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x光什么频率原创世界上第一张 X 光片是谁拍的? 电磁波的种类、产生和应用

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无线电波

无线电波是波长最长、频率最低的电磁波。它的波长大于 1 毫米,频率小于300GHz。我们的手机、电视、广播等都使用无线电进行通信。要发射无线电波,就需要有周期性变化的电流,这就需要我们之前说过的 LC 回路。

在一个电路中串联一个电容器 C 和一个电感 L,由于电容和电感的作用,电路中会产生周期性的电流,对电容器反复充电和放电。根据经典电动力学,此时就会产生变化的电磁场, 从而形成电磁波。在收音机、手机里都有这样的装置,只是还我们需要对信号进行调制。

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波长比无线电短的电磁波称为“光”,又可以分为紫外、可见和红外三个波段。

紫外线波长在 5 ~ 370 纳米之间,由于波长比较短,所以肉眼不可见。紫外线是德国物理学家里特发现的。1801 年,他在研究太阳光谱时,突然想要了解太阳光分解为七色光后,有没有其他看不见的光存在。

人们当时已知道,氯化银在加热或受到光照时会分解而析出银,析出的银由于颗粒很小而呈黑色。当时他手头正好有一瓶氯化银溶液,于是他用一张纸片蘸了少许氯化银溶液,并把纸片放在白光经棱镜色散后七色光的紫光的外侧。过了一会儿,他果然在纸片上观察到蘸有氯化银部分的纸片变黑了,这说明太阳光经棱镜色散后,在紫光的外侧还存在一种看不见的光线,里特把这种光线称为“紫外线”(UV)。

紫外线虽然肉眼不可见,但是对生命是具有重要意义的。紫外线可以杀菌, 因此医院里用紫外线灯为一些器材消毒。

同时,紫外线可以促进钙的吸收,太阳光里有紫外线,适当晒太阳对人的身体健康有好处。经常在矿井里工作的工人长期受不到阳光照射,每隔一段时间还需要使用人工的紫外线灯照射。丹麦的医生芬森对阳光治疗疾病问题很有研究, 传说他们家有一只猫,有次猫受伤了,就在阳光下趴着。当太阳移动了位置之后, 猫会重新找到阳光继续趴着。从此他就着迷于阳光对健康问题的研究,并获得了1903 年诺贝尔医学奖。

我们可以把红外线、可见光、紫外线都称作光。在这个波长频率范围内,LC 回路已经无能为力了,只有原子外层电子跃迁才能产生。比如我们常见的日光灯管,就是汞原子受到电子撞击而激发,当它从激发态回到基态时,就会发出紫外线。紫外线再撞击荧光粉,就会使荧光粉发出可见光。

当时人们还不能完全理解这个理论,因为这与传统电动力学的观点不同。不过现在人们已经认识到,在微观世界必须抛弃传统理论,而使用量子力学。

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X射线

X 射线最早是由伦琴发现的,所以也称为“伦琴射线”。伦琴不光发现了 X 射线,还拍摄了第一张X 照片,是给他老婆的手拍摄的。在这张照片中,手的骨头和手指上的戒指都清晰可见。

X 射线的波长比光还要短,能量更大。它是由于原子的内层电子跃迁产生的。目前X 射线的主要应用在安检和医疗上的透视。

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伽马射线

伽玛射线波长最短,频率最高,能量最大,穿透力最强。它是由于原子核跃迁产生的。就像原子的外层电子一样,原子核也具有能级。如果原子核从高能级回到基态,也会发出电磁波,因为这种能量非常巨大,所以形成的电磁波波长很短,于是,就形成了伽玛射线。

伽玛射线目前在医疗上用于杀死癌症细胞,在工业上主要用于金属探伤机。由于伽玛射线能够使基因变异,很多电影都以此为主题展开想象,比如《曼哈顿博士》《神奇四侠》《绿巨人》, 都是传说因为伽玛射线照射而具有神奇的能力。

但事实上,原子弹爆炸时,杀伤力之一就是伽玛射线。人在大剂量伽玛射线照射下必死无疑。

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