照射量率推算出来的。我们知道空气对射线的吸收(衰减)很微弱,所以用照射量率表示的实用强度,只是相对地、十分间接地表示了理论上的强度。这是无可奈何的事情。
2:射线能量1、射线能量的实际含义射线能量是指射束(粒子流)中单个粒子的动能。和γ射线的能量,实际是指单个光子的动能。对有静止质量的粒子,我们熟悉的计算动能的公式如下:&ePHOTOSHOPilon;=(1/2).m.v2 
  (1)式中:&ePHOTOSHOPilon;一粒子能量;m一粒子质量;v一粒子速度。光子没有静止质量,那么它有动能么?光子有能量,这是不可否认的,不然"光能"、"热量"这些名词怎么会出现呢?这就需要量子力学的知识(zhī shí)了。2、光子能量的计算普朗克常量h的出现,标志着量子力学的开端。物理学家德布罗意根据光的波粒二象性,用普朗克常量,把光子能量和其波动频率(frequency)联系起来,计算光子能量:ε=hγ 
  (2)式中:&ePHOTOSHOPilon;一光子能量,单位(unit)焦耳(J);h一普朗克常量,h=6.625610-34焦耳.秒(J.S);γ一光子波动频率(frequency),单位秒-1(S-1)。射线光子频率γ≥31017Hz
由公式
  (2)可知:和r射线光子能量&ePHOTOSHOPilon;≥210-16J。德布罗意发现的公式
  (2)不仅适合光子,同时也适合电子、质子等微观粒子。3、 射线能量的常用单位(unit)能量的法定单位是焦耳(J),但用它来表示光子能量,是太大了,用起来不方便,于是出现了"电子伏特"(eV)这一常用单位。一个电子伏特表示一个电子在一伏特电压下获得的能量(动能)。1eV=1.602210-19库伦1伏=1.602210-19焦耳电子伏特的派生单位为"千电子伏特"(KeV)、"兆电子伏特"(MeV)。1KeV=1.602210-16焦耳4、 光子能量和波长的关系式经过推导,如果明确光子能量&ePHOTOSHOPilon;的单位用KeV表示,它的波长λ的单位用Å;则ε=12.4/λ 
  (3)5、为什么用光子能量表示射线能量?射线光子和物质粒子(限制在物质原子中的粒子,此处主要指原子的核外电子)作用时,往往是"一对一"的,如光电效应或康普顿效应,就是一个入射光子和一个物质原子轨道电子的作用。至于能否产生上述效应,不决定于光子的数量,而决定于单个光子能量是否大于某层电子(与核的)结合能。当单个光子能量小于该电子结合能时,它不足以使轨道电子脱离原子束缚,不会产生光电效应的电光子或康普顿效应的反冲电子,即不会产生这两个效应,不能使物质电离。此时,射线强度(strength)再大,与该电子碰撞的光子数再多,也不会产生上述效应。这类似炮弹打装甲车,单个炮弹动能不够,火力(firepower)再密集,仍然没有办法穿甲。

留言评论
在线客服