взаимодействие рентгеновского излучения с атмосферой

Почему рентгеновские лучи задерживаются атмосферой, хотя они более энергичны, чем УФ или ИК?

Они, конечно, взаимодействуют с атмосферой, но я не могу понять, какое явление их останавливает.

Ответы (4)

На веб-сайте Chandra есть хорошее описание этого. подробности см. на http://chandra.harvard.edu/xray_astro/absorbment.html . Короче говоря, рентгеновские лучи обладают достаточной энергией для ионизации молекул в атмосфере, и они поглощаются в процессе.

При таком подходе рентгеновские лучи и выше должны иметь одинаковую проникающую способность, хотя мы знаем, что проникающая способность плавно меняется в зависимости от частоты. Комментарии?
В твердых телах рентгеновские лучи поглощаются несколькими механизмами, которые зависят от энергии рентгеновских лучей. Подробнее см. en.wikipedia.org/wiki/Mass_attenuation_coefficient .

Рентгеновские лучи имеют короткую длину волны. Представьте себе дорогу, покрытую шариками для пинг-понга. Попробуйте перекатить шарик, и он, скорее всего, будет прыгать туда-сюда среди шаров и, в конце концов, остановится, не долетев до другой стороны. Теперь попробуйте футбольный мяч. Они будут пересекаться почти все время. А теперь грузовик. Я сомневаюсь, что вы найдете ситуацию, когда они не пересекаются.

Точно так же атмосферу можно представить как дорогу с шариками (молекулами) для пинг-понга, а электромагнитные волны — это различные объекты, которые вы пытаетесь катить. Радиоволны имеют большую (1 метр и т. д.) длину волны. Этих никто не останавливает. Световые волны имеют гораздо меньшие длины волн (в мю  м ), но они все еще велики по сравнению с атомами (порядка 10 − 10  м ). Рентгеновские лучи достаточно малы, чтобы их препятствовали все, поэтому (к счастью) они не достигают коры и не поджаривают нас.

Интересное примечание: причина, по которой радиоволны широко распространены, — это та же причина, по которой их труднее использовать в астрономии, чем световые/рентгеновские лучи. Из-за своего размера они не дают точных показаний, если только мы не используем большие телескопы. Вспомните грузовик. Если муравей гипотетически бросает в вас грузовик, вы действительно не можете быть уверены, где находится муравей. Но если муравей бросает шарик или кунжутное семя (при условии, что вы поймаете семя и определите его скорость), вы сможете точно рассчитать траекторию и найти муравья, а затем раздавить его за то, что он бросал в вас предметы. Тот же принцип применяется при поиске радиоисточника.

Хорошо, я согласен с этим. Может быть, я не понимаю вот что: если я хочу остановить свет, мне просто нужно использовать стену из дерева; если я хочу остановить рентген, я должен использовать большую свинцовую стену; что я буду использовать, чтобы остановить радиоволны?
Ах. Здесь вы путаете импульс с длиной волны. К сожалению, в своей аналогии я выбрал снаряды, импульс которых прямо пропорционален их размеру, тогда как для электромагнитных волн п ∝ 1 λ . Здесь стена бесконечно велика. Заметим, что это зависит как от размера снаряда, так и от массы. Если хотите, замените мрамор чрезвычайно плотной свинцовой дробью; замените футбольный мяч ледяным, а грузовик замените огромным мячом для софтбола.
Суть в том, что эта аналогия заходит так далеко. То, что происходит на самом деле, исходит из квантовой механики. Свет является и частицей, и волной, и имеет квантовую волновую функцию. Эта волновая функция является функцией вероятности того, где может находиться световая «частица» (фотон), и имеет ту же длину волны, что и свет. Таким образом, он более растянут. Если такая расплывчатая волна попадает на какие-то атомы, то она одновременно проходит между промежутками между атомами, а также поглощается атомами (звучит странно, но это из-за квантовой механики). Так что есть вероятность, что он будет поглощен.
Тогда как рентгеновское излучение неизбежно поглощается, так как его длина волны меньше длины атома. Так что это не достаточно распространено, чтобы иметь выбор. Помимо этого, рентгеновские лучи имеют большую тенденцию поглощаться атомами, поскольку они являются ионизирующим излучением. Радиоволнам не хватает энергии, чтобы произвести изменения в атоме, поэтому они проходят. (Это также происходит из-за квантованной природы света. Посылка большого количества фотонов радиоволн — это не то же самое, что посылка рентгеновского фотона.)
Мне кажется, что вы описываете рассеяние Томпсона (также известное как рассеяние Рэлея), но это не основной компонент рассеяния рентгеновских лучей в атмосфере. См., например, adsabs.harvard.edu/full/1988A%26A...193..345F , где они рассчитали рассеяние Томпсона и обнаружили, что оно в 100 раз ниже, чем производство фотоэлектронов.
Мне нравится фраза "Если муравей гипотетически кинет в тебя грузовик".

Я думаю, что простое объяснение будет таким. Если рентгеновский фотон движется по траектории между молекулами воздуха (молекул на траектории нет/все молекулы находятся сбоку от траектории), то фотон не поглощается. Если фотон не находится на безмолекулярном пути и сталкивается с молекулой, он поглощается. На каждый квадратный дюйм земной поверхности приходится столб воздуха весом 14,7 фунта. Не существует «путей без молекул» от «верхних слоев атмосферы» до земли, когда, скажем, пучок рентгеновских лучей с поперечным сечением в 1 квадратный дюйм пытается пройти из космоса через 14,7 фунтов воздуха на землю, так все впитается. В больнице, когда вам сделают рентгеновский снимок, луч рентгеновского излучения с поперечным сечением в 1 кв. дюйм должен будет пройти всего около 10 граммов воздуха от источника до вашего тела. затем пропустите один фунт мышц, а затем еще несколько граммов воздуха, чтобы достичь пластины. Поглощается много фотонов, но в процентном отношении проходит гораздо больше, чем через 14,7 фунтов воздуха. Кости - другое дело - атомы настолько близко друг к другу, что даже через маленькую кость не существует безатомного пути (хотя это немного зависит от плотности кости).

После взаимодействия с веществом рентгеновские лучи обычно деградируют до менее энергичных форм ЭМ-излучения — ниже рентгеновского диапазона — в то время как менее энергичные фотоны имеют тенденцию поглощаться и переизлучаться в том же диапазоне, что и падающее излучение — как это происходит с фотонами. в диапазоне видимого света или ИК-диапазоне.

Тот факт, что атмосфера Земли очень велика [эквивалентно бетонной стене толщиной 5 метров (16 футов)!» Согласно " https://chandra.harvard.edu/xray_astro/absorbment.html " ] это то, что делает его очень эффективным для блокировки рентгеновских лучей.

Фотоны с длинными длинами волн имеют тенденцию «вести себя» больше как «волны» [отскакивают, отражают, рассеивают и т. д.], а фотоны с короткими длинами волн больше похожи на «частицы» [либо они «поглощаются», либо просто проходят сквозь них — волновая природа более замаскирован] и волны имеют тенденцию распространяться на большие расстояния, чем частицы, вообще говоря.

взаимодействие рентгеновского излучения с атмосферой
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v