Góc tới của sóng là góc giữa đường vuông góc với mặt phân cách giữa hai môi trường tại điểm tới và chùm tia tới. Góc phản xạ sóng là góc giữa tia phản xạ và phương vuông góc với bề mặt phản xạ.
2. Xây dựng định luật phản xạ ánh sáng và chứng minh định luật đó bằng nguyên lý Huygens.
Góc tới bằng góc phản xạ. Tia tới, tia phản xạ và đường vuông góc tái hiện tại điểm tới của bề mặt phản xạ nằm trong cùng một mặt phẳng.Một sóng tới ở một góc sẽ chạm tới các điểm khác nhau của bề mặt ở những thời điểm khác nhau. Khi sóng đạt đến một điểm nhất định thì điểm đó trở thành nguồn của sóng thứ cấp. Mặt sóng phản xạ là một bề mặt phẳng tiếp tuyến với mặt trước hình cầu của sóng thứ cấp.
3. Nguyên lý nghịch đảo tia là gì?
Nếu bạn gửi một tia tới dọc theo đường đi của tia phản xạ, nó sẽ bị phản xạ theo hướng của tia tới.4. Sử dụng nguyên lý Huygens, giải thích sự phản xạ của mặt sóng cầu từ một bề mặt phẳng.
Bề mặt bao của sóng cầu có dạng hình cầu. Mặt trước của sóng phản xạ từ gương phẳng có dạng hình cầu, giống như mặt trước của sóng tới.5. Hình ảnh nào được gọi là ảo ảnh? Giải thích cách tạo ảnh từ một nguồn điểm và một vật có kích thước hữu hạn trong gương, cũng như nguồn điểm trong gương nhỏ.
Ảnh ảo là ảnh của một vật xuất hiện khi phần mở rộng của một chùm tia phân kì cắt nhau. Nó được chế tạo trong một gương phẳng tại một điểm đối xứng so với gương, ngay cả khi gương có kích thước hữu hạn và ảnh chỉ có thể quan sát được trong một diện tích hữu hạn. Mặt sóng của nguồn điểm có dạng hình cầu và bề mặt bao của sóng thứ cấp cũng có dạng hình cầu. Mặt trước của sóng phản xạ, giống như sóng tới, là một hình cầu. Tâm của sóng cầu phản xạ nằm phía sau gương và được coi là ảnh ảo của nguồn.
Cho một tia A rơi vào một hệ quang học lý tưởng nào đó và một tia B tương ứng phát ra từ nó. Nếu chúng ta gửi một tia tới mới tới B, thì chúng ta thu được một tia mới rời khỏi hệ thống, đi về phía A.
Định luật truyền thẳng của ánh sáng
Trong môi trường đồng nhất, ánh sáng truyền theo đường thẳng.
Chúng ta cảm nhận được một nguồn sáng hoặc một vật thể mà ánh sáng phản xạ rơi xuống dọc theo sự tiếp nối của các tia đi vào mắt. Định luật này giải thích sự hình thành bóng hình học và nhiếp ảnh bằng máy ảnh pinhole (máy ảnh không ống kính có một lỗ nhỏ).
Định luật phản xạ
1. Chùm tia tới vuông góc với mặt phân cách của hai môi trường tại điểm tới và chùm tia phản xạ nằm trong cùng một mặt phẳng. Việc hai trong số các đường thẳng được liệt kê nằm trong cùng một mặt phẳng không phải là một định luật, vì hai đường thẳng giao nhau bất kỳ đều thỏa mãn vị trí hình học này. Nội dung vật lý của định luật là tìm đường thẳng thứ ba và cùng một mặt phẳng. Do đó, góc tới và góc phản xạ nằm trong mặt phẳng tới.
2. Góc tới bằng góc phản xạ (bằng cách thay đổi tùy ý góc tới, ta thu được sự thay đổi tương tự về góc phản xạ): Tôi = j
Có sự phản xạ gương và khuếch tán. Phản xạ gương là sự phản xạ trong đó chùm tia sáng song song tới trên bề mặt vẫn song song (Hình 2). Phản xạ khuếch tán là sự phản xạ trong đó chùm tia tới song song bị tán xạ
Định luật khúc xạ
1. Tia tới vuông góc với mặt phân cách của hai môi trường tại điểm tới và tia khúc xạ nằm trong cùng một mặt phẳng (tương tự như định luật phản xạ thứ nhất, ý nghĩa của định luật này là tia thứ ba trong đường thẳng nêu trên) các đường thẳng rơi vào mặt phẳng, vị trí của chúng được xác định bởi hai đường thẳng đầu tiên. Đây là mặt phẳng tới).
2. Tỷ số giữa sin của góc tới và sin của góc khúc xạ là một giá trị không đổi đối với một cặp môi trường cho trước (nghĩa là nó không thay đổi khi góc tới và góc khúc xạ thay đổi tùy ý). góc khúc xạ thay đổi). Hằng số này được gọi là chiết suất ( N 21) môi trường thứ hai so với môi trường thứ nhất:
Ống kính- một hệ thống gồm hai bề mặt khúc xạ, thường là hình cầu, phân định một vật thể trong suốt. Thông thường ống kính được làm bằng thủy tinh.
Thấu kính hội tụ và phân kỳ:
Thấu kính là một vật trong suốt được giới hạn bởi hai mặt cầu. Nếu độ dày của thấu kính nhỏ so với bán kính cong của các bề mặt hình cầu thì thấu kính được gọi là mỏng.
Thấu kính là một phần của hầu hết các dụng cụ quang học. Thấu kính hội tụ hoặc phân kỳ. Thấu kính hội tụ ở giữa dày hơn ở rìa, ngược lại, thấu kính phân kỳ mỏng hơn ở phần giữa
Với một chiếc máy ảnhđược gọi là thiết bị chụp ảnh - thiết bị đầu tiên trong số quá trình thu được hình ảnh bằng phương pháp chụp ảnh.
Các bộ phận chính của máy ảnh:
1) phim chụp ảnh;
2) cơ thể;
3) màn trập;
4) thấu kính;
5) cơ hoành.
Bình thường Thiết bị máy ảnh kỹ thuật số SLRánh sáng đi qua ống kính sau đó đi đến khẩu độ, nơi điều chỉnh lượng ánh sáng sau đó ánh sáng tới. gương trong máy ảnh SLR kỹ thuật số, được phản xạ và đi qua lăng kính để chuyển hướng nó đến kính ngắm. Màn hình hiển thị thông tin bổ sung thêm thông tin về khung và độ phơi sáng cho hình ảnh.
Tại thời điểm chụp ảnh, gương của thiết bị máy ảnh (số 6 trong ảnh) nhô lên và màn trập máy ảnh sẽ mở ra. Tại thời điểm này, ánh sáng chiếu trực tiếp vào ma trận máy ảnh và khung hình lộ ra - quá trình chụp ảnh diễn ra. Sau đó, màn trập đóng lại, gương hạ xuống và máy ảnh sẵn sàng cho lần chụp tiếp theo. Cần phải hiểu rằng toàn bộ quá trình phức tạp bên trong này diễn ra trong tích tắc. Đó là những gì nó là Thiết bị máy ảnh kỹ thuật số SLR.
Ánh sáng đi qua lỗ, được thu nhỏ và chạm vào phần tử cảm quang bên trong thiết bị máy ảnh. Có thể là máy ảnh phim hoặc máy ảnh SLR kỹ thuật số.
Mắt người là một hệ thống quang học phức tạp bao gồm giác mạc, tiền phòng, thấu kính và thể thủy tinh. Công suất khúc xạ của mắt phụ thuộc vào bán kính cong của mặt trước giác mạc, mặt trước và mặt sau của thủy tinh thể, khoảng cách giữa chúng và các chỉ số khúc xạ của giác mạc, thủy tinh thể, thủy dịch và thể thủy tinh. Công suất quang học của bề mặt sau giác mạc không được tính đến, vì chiết suất của mô giác mạc và độ ẩm của tiền phòng là như nhau.
Gần đúng, chúng ta có thể nói rằng các bề mặt khúc xạ của mắt có dạng hình cầu và trục quang của chúng trùng nhau, tức là mắt là một hệ tâm. Trên thực tế, hệ thống quang học của mắt có rất nhiều sai sót. Như vậy, giác mạc chỉ có hình cầu ở vùng trung tâm, chiết suất của các lớp bên ngoài của thấu kính nhỏ hơn các lớp bên trong và mức độ khúc xạ của các tia trong hai mặt phẳng vuông góc với nhau là không bằng nhau. Ngoài ra, đặc điểm quang học ở các mắt khác nhau khác nhau đáng kể và rất khó xác định. Tất cả điều này làm phức tạp việc tính toán các hằng số quang học của mắt.
Chỗ ở của mắt- sự thay đổi độ khúc xạ của mắt, đảm bảo khả năng nhìn rõ các vật ở các khoảng cách khác nhau. Cơ chế sinh lý của điều tiết là khi các sợi của cơ mi của mắt, được chi phối bởi các dây thần kinh vận nhãn và giao cảm, co lại, vành mi, qua đó thấu kính được gắn vào thể mi, sẽ giãn ra. Đồng thời, độ căng của túi đựng ống kính giảm đi và do đặc tính đàn hồi của nó nên nó trở nên lồi hơn. Sự thư giãn của cơ mi dẫn đến thể thủy tinh bị xẹp. Khả năng điều tiết của mắt vốn phát triển tốt ở trẻ em và thanh thiếu niên sẽ giảm sau 40 tuổi do cơ thể mi và thể thủy tinh bị lão hóa. Điều này được biểu hiện bằng viễn thị, khó đọc, cảm giác mệt mỏi và đau mắt. Có thể nghi ngờ khả năng Điều tiết bị suy giảm nếu một người phải di chuyển các vật thể trong tầm nhìn ra xa mình để kiểm tra chúng tốt hơn.
Thích ứng mắt là quá trình điều chỉnh thị giác với các điều kiện ánh sáng khác nhau bằng cách thay đổi độ nhạy sáng của máy phân tích thị giác. Mắt con người có khả năng thích ứng rất cao: ban đêm chúng ta nhìn thấy dưới ánh sáng của các vì sao, ban ngày chúng ta nhìn thấy dưới ánh sáng của mặt trời. Điều này trở nên khả thi nhờ các tế bào nhạy cảm với ánh sáng của võng mạc - tế bào que. Các que có độ nhạy sáng rất cao và mang lại khả năng nhận biết vật thể vào lúc hoàng hôn hoặc ban đêm.
Thuật ngữ này có ý nghĩa khác, xem Bức xạ (ý nghĩa).
Bức xạ ion hóa - theo nghĩa chung nhất - nhiều loại vi hạt và trường vật lý khác nhau có thể ion hóa vật chất. Theo nghĩa hẹp hơn, bức xạ ion hóa không bao gồm bức xạ cực tím và bức xạ trong phạm vi ánh sáng nhìn thấy được, trong một số trường hợp cũng có thể ion hóa. Bức xạ trong phạm vi vi sóng và vô tuyến không ion hóa, vì năng lượng của nó không đủ để ion hóa các nguyên tử và phân tử ở trạng thái cơ bản.
Bản chất của bức xạ ion hóa
Các loại bức xạ ion hóa quan trọng nhất là:
Bức xạ điện từ sóng ngắn (dòng photon năng lượng cao):
bức xạ tia X;
bức xạ gamma.
Dòng hạt:
hạt beta (electron và positron);
hạt alpha (hạt nhân của nguyên tử helium-4);
neutron;
proton, các ion khác, muon, v.v.;
các mảnh phân hạch (các ion nặng được tạo ra trong quá trình phân hạch hạt nhân).
[biên tập]
Nguồn bức xạ ion hóa
Nguồn bức xạ ion hóa tự nhiên:
Sự phân rã phóng xạ tự phát của các hạt nhân phóng xạ.
Phản ứng nhiệt hạch, ví dụ như ở Mặt trời.
Phản ứng hạt nhân cảm ứng là kết quả của các hạt cơ bản năng lượng cao đi vào hạt nhân hoặc phản ứng tổng hợp hạt nhân.
Các tia vũ trụ.
Nguồn bức xạ ion hóa nhân tạo:
Hạt nhân phóng xạ nhân tạo.
Lò phản ứng hạt nhân.
Máy gia tốc hạt (tạo ra dòng hạt tích điện, cũng như bức xạ photon hãm).
Máy chụp X-quang, như một loại máy gia tốc, tạo ra tia X hãm.
[biên tập]
phóng xạ cảm ứng
Nhiều nguyên tử ổn định bị biến đổi thành các đồng vị không ổn định do chiếu xạ và phản ứng hạt nhân cảm ứng tương ứng. Kết quả của việc chiếu xạ như vậy là một chất ổn định sẽ trở nên có tính phóng xạ và loại bức xạ ion hóa thứ cấp sẽ khác với loại bức xạ ban đầu. Hiệu ứng này thể hiện rõ nhất sau khi chiếu xạ neutron.
[biên tập]
Chuỗi biến đổi hạt nhân
Trong quá trình phân rã hoặc phản ứng tổng hợp hạt nhân, các hạt nhân mới được tạo ra và cũng có thể không ổn định. Kết quả là một chuỗi các biến đổi hạt nhân xảy ra. Mỗi phép biến đổi có xác suất riêng và tập hợp bức xạ ion hóa riêng. Kết quả là cường độ và tính chất phát thải từ nguồn phóng xạ có thể thay đổi đáng kể theo thời gian.
[biên tập]
Đo bức xạ ion hóa
[biên tập]
Phương pháp đo lường
Xem thêm: Liều kế
Xem thêm: Máy dò hạt
Liều kế dựa trên máy đếm Geiger được sử dụng rộng rãi nhất làm cảm biến bức xạ trong các ứng dụng gia dụng và công nghiệp. Máy đếm Geiger là một thiết bị xả khí trong đó quá trình ion hóa khí bằng bức xạ được chuyển thành dòng điện giữa các điện cực. Theo quy định, các thiết bị như vậy chỉ phát hiện chính xác bức xạ gamma. Một số thiết bị được trang bị bộ lọc đặc biệt có thể chuyển đổi bức xạ beta thành tia gamma do bức xạ hãm. Máy đếm Geiger không chọn lọc bức xạ theo năng lượng tốt; vì điều này, họ sử dụng một loại máy đếm phóng điện khí khác, được gọi là. bộ đếm tỷ lệ.
Máy nhấp nháy được sử dụng rộng rãi trong khoa học. Những thiết bị này chuyển đổi năng lượng bức xạ thành ánh sáng khả kiến bằng cách hấp thụ bức xạ trong một chất đặc biệt. Tia sáng được ghi lại bằng ống nhân quang. Máy nhấp nháy có khả năng tách bức xạ theo năng lượng rất tốt.
Để nghiên cứu các hạt cơ bản, nhiều phương pháp khác được sử dụng cho phép nghiên cứu đầy đủ hơn các tính chất của chúng, ví dụ như buồng bong bóng, buồng mây.
[biên tập]
Các đơn vị
Hiệu quả của sự tương tác giữa bức xạ ion hóa với vật chất phụ thuộc vào loại bức xạ, năng lượng của các hạt và tiết diện tương tác của chất được chiếu xạ. Các chỉ số quan trọng về sự tương tác của bức xạ ion hóa với vật chất:
truyền năng lượng tuyến tính (LET), cho thấy lượng bức xạ năng lượng truyền đến môi trường trên một đơn vị chiều dài đường truyền ở đơn vị mật độ vật chất.
liều bức xạ hấp thụ, cho thấy bao nhiêu năng lượng bức xạ được hấp thụ trên một đơn vị khối lượng của một chất.
Trong Hệ đơn vị quốc tế SI, đơn vị của liều hấp thụ là màu xám (Gray, Gy), về mặt số lượng bằng năng lượng hấp thụ 1 J trên 1 kg khối lượng của chất. Đôi khi có một đơn vị rad phi hệ thống đã lỗi thời (rad tiếng Anh): liều lượng tương ứng với năng lượng hấp thụ là 100 erg trên 1 gam chất. 1 rad = 0,01 Gy.
Khái niệm lỗi thời về liều tiếp xúc với bức xạ cũng được sử dụng rộng rãi - một giá trị cho thấy bức xạ photon (gamma hoặc tia X) tích điện tạo ra trong một đơn vị thể tích không khí. Với mục đích này, người ta thường sử dụng đơn vị liều phơi nhiễm không mang tính hệ thống, tia X (P, roentgen tiếng Anh, R): liều bức xạ photon tạo thành các ion có điện tích 1 đơn vị. điện tích của SGSE ((1/3)·10−9 coulomb) trong 1 cm³ không khí. Hệ SI sử dụng đơn vị coulomb trên kilogam (C/kg, tiếng Anh C/kg): 1 C/kg = 3876 R; 1 P = 2,57976·10−4 C/kg.
Hoạt độ của một nguồn bức xạ ion hóa phóng xạ được định nghĩa là số phân rã hạt nhân trung bình trên một đơn vị thời gian. Đơn vị SI tương ứng là becquerel (Bq) biểu thị số lần phân rã trong một giây. Đơn vị curie phi hệ thống (Ci, tiếng Anh Ci) cũng được sử dụng. 1 Ci = 3,7·1010 Bq. Định nghĩa ban đầu của đơn vị này tương ứng với hoạt độ của 1 g radium-226.
Bức xạ ion hóa hạt cũng được đặc trưng bởi động năng của các hạt. Để đo tham số này, đơn vị phi hệ thống phổ biến nhất là electronvolt (eV). Thông thường, một nguồn phóng xạ tạo ra các hạt có phổ năng lượng nhất định. Cảm biến bức xạ cũng có độ nhạy không đồng đều với năng lượng hạt.
[biên tập]
Tính chất vật lý của bức xạ ion hóa
Bức xạ alpha là một dòng hạt alpha - hạt nhân helium-4. Các hạt alpha sinh ra do phân rã phóng xạ có thể dễ dàng bị chặn lại bởi một mảnh giấy. Bức xạ beta là dòng electron được tạo ra bởi sự phân rã beta; Để bảo vệ chống lại các hạt beta có năng lượng lên tới 1 MeV, một tấm nhôm dày vài mm là đủ. Tia gamma có khả năng xuyên thấu mạnh hơn nhiều vì chúng bao gồm các photon năng lượng cao không mang điện; Các nguyên tố nặng (chì, v.v.) hấp thụ các photon MeV trong lớp dày vài cm có tác dụng bảo vệ. Khả năng xuyên thấu của tất cả các loại bức xạ ion hóa phụ thuộc vào năng lượng.
Theo cơ chế tương tác với vật chất, người ta phân biệt dòng hạt tích điện trực tiếp và dòng bức xạ ion hóa gián tiếp (dòng hạt cơ bản trung tính - photon và neutron). Theo cơ chế hình thành - bức xạ ion hóa sơ cấp (sinh ra từ nguồn) và thứ cấp (hình thành do sự tương tác của bức xạ loại khác với vật chất).
Năng lượng của các hạt bức xạ ion hóa dao động từ vài trăm electronvolt (tia X, bức xạ beta từ một số hạt nhân phóng xạ) đến 1015 - 1020 và các electronvolt cao hơn (proton bức xạ vũ trụ, không tìm thấy giới hạn trên về năng lượng).
Độ dài đường đi và khả năng xuyên thấu rất khác nhau - từ micromet trong vật chất ngưng tụ (bức xạ alpha từ các hạt nhân phóng xạ, các mảnh phân hạch) đến nhiều km (muon tia vũ trụ năng lượng cao).
[biên tập]
Tác dụng sinh học của bức xạ ion hóa
Các đơn vị
Các loại bức xạ ion hóa khác nhau có tác dụng phá hủy khác nhau và cách tác động khác nhau đến mô sinh học. Theo đó, cùng một liều hấp thụ tương ứng với hiệu suất sinh học khác nhau của bức xạ. Vì vậy, để mô tả tác động của bức xạ lên sinh vật sống, người ta đưa ra khái niệm hiệu quả sinh học tương đối của bức xạ, được đo bằng hệ số chất lượng. Đối với tia X, tia gamma và tia beta, hệ số chất lượng được lấy bằng 1. Bức xạ alpha và các mảnh hạt nhân có hệ số chất lượng là 10...20. Neutron - 3...20 tùy thuộc vào năng lượng. Đối với các hạt tích điện, hiệu quả sinh học liên quan trực tiếp đến sự truyền năng lượng tuyến tính của một loại hạt nhất định (mức tổn thất năng lượng trung bình của một hạt trên một đơn vị chiều dài đường đi của hạt trong mô).
Để tính đến tác dụng sinh học của liều hấp thụ, một liều bức xạ ion hóa hấp thụ tương đương đã được đưa vào, về mặt số lượng bằng tích của liều hấp thụ và hệ số hiệu quả sinh học. Trong hệ thống SI, liều hấp thụ hiệu quả và tương đương được đo bằng Sierert (Sv, Sierert tiếng Anh, Sv).
Trước đây, đơn vị đo liều tương đương rem (Bức xạ tia X tương đương với tia gamma, tiếng Anh rem) được sử dụng rộng rãi. Liều tương đương 1 rem tương ứng với chiếu xạ bằng tia gamma với liều hấp thụ là 1 roentgen. Liều hấp thụ tương đương được giảm xuống liều hấp thụ của bức xạ gamma, vì các thiết bị đo khối lượng chủ yếu ghi lại bức xạ gamma và giá trị này phù hợp nhất với khả năng đo. Đối với bức xạ tia X và gamma, 1 rem = 0,01 Sv tương ứng, giả sử rằng 1 roentgen = 0,01 Sv.
Ngoài hiệu quả sinh học, cần tính đến khả năng xuyên thấu của bức xạ. Ví dụ, hạt nhân nguyên tử nặng và hạt alpha có tầm hoạt động cực ngắn trong bất kỳ vật chất đậm đặc nào, vì vậy nguồn alpha phóng xạ rất nguy hiểm nếu chúng xâm nhập vào cơ thể. Ngược lại, bức xạ gamma có sức xuyên thấu đáng kể.
Một số đồng vị phóng xạ có khả năng tích hợp vào quá trình trao đổi chất của cơ thể sống, thay thế các nguyên tố không hoạt động. Điều này dẫn đến việc lưu giữ và tích tụ các chất phóng xạ trực tiếp trong các mô sống, làm tăng đáng kể nguy cơ tiếp xúc. Ví dụ, iốt-131, đồng vị của strontium, plutonium, v.v. được biết đến rộng rãi. Để mô tả hiện tượng này, người ta sử dụng khái niệm chu kỳ bán rã của đồng vị trong cơ thể.
[biên tập]
Cơ chế hoạt động sinh học
Xem thêm: Sinh học phóng xạ và Ngưỡng liều
Sự ion hóa được tạo ra bởi bức xạ trong tế bào dẫn đến sự hình thành các gốc tự do. Các gốc tự do gây ra sự phá hủy tính toàn vẹn của chuỗi đại phân tử (protein và axit nucleic), có thể dẫn đến chết tế bào lớn và gây ung thư và gây đột biến. Các tế bào đang phân chia tích cực (biểu mô, tế bào gốc và cả phôi) dễ bị ảnh hưởng nhất bởi bức xạ ion hóa.
Sau khi tiếp xúc với bức xạ trên cơ thể, tùy thuộc vào liều lượng, các hiệu ứng sinh học phóng xạ mang tính xác định và ngẫu nhiên có thể xảy ra. Ví dụ, ngưỡng xuất hiện triệu chứng bệnh phóng xạ cấp tính ở người là 1-2 Sv đối với toàn bộ cơ thể.
Không giống như các hiệu ứng tất định, hiệu ứng ngẫu nhiên không có ngưỡng liều biểu hiện rõ ràng. Khi liều bức xạ tăng lên, chỉ có tần suất xảy ra các hiệu ứng này tăng lên. Chúng có thể xuất hiện nhiều năm sau khi chiếu xạ (khối u ác tính) và ở các thế hệ tiếp theo (đột biến).
Nguồn thông tin chính về tác động ngẫu nhiên của bức xạ ion hóa là dữ liệu từ các quan sát sức khỏe của những người sống sót sau vụ đánh bom nguyên tử ở Hiroshima và Nagasaki. Trong suốt những năm sau vụ đánh bom nguyên tử xuống hai thành phố, các chuyên gia Nhật Bản đã quan sát 87.500 người sống sót sau đó. Liều bức xạ trung bình của họ là 240 millisievert. Đồng thời, tỷ lệ mắc bệnh ung thư trong những năm tiếp theo là 9%. Ở liều dưới 100 millisievert, chưa có ai trên thế giới xác định được sự khác biệt giữa tỷ lệ mắc bệnh dự kiến và tỷ lệ mắc bệnh quan sát được trên thực tế.
[biên tập]
Tiêu chuẩn vệ sinh bức xạ ion hóa
Việc phân chia khẩu phần được thực hiện theo các quy tắc và quy định vệ sinh SanPin 2.6.1.2523-09 “Tiêu chuẩn an toàn bức xạ (NRB-99/2009)”. Giới hạn liều cho liều tương đương được thiết lập cho các loại người sau:
nhân viên - những người làm việc với các nguồn bức xạ nhân tạo (nhóm A) hoặc những người do điều kiện làm việc nằm trong phạm vi ảnh hưởng của họ (nhóm B);
toàn bộ dân cư, kể cả nhân sự, nằm ngoài phạm vi và điều kiện hoạt động sản xuất của họ.
Giới hạn liều chính và mức phơi nhiễm cho phép đối với nhân viên nhóm B bằng 1/4 giá trị đối với nhân viên nhóm A.
Liều hiệu quả đối với nhân viên không được vượt quá 1000 mSv trong suốt thời gian làm việc (50 năm) và đối với dân số nói chung trong suốt cuộc đời - 70 mSv. Việc tăng cường phơi nhiễm theo kế hoạch chỉ được phép đối với nam giới trên 30 tuổi với sự đồng ý tự nguyện bằng văn bản sau khi được thông báo về liều bức xạ có thể xảy ra và các rủi ro về sức khỏe.
[biên tập]
Ứng dụng bức xạ ion hóa
Bức xạ ion hóa được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau:
Nội soi.
Tiệt trùng dụng cụ y tế, vật tư tiêu hao và thực phẩm.
Trong y học (chụp X quang, soi huỳnh quang, xạ trị, một số loại chụp cắt lớp).
Nguồn ánh sáng.
Cảm biến cháy (khói).
Cảm biến và bộ đếm vật phẩm.
[biên tập]
Trong y học
Xem thêm: Y học hạt nhân, Xạ trị và Xạ phẫu
Để điều trị các khối u và các ổ bệnh lý khác, người ta sử dụng chiếu xạ bằng lượng tử gamma, tia X, electron, các hạt hạt nhân nặng như proton, ion nặng, meson π âm và neutron có năng lượng khác nhau. Việc đưa dược phẩm phóng xạ vào cơ thể cũng được sử dụng cho cả mục đích điều trị và chẩn đoán.
[biên tập]
Biển báo nguy hiểm bức xạ
Dấu hiệu nguy hiểm bức xạ mới
Biểu tượng quốc tế về mối nguy hiểm bức xạ (“hình cây ba lá”, “quạt”) có hình ba phần rộng 60°, cách nhau 120°, có một vòng tròn nhỏ ở giữa. Thực hiện bằng màu đen trên nền màu vàng.
Trong bảng ký tự Unicode có ký hiệu báo nguy hiểm bức xạ - ☢ (U+2622).
Vào năm 2007, một biển báo nguy hiểm bức xạ mới đã được thông qua, trong đó “hình ba lá” được bổ sung bằng các biển báo “chết người” (“hộp sọ và xương chéo”) và “biến đi!” (hình bóng của một người đàn ông đang chạy và một mũi tên chỉ hướng). Biển hiệu mới nhằm mục đích làm cho nó dễ hiểu hơn đối với những người chưa quen với ý nghĩa của “shamrock” truyền thống.
Ở các phần trước chúng ta đã nghiên cứu hiện tượng phản xạ ánh sáng. Bây giờ chúng ta hãy làm quen với hiện tượng thứ hai, trong đó các tia thay đổi hướng truyền của chúng. Hiện tượng này là khúc xạ ánh sáng tại mặt phân cách giữa hai môi trường. Hãy xem các bức vẽ về cá đuối và bể cá ở § 14-b. Chùm tia laser phát ra thẳng, nhưng khi chạm tới vách kính của bể cá, chùm tia đã đổi hướng - khúc xạ.
Do khúc xạ ánh sáng gọi là sự thay đổi phương của tia sáng tại mặt phân cách giữa hai môi trường, tại đó ánh sáng truyền vào môi trường thứ hai(so sánh với sự phản ánh). Ví dụ, trong hình chúng ta đã mô tả các ví dụ về sự khúc xạ của chùm ánh sáng ở ranh giới giữa không khí và nước, không khí và thủy tinh, nước và thủy tinh.
Từ việc so sánh các hình vẽ bên trái, có thể suy ra rằng một cặp môi trường thủy tinh không khí khúc xạ ánh sáng mạnh hơn một cặp môi trường không khí-nước. So sánh các hình vẽ bên phải, có thể thấy rằng khi truyền từ không khí sang thủy tinh, ánh sáng bị khúc xạ mạnh hơn khi truyền từ nước sang thủy tinh. Đó là, các cặp môi trường, trong suốt đối với bức xạ quang học, có chiết suất khác nhau, đặc trưng bởi chỉ số khúc xạ tương đối Nó được tính bằng công thức ở trang tiếp theo nên có thể đo được bằng thực nghiệm. Nếu chân không được chọn làm môi trường đầu tiên thì sẽ thu được các giá trị sau:
| Máy hút bụi | 1 | Nước | 1,33 | |
| Không khí | 1,0003 | Glyxerin | 1,47 | |
| Đá | 1,31 | Thủy tinh | 1,5 – 2,0 |
Các giá trị này được đo ở 20°C đối với ánh sáng vàng. Ở nhiệt độ khác hoặc màu ánh sáng khác, các chỉ báo sẽ khác (xem § 14-h). Nhìn vào bảng chất lượng, chúng tôi lưu ý: Chiết suất càng khác 1 thì góc lệch của chùm tia khi truyền từ chân không sang môi trường càng lớn. Vì chiết suất của không khí gần bằng 1 nên ảnh hưởng của không khí đến sự truyền ánh sáng trên thực tế là không thể nhận thấy được.
- Tại thời điểm này, làm quen với quang học, ...
- Hiện tượng phản xạ và khúc xạ ánh sáng có điểm gì chung?
- Tên đầy đủ của hiện tượng chúng ta đang nghiên cứu là gì?
- Các bản vẽ sơ đồ với cá đuối và bể cá trong § 14-b cho phép chúng ta quan sát:
- Bạn chỉ có thể nói về khúc xạ nếu...
- Phía bên trái của hình minh họa hiện tượng...
- Trong hình ở giữa, tia khúc xạ bị lệch nhiều hơn ở hình bên trái. Chúng ta rút ra kết luận gì?
- Trong hình bên phải, tia khúc xạ bị lệch ít hơn so với hình ở giữa. Lý do cho điều này là gì?
- Tiến hành thí nghiệm hoặc so sánh hình vẽ, chúng ta đi đến khái quát: ...
- Để mô tả độ khúc xạ của một cặp môi trường, người ta sử dụng...
- Chỉ số khúc xạ chỉ có thể đo gián tiếp vì...
- Chúng ta rút ra kết luận gì khi so sánh các giá trị trong bảng của các chỉ số khúc xạ?
- Ta khẳng định rằng không khí hầu như không có tác dụng gì đối với sự khúc xạ ánh sáng, ...
Mọi định luật quang học hình học đều tuân theo định luật bảo toàn năng lượng. Tất cả các luật này không độc lập với nhau.
4.3.1. Định luật truyền tia độc lập
Nếu có nhiều tia đi qua một điểm trong không gian thì mỗi tia hoạt động như thể không có tia nào khác
Điều này đúng với quang học tuyến tính, trong đó chiết suất không phụ thuộc vào biên độ và cường độ của ánh sáng truyền qua.
4.3.2. Định luật đảo ngược
Quỹ đạo và độ dài đường đi của tia không phụ thuộc vào hướng truyền.
Nghĩa là, nếu một tia truyền từ điểm này sang điểm khác được phóng ngược lại (từ tới), thì nó sẽ có quỹ đạo giống như quỹ đạo chuyển tiếp.
4.3.3. Định luật truyền thẳng
Trong môi trường đồng nhất, các tia là những đường thẳng (xem đoạn 4.2.1).
4.3.4. Định luật khúc xạ và phản xạ
Định luật phản xạ và khúc xạ được thảo luận chi tiết trong Chương 3. Trong khuôn khổ quang học hình học, các công thức của định luật khúc xạ và phản xạ được bảo toàn.
4.3.5. Nguyên lý đồng thời của tautochronism
Hình.4.3.1. Nguyên lý của tautochronism.
Hãy coi sự lan truyền của ánh sáng như sự lan truyền của các mặt sóng (Hình 4.3.1).
Độ dài quang học của bất kỳ chùm tia nào giữa hai mặt sóng đều như nhau:
| (4.3.1) |
Mặt sóng là các bề mặt song song về mặt quang học với nhau. Điều này cũng đúng đối với sự lan truyền của các mặt sóng trong môi trường không đồng nhất.
4.3.6. nguyên lý Fermat
Giả sử có hai điểm và , có thể nằm trong các môi trường khác nhau. Những điểm này có thể được kết nối với nhau bằng nhiều đường khác nhau. Trong số những đường này sẽ chỉ có một đường là chùm tia quang học truyền theo các định luật quang học hình học (Hình 4.3.2).
Hình.4.3.2. nguyên lý Fermat.
Nguyên lý Fermat:
Độ dài chùm tia quang học giữa hai điểm là tối thiểu so với tất cả các đường khác nối hai điểm đó:
| (4.3.2) |
Có một công thức hoàn chỉnh hơn:
Độ dài quang học của một tia giữa hai điểm là cố định đối với độ lệch của đường thẳng đó.
Ray là khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm. Nếu đường mà chúng ta đo khoảng cách giữa hai điểm khác với tia một lượng nhỏ bậc 1, thì độ dài quang học của đường này khác với độ dài quang học của tia một lượng nhỏ bậc 2.
Nếu độ dài quang học của tia nối hai điểm chia cho tốc độ ánh sáng, chúng ta thu được thời gian cần thiết để đi hết khoảng cách giữa hai điểm:
Một công thức khác của nguyên lý Fermat:
Tia nối hai điểm đi theo đường đi cần ít thời gian nhất (đường đi nhanh nhất).
Từ nguyên lý này có thể suy ra các định luật khúc xạ, phản xạ, v.v.
4.3.7 Định luật Malus-Dupin
Sự đồng đẳng chuẩn tắc giữ lại các đặc tính của sự đồng dư chuẩn tắc khi nó đi qua các môi trường khác nhau.
4.3.8 Bất biến
Bất biến(từ từ không thay đổi) là các mối quan hệ, biểu thức vẫn giữ nguyên vẻ ngoài khi bất kỳ điều kiện nào thay đổi, chẳng hạn như khi ánh sáng truyền qua các phương tiện hoặc hệ thống khác nhau.
Tích phân bất biến Lagrange
Giả sử có một sự đồng quy chuẩn tắc nào đó (một chùm tia) và hai điểm tùy ý trong không gian và (Hình 4.3.4). Hãy nối hai điểm này bằng một đường tùy ý và tìm tích phân đường cong.
| (4.3.4) |
Hình.4.3.3. Tích phân bất biến Lagrange.
Bất biến Lagrange vi phân
Một tia trong không gian được mô tả hoàn toàn bằng một vectơ bán kính, chứa ba tọa độ tuyến tính và một vectơ quang, chứa ba tọa độ góc. Do đó, tổng cộng có 6 tham số để xác định một tia nhất định trong không gian. Tuy nhiên, trong số 6 tham số này, chỉ có 4 tham số là độc lập, vì có thể thu được hai phương trình liên hệ các tham số chùm tia với nhau.
Phương trình đầu tiên xác định độ dài của vectơ quang:
Chiết suất của môi trường ở đâu.
Phương trình thứ hai suy ra từ điều kiện trực giao của vectơ và:
Từ các biểu thức (4.3.5) và (4.3.6), sử dụng hình học giải tích, chúng ta có thể rút ra mối quan hệ sau:
| (4.3.7) |
Bất biến Lagrange vi phân:
Đại lượng giữ nguyên giá trị của nó đối với một tia đã cho khi một chùm tia truyền qua bất kỳ tập hợp môi trường quang học nào.
Hệ số hình học không thay đổi khi ống tia truyền qua bất kỳ chuỗi môi trường nào khác nhau (Hình 4.3.5).
Bất biến Straubel thể hiện định luật bảo toàn năng lượng, vì nó thể hiện tính bất biến của dòng bức xạ.
Từ định nghĩa độ sáng chúng ta có thể thu được đẳng thức sau:
(4.3.9) ở đâu độ sáng giảm, bất biến, như đã đề cập ở Chương 2.
Xem xét ở đoạn trước hiện tượng xảy ra khi ánh sáng chiếu vào mặt phân cách giữa hai môi trường, chúng ta giả sử rằng ánh sáng truyền theo một hướng nhất định, được chỉ ra trong Hình. 180, 181 mũi tên. Bây giờ chúng ta đặt câu hỏi: điều gì sẽ xảy ra nếu ánh sáng truyền theo hướng ngược lại? Đối với trường hợp phản xạ ánh sáng, điều này có nghĩa là chùm tia tới sẽ không hướng xuống dưới từ bên trái, như trong Hình 2. 182, a, và từ bên phải trở xuống, như trong Hình. 182, b; đối với trường hợp khúc xạ, chúng ta sẽ xét sự truyền ánh sáng không phải từ môi trường thứ nhất sang môi trường thứ hai, như trong Hình 2. 182, c và từ môi trường thứ hai đến môi trường thứ nhất, như trong Hình. 182, g,
Các phép đo chính xác cho thấy cả trong trường hợp phản xạ và khúc xạ, góc giữa các tia và phương vuông góc với mặt phân cách không đổi, chỉ có hướng của mũi tên thay đổi. Do đó, nếu chùm sáng rơi theo hướng (Hình 182, b), thì chùm tia phản xạ sẽ đi theo hướng đó, tức là so với trường hợp đầu tiên, chùm tia tới và chùm phản xạ đã đổi chỗ cho nhau. Điều tương tự cũng được quan sát thấy trong quá trình khúc xạ của chùm ánh sáng. Đặt - tia tới, - tia khúc xạ (Hình 182, c). Nếu ánh sáng chiếu theo hướng đó (Hình 182, d), thì tia khúc xạ sẽ đi theo hướng đó, tức là tia tới và tia khúc xạ đổi chỗ cho nhau.
Cơm. 182. Tính thuận nghịch của tia sáng khi phản xạ (a, b) và khúc xạ (c, d). Nếu , thì
Do đó, cả trong quá trình phản xạ và khúc xạ, ánh sáng có thể truyền cùng một đường theo cả hai hướng ngược chiều nhau (Hình 183). Tính chất này của ánh sáng được gọi là tính thuận nghịch của tia sáng.
Tính thuận nghịch của tia sáng có nghĩa là nếu chiết suất khi truyền từ môi trường thứ nhất sang môi trường thứ hai bằng , thì khi truyền từ môi trường thứ hai sang môi trường thứ nhất nó bằng. Thật vậy, để ánh sáng rơi theo một góc và bị khúc xạ một góc sao cho . Nếu trong quá trình truyền ngược của tia sáng, ánh sáng nghiêng một góc thì nó phải bị khúc xạ một góc (độ đảo ngược). Do đó, trong trường hợp này chiết suất là . Ví dụ: Khi một chùm tia truyền từ không khí sang thủy tinh và khi nó truyền từ thủy tinh sang không khí 
. Tính chất thuận nghịch của tia sáng cũng được bảo toàn trong quá trình phản xạ và khúc xạ nhiều lần, có thể xảy ra theo trình tự bất kỳ. Điều này xuất phát từ thực tế là với mỗi sự phản xạ hoặc khúc xạ, hướng của tia sáng có thể bị đảo ngược.
Cơm. 183. Về tính thuận nghịch của tia sáng khi khúc xạ
Do đó, nếu khi một chùm ánh sáng phát ra từ bất kỳ hệ môi trường khúc xạ và phản xạ nào, thì ở giai đoạn cuối chùm ánh sáng bị buộc phải phản xạ chính xác trở lại, thì nó sẽ đi qua toàn bộ hệ thống theo hướng ngược lại và quay trở lại nguồn của nó. .
Tính đảo ngược hướng của tia sáng có thể được chứng minh về mặt lý thuyết bằng cách sử dụng các định luật khúc xạ và phản xạ mà không cần dùng đến các thí nghiệm mới. Đối với trường hợp phản xạ ánh sáng, việc chứng minh khá đơn giản (xem Bài tập 22 ở cuối chương này). Một bằng chứng phức tạp hơn cho trường hợp khúc xạ ánh sáng có thể tìm thấy trong sách giáo khoa quang học.