تويت
أسباب الإشعاع
تنحصر الإلكترونات داخل الذرة في مناطق تسمى مدارات الإلكترونات، تحيط بالنواة حسب طاقاتها، حيث تتحرك الإلكترونات ذات الطاقة الأقل في المدارات الداخلية، بينما تتحرك الإلكترونات ذات الطاقة الأعلى في المدارات الخارجية. وتنتظم البروتونات والنيوترونات في النواة أيضًا حسب مستويات طاقاتها في طبقات تسمى المدارات النووية. ولكل البروتونات والإلكترونات والنيوترونات التي تشغل مدارًا معينًا نفس كمية الطاقة تقريبًا.
وكما يبحث الماء دائمًا عن أدنى مستوى ممكن تبحث الإلكترونات أيضًا عن أدنى مستويات الطاقة. وعندما يتحول الإلكترون من مدار خارجي إلى مدار أقرب إلى النواة، يطلق حزمة من الطاقة تسمى الفوتون، والتي تهرب من الذرة. وتساوي طاقة الفوتون الفرق في طاقة الإلكترون عندما يقفز من المدار الأصلي إلى مدار جديد. وإذا كان الفرق في الطاقة صغيرًا تطلق الذرة الضوء المرئي أو الأشعة تحت الحمراء أو كليهما، ولكنها قد تنتج الأشعة السينية إذا كان الفرق كبيرًا.
وعندما يتحرك البروتون أو النيوترون من مدار نووي إلى آخر تطلق النواة إشعاع جاما. وتنتج معظم الذرات التي تطلق الإشعاع الجسيمي أثناء الانحلال الإشعاعي إشعاع جاما أيضًا، لأن بروتوناتها ونيوتروناتها تتحرك إلى مدارات جديدة. وينتج الإشعاع الصادر عن التفاعلات النووية أيضًا من البروتونات والنيوترونات والإلكترونات المتحركة إلى مدارات جديدة. ففي الانشطار النووي، على سبيل المثال، تتحرك الجسيمات إلى مدارات نوى جديدة، تتكون عندما تنشطر النواة إلى نواتين صغيرتين.
وينتج الإشعاع الكهرومغنطيسي أيضًا عندما يغير جسيم مشحون كهربائيًا اتجاهه أو سرعته أو كليهما. فالجسيم الذي يدخل مجالاً كهربائيًا أو مغنطيسيًا، على سبيل المثال، تنخفض سرعته ويتغير اتجاهه، ونتيجة لذلك يطلق الجسيم إشعاعًا. وتنتج الأشعة السينية حيثما كان هناك انخفاض مفاجئ في سرعة الإلكترونات، مثلما يحدث عند اصطدام الإلكترونات بالذرات الفلزية، لتوليد الأشعة السينية في ماكينة الأشعة السينية. وتنتج الإلكترونات الأشعة السينية أيضا عندما تمر قرب نواة كبيرة، حيث تنجذب الإلكترونات السالبة الشحنة نحو النواة الموجبة الشحنة، منتجة الأشعة السينية عندما تغير اتجاهاتها. وتسمى الأشعة السينية المنتجة بهذه الطريقة الإشعاع الكاسر.
تنحصر الإلكترونات داخل الذرة في مناطق تسمى مدارات الإلكترونات، تحيط بالنواة حسب طاقاتها، حيث تتحرك الإلكترونات ذات الطاقة الأقل في المدارات الداخلية، بينما تتحرك الإلكترونات ذات الطاقة الأعلى في المدارات الخارجية. وتنتظم البروتونات والنيوترونات في النواة أيضًا حسب مستويات طاقاتها في طبقات تسمى المدارات النووية. ولكل البروتونات والإلكترونات والنيوترونات التي تشغل مدارًا معينًا نفس كمية الطاقة تقريبًا.
وكما يبحث الماء دائمًا عن أدنى مستوى ممكن تبحث الإلكترونات أيضًا عن أدنى مستويات الطاقة. وعندما يتحول الإلكترون من مدار خارجي إلى مدار أقرب إلى النواة، يطلق حزمة من الطاقة تسمى الفوتون، والتي تهرب من الذرة. وتساوي طاقة الفوتون الفرق في طاقة الإلكترون عندما يقفز من المدار الأصلي إلى مدار جديد. وإذا كان الفرق في الطاقة صغيرًا تطلق الذرة الضوء المرئي أو الأشعة تحت الحمراء أو كليهما، ولكنها قد تنتج الأشعة السينية إذا كان الفرق كبيرًا.
وعندما يتحرك البروتون أو النيوترون من مدار نووي إلى آخر تطلق النواة إشعاع جاما. وتنتج معظم الذرات التي تطلق الإشعاع الجسيمي أثناء الانحلال الإشعاعي إشعاع جاما أيضًا، لأن بروتوناتها ونيوتروناتها تتحرك إلى مدارات جديدة. وينتج الإشعاع الصادر عن التفاعلات النووية أيضًا من البروتونات والنيوترونات والإلكترونات المتحركة إلى مدارات جديدة. ففي الانشطار النووي، على سبيل المثال، تتحرك الجسيمات إلى مدارات نوى جديدة، تتكون عندما تنشطر النواة إلى نواتين صغيرتين.
وينتج الإشعاع الكهرومغنطيسي أيضًا عندما يغير جسيم مشحون كهربائيًا اتجاهه أو سرعته أو كليهما. فالجسيم الذي يدخل مجالاً كهربائيًا أو مغنطيسيًا، على سبيل المثال، تنخفض سرعته ويتغير اتجاهه، ونتيجة لذلك يطلق الجسيم إشعاعًا. وتنتج الأشعة السينية حيثما كان هناك انخفاض مفاجئ في سرعة الإلكترونات، مثلما يحدث عند اصطدام الإلكترونات بالذرات الفلزية، لتوليد الأشعة السينية في ماكينة الأشعة السينية. وتنتج الإلكترونات الأشعة السينية أيضا عندما تمر قرب نواة كبيرة، حيث تنجذب الإلكترونات السالبة الشحنة نحو النواة الموجبة الشحنة، منتجة الأشعة السينية عندما تغير اتجاهاتها. وتسمى الأشعة السينية المنتجة بهذه الطريقة الإشعاع الكاسر.