你所在的位置: 首页 > 正文

X射线是光的一种形式,也是看见宇宙的另一种方式

2019-08-25 点击:644

作者:文/俞子

实质上,光是特定频带中的光子流。光源发光,因为光源中的电子获得额外的能量,而电子的加速运动以波的形式释放能量。 X射线实际上是一种光。尽管X射线波长短于可见光的波长,但其光子能量是可见光的光子能量的数万甚至数十万倍。此外,X射线具有最强大的技能之一,即能够穿透许多物质,即使它充满了神秘感和许多未知的宇宙。

为什么X射线是一种光的形式

1895年,德国物理学家威廉伦琴发现了一种新的辐射形式,它可以通过许多吸收可见光的材料,并且还具有从原子释放电子的能力,他称之为X.光线(也称为伦琴射线)来指示他们未知的本性。事实证明,实质上,X射线实际上是另一种形式的光。当带电粒子碰撞,或者它们的运动突然变化时,它们产生称为光子的能量束,以光速从场景中飞出。

光是所有物质不断摇动,振动和粉碎的副产品。实际上,它们是用于光或电磁辐射的技术术语。由于电子是已知最轻的带电粒子,它们是宇宙中产生的大多数光子的原因。如果你能看到原子水平,你会发现原子和分子每秒振动数亿次并相互碰撞,而电子以每小时一百万英里的速度移动,而X射线可以通过高速产生电子和质子之间的碰撞。

光子的能量可以反映光的形式

众所周知,光的表现可以采取多种形式。例如,无线电波,微波,红外线,可见光,紫外线,X射线和伽马辐射都是不同形式的光。科学家可以通过光子能量分析光的形式:无线电波由低能光子组成,是人眼可以感知的唯一光子,比典型的无线电光子高出约一百万倍。 X射线光子的能量比光学光子的能量高几百到几千倍。光子的能量受到粒子碰撞或振动的速度的限制,温度也会影响速度。例如,在炎热的一天,空气中的颗粒比天气寒冷时移动得更快。简而言之,物体产生的辐射波长通常与其温度有关。

这些碎片存在于各种各样的地方,从星系之间的广阔空间到中子星和黑洞的奇异世界。

光子能量分布决定了光谱的方向

当自由电子被质子或带电原子(离子)的电场加速时,发射的光子可以具有宽范围的能量,完全取决于电子移动的速度和加速度。由该过程引起的光子能量分布被研究人员称为连续光谱,并且可以绘制为平滑曲线。相反,如果电子围绕中性或带电原子(也称为离子)的原子核轨道运行,那么光谱就是一系列尖锐的峰或线。

这是因为原子中的电子轨道受到量子理论规则的严格控制。这些轨道,或更准确地说是能量状态,当它们被特定量的能量和每种元素的原子(例如氧和碳)分开时,它们具有它们自己独特的能量状态。就像楼梯被一定高度分开一样,就像你不能在台阶之间移动位置一样,原子中的电子也不能移动到能量状态之间的位置。通常,原子中的电子处于最低能量状态,就好像它们位于楼梯的底部一样。

原子的能量状态和恒星的组成

然而,如果原子被自由电子,另一个原子或光子的碰撞激发,则最低能级将不是电子。其中一个轨道电子将快速跳跃到这个水平,以特定能量的光子形式释放能量。这些光子在光谱中产生发射线。由于气体中存在各种元素,由许多原子组成的热气体将发射由许多发射线组成的光谱,甚至可能发生相反的过程。

当“光子流”遇到气体时,能量对应于原子能级的那些光子将被原子吸收。该过程在气体中产生一系列吸收线。仔细研究由特定元素的原子发射或吸收的光子的能量提供了该原子的能量状态的蓝图。当科学家了解蓝图或能谱时,研究人员可以在恒星和气体的辐射中寻找它,并确定每种元素的含量。通过这种方式,天文学家已经确定恒星主要由氢组成,并与痕量的重元素如碳,氮和氧混合。

X射线荧光和电荷交换之间的差异

当高能粒子或X射线撞击不在原子最内层的电子时,会发生原子的X射线荧光,从而在该过程中产生不稳定的原子。来自外层的电子将立即跳跃到较低的能量状态并发射具有原子特有的独特能量的X射线。例如,当黑洞附近的热气体的高能X射线与附近的冷气体和尘埃中的铁原子碰撞时,这发生在黑洞周围。

还有另一种生成传输线的方法,即电荷交换。带电离子,例如碳/氧离子与中性原子或分子碰撞,并捕获一个电子。当被捕获的电子落到较低能量状态时,发射光子,并且电子在中性原子和离子之间交换。这个过程被科学家们称为“电荷交换”。在发生这种碰撞之后,当捕获的电子移动到更紧凑的轨道时发射X射线,这对于一些天体来说是非常重要的过程。例如,对于彗星,电荷交换尤其重要,因为太阳风中的离子与彗星大气中的中性原子碰撞。

来自宇宙源的同步辐射具有独特的光谱

根据作品制作。当物理学家操作第一个粒子加速器时,他们发现电子可以产生没有碰撞的光子。这种情况的发生是可能的,因为加速器中的磁场使得电子以大螺旋的形式围绕磁力线移动,这被科学家称为同步辐射。在宇宙中,诸如电子的粒子可以通过电场和磁场加速到接近光速的高能量。

来自宇宙源的同步辐射具有独特的光谱或具有能量的光子分布。这些高能粒子可以产生同步加速器光子,其波长范围从无线电到X射线和伽马射线能量。同步辐射的降低比来自热气体的辐射光谱相对快。特别是当在超新星遗迹,宇宙喷射或其他来源中观察到同步辐射时,它揭示了有关高能电子和磁场存在的信息。所谓的射线宇宙是指通过探测X射线的望远镜观测到的宇宙,因为当物质被加热到数百万度时,宇宙中会产生X射线。

“X,这个温度经常发生在高磁场,极端重力或爆炸力不断摇摆的地方.Hydra A群的Chandra的X射线图像是最大的宇宙X射线源之一。这个星团是通过它需要数百万年的时间。当宇宙只有现在的一半时,科学家们相信气体云已经被引力和收缩加热了。在一群星系中,这一大群热气体是数百万光在这一年里,它含有足够的材料来制造数万亿颗恒星。与此同时,X射线望远镜也可以用来追踪爆炸性恒星的热气体,或者在距离恒星黑洞90公里处探测X.光线,帮助科学家回答有关宇宙起源,演变和命运的基本问题。

作者:文/俞子

实质上,光是特定频带中的光子流。光源发光,因为光源中的电子获得额外的能量,而电子的加速运动以波的形式释放能量。 X射线实际上是一种光。尽管X射线波长短于可见光的波长,但其光子能量是可见光的光子能量的数万甚至数十万倍。此外,X射线具有最强大的技能之一,即能够穿透许多物质,即使它充满了神秘感和许多未知的宇宙。

为什么X射线是一种光的形式

1895年,德国物理学家威廉伦琴发现了一种新的辐射形式,它可以通过许多吸收可见光的材料,并且还具有从原子释放电子的能力,他称之为X.光线(也称为伦琴射线)来指示他们未知的本性。事实证明,实质上,X射线实际上是另一种形式的光。当带电粒子碰撞,或者它们的运动突然变化时,它们产生称为光子的能量束,以光速从场景中飞出。

光是所有物质不断摇动,振动和粉碎的副产品。实际上,它们是用于光或电磁辐射的技术术语。由于电子是已知最轻的带电粒子,它们是宇宙中产生的大多数光子的原因。如果你能看到原子水平,你会发现原子和分子每秒振动数亿次并相互碰撞,而电子以每小时一百万英里的速度移动,而X射线可以通过高速产生电子和质子之间的碰撞。

光子的能量可以反映光的形式

众所周知,光的表现可以采取多种形式。例如,无线电波,微波,红外线,可见光,紫外线,X射线和伽马辐射都是不同形式的光。科学家可以通过光子能量分析光的形式:无线电波由低能光子组成,是人眼可以感知的唯一光子,比典型的无线电光子高出约一百万倍。 X射线光子的能量比光学光子的能量高几百到几千倍。光子的能量受到粒子碰撞或振动的速度的限制,温度也会影响速度。例如,在炎热的一天,空气中的颗粒比天气寒冷时移动得更快。简而言之,物体产生的辐射波长通常与其温度有关。

这些碎片存在于各种各样的地方,从星系之间的广阔空间到中子星和黑洞的奇异世界。

光子能量分布决定了光谱的方向

当自由电子被质子或带电原子(离子)的电场加速时,发射的光子可以具有宽范围的能量,完全取决于电子移动的速度和加速度。由该过程引起的光子能量分布被研究人员称为连续光谱,并且可以绘制为平滑曲线。相反,如果电子围绕中性或带电原子(也称为离子)的原子核轨道运行,那么光谱就是一系列尖锐的峰或线。

这是因为原子中的电子轨道受到量子理论规则的严格控制。这些轨道,或更准确地说是能量状态,当它们被特定量的能量和每种元素的原子(例如氧和碳)分开时,它们具有它们自己独特的能量状态。就像楼梯被一定高度分开一样,就像你不能在台阶之间移动位置一样,原子中的电子也不能移动到能量状态之间的位置。通常,原子中的电子处于最低能量状态,就好像它们位于楼梯的底部一样。

原子的能量状态和恒星的组成

然而,如果原子被自由电子,另一个原子或光子的碰撞激发,则最低能级将不是电子。其中一个轨道电子将快速跳跃到这个水平,以特定能量的光子形式释放能量。这些光子在光谱中产生发射线。由于气体中存在各种元素,由许多原子组成的热气体将发射由许多发射线组成的光谱,甚至可能发生相反的过程。

当“光子流”遇到气体时,能量对应于原子能级的那些光子将被原子吸收。该过程在气体中产生一系列吸收线。仔细研究由特定元素的原子发射或吸收的光子的能量提供了该原子的能量状态的蓝图。当科学家了解蓝图或能谱时,研究人员可以在恒星和气体的辐射中寻找它,并确定每种元素的含量。通过这种方式,天文学家已经确定恒星主要由氢组成,并与痕量的重元素如碳,氮和氧混合。

X射线荧光和电荷交换之间的差异

当高能粒子或X射线撞击不在原子最内层的电子时,会发生原子的X射线荧光,从而在该过程中产生不稳定的原子。来自外层的电子将立即跳跃到较低的能量状态并发射具有原子特有的独特能量的X射线。例如,当黑洞附近的热气体的高能X射线与附近的冷气体和尘埃中的铁原子碰撞时,这发生在黑洞周围。

还有另一种生成传输线的方法,即电荷交换。带电离子,例如碳/氧离子与中性原子或分子碰撞,并捕获一个电子。当被捕获的电子落到较低能量状态时,发射光子,并且电子在中性原子和离子之间交换。这个过程被科学家们称为“电荷交换”。在发生这种碰撞之后,当捕获的电子移动到更紧凑的轨道时发射X射线,这对于一些天体来说是非常重要的过程。例如,对于彗星,电荷交换尤其重要,因为太阳风中的离子与彗星大气中的中性原子碰撞。

来自宇宙源的同步辐射具有独特的光谱

根据作品制作。当物理学家操作第一个粒子加速器时,他们发现电子可以产生没有碰撞的光子。这种情况的发生是可能的,因为加速器中的磁场使得电子以大螺旋的形式围绕磁力线移动,这被科学家称为同步辐射。在宇宙中,诸如电子的粒子可以通过电场和磁场加速到接近光速的高能量。

来自宇宙源的同步辐射具有独特的光谱或具有能量的光子分布。这些高能粒子可以产生同步加速器光子,其波长范围从无线电到X射线和伽马射线能量。同步辐射的降低比来自热气体的辐射光谱相对快。特别是当在超新星遗迹,宇宙喷射或其他来源中观察到同步辐射时,它揭示了有关高能电子和磁场存在的信息。所谓的射线宇宙是指通过探测X射线的望远镜观测到的宇宙,因为当物质被加热到数百万度时,宇宙中会产生X射线。

“X,这个温度经常发生在高磁场,极端重力或爆炸力不断摇摆的地方.Hydra A群的Chandra的X射线图像是最大的宇宙X射线源之一。这个星团是通过它需要数百万年的时间。当宇宙只有现在的一半时,科学家们相信气体云已经被引力和收缩加热了。在一群星系中,这一大群热气体是数百万光在这一年里,它含有足够的材料来制造数万亿颗恒星。与此同时,X射线望远镜也可以用来追踪爆炸性恒星的热气体,或者在距离恒星黑洞90公里处探测X.光线,帮助科学家回答有关宇宙起源,演变和命运的基本问题。

青海新闻网 版权所有© www.worldic-summit.com 技术支持:青海新闻网 | 网站地图