:::

輻射線的種類


更新時間:2019-11-05 09:18
FaceBook Twitter Plurk LINE QRCode 列印
<作者:葉有財博士>

輻射,是指由一點向四週發射的意思。例如;物體向四週散發出光和熱,這也是一種輻射的現象。
輻射,不需透過物質來傳遞,我們每天見到的太陽就是最明顯的例子,雖然地球和太陽之間是一片真空什麼都沒有,但是我們仍然能感受到太陽的光和熱,也就是靠了太陽對地球的輻射,我們才能在這裡生長。
那麼,輻射線有那些呢?
一般輻射線是指從物體放出來的電磁波,例如熱線(紅外線)、可見光、紫外線、電波等。後來更進一步發現,原來X光、加馬射線也是電磁波的一種。因為它們的波長很短,更有穿透力和使分子帶電的能力,所以又特別叫做「游離輻射線」。
因此,輻射線都屬於波長不等的電磁波,依序可分為無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和加馬射線等,如(表1)所示。

表1:電磁波的種類
波長(公分 電磁波名稱 主要用途
104=10000 中波(MF) 收音機
102=100 UHF超高頻 電視
1 微波 雷達、微波爐
10-3=0.001 紅外線(IR) 紅外線照相
0.76×10-4 紅色光
0.38×10-4 (可見光)紫色光  
千萬分之1 紫外線(UV) 殺菌
一億分之1 X-光 分析、診斷
百億分之1    
千億分之1 加馬射線 治療等民生應用
另外,從放射性物質放出的射線,俗稱為放射線,比較重要的有阿伐(α)、貝他(β)、加馬(γ)三種。其中加馬射線的穿透力最強,對我們人體有傷害力,需要屏蔽以保護人體。  
下面,就可見光、紅外線、X光、加馬射線的性質及其應用簡單舉例加以說明。 

(一)可見光 
在我們的四周圍,有紅花、黃花、藍墨水等等,可以看到各種五顏六色的物體。為什麼這些物體會顯出不同的顏色,我們又是如何去感覺出那些色彩的呢?不是很簡單可以說明的。
我們已經知道光是電磁波的一種,我們的眼睛所能看到的光,也就是所謂的可見光,它的波長範圍在4000-8000A(埃)(註1)左右。太陽光或鎢絲燈所發出的白光,都含有全部範圍的可見光,因此顯出白色的光。如果將一束白光照過玻璃三稜鏡後,會分散成彩色的「虹」,我們稱它為光譜,是從紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫,依序排列,而波長也依序變短。
我們也已經知道有波長比紅光更長稱為紅外線,也就是熱線,雖然人的肉眼看不到,但用溫度計可以量到。此外,還有波長較紫色光更短的光線稱為紫外線,它具有消毒滅菌與感光底片的功能,像紅外線、紫外線這一類肉眼看不見的光,我們叫做「不可見光」。
我們由此可知,因為各色光之波長不同,它們所具有的性質與功能也各不相同。那麼,究竟波長是什麼呢?我們先看水面上的波動來加以說明。
讓我們觀察浮在水面上的東西,當水波傳到時,會上下起伏運動。因為水波一方面上下振動而將此波動向四周傳遞前進,這種振動方向與前進方向成垂直的波叫做「橫波」。例如光波、電磁波也是橫波的一種。通常凸出之頂峰,稱為波峰,而凹下之底部,稱為波谷。波長就是指相鄰兩個波峰或波谷之間的距離。
【註1】波長以「埃」做單位,1埃等於一億分之一公分。 

(二)紅外線 
波長範圍0.8-100微米(註2)之間,比紅色光稍微長的電磁波,叫做紅外線。因為具有熱的作用,所以也叫熱線。雖然,人的眼睛看不到,但是我們可以感覺到它的熱。
科學家可以利用儀器來發射並測知紅外線。譬如,從衛星上測出地球表面的各種不同溫度,以探勘地下的資源或海水的流動等。在夜間,也可利用地上人物與背景之溫差,從事夜間照相或觀察活動。把紅外線追蹤器裝在飛彈頭上,用於追蹤飛機或軍艦等目標。在醫學上,也可用來測知人體表面溫暖的分布,以了解血液循環之情形,或利用熱線來治療等。
又因為紅外線較容易穿透雲層,所以在氣象衛星上也可以利用紅外線,將紅外線所拍的照片與可見光所拍的照片相比較,可以了解雲層的厚度與性質,提供氣象預報做為參考。
在其他研究上,也可以利用紅外線來分析分子的結構種類與定量的應用範圍相當廣泛。
【註2】1微米等於百萬分之一,也等於「埃」的一萬倍。

(三)X-光(X射線) 
德國物理學家侖琴於西元1895年,在研究比霓虹燈更高一層之真空放電實驗時,偶然間發現了許多現象。
某種光,會把照相底片感光,並使塗有螢光劑的螢幕發光,也能穿透木頭、橡皮甚至人類的身體。他伸手試驗,螢幕上只見他手骨的陰影。當時他並不知到是什麼原因,因此就以數學家常用來代表未知數的X,將此神奇的光叫做X-光,並在學會上發表。
由於它的發表,X-光引起了許多學者的關心,在醫學上工業上應用很廣。現在我們在病理的診斷和治療上也受了很大的恩惠。侖琴由於這個功積也得到世界上最榮耀的第一個諾貝爾物理獎。 

(四)加馬射線 
英國的物理學家拉塞福在加拿大的大學教書時,對居里夫人的放射線發現很感興趣。他用小容器裝上放射性物質「鐳」放在強力的磁鐵之間,觀察照相底片感光的結果,知道鐳放出三種不同的放射線。當時已經知道帶電粒子的運動會受磁鐵的影響,也知道其影響的法則,所以拉塞福認為向右彎曲的是帶有正電,向左彎曲的是帶有負電,而直往向上的不帶電,個別用希臘文字α(阿伐)、β(貝他)、γ(加馬)來稱它。
後來,經過仔細研究知道加馬射線與X-光同一種電磁波,不過波長較短,穿透力也比X-光強得多,最難穿透的鉛也要相當的厚度才能擋住。
加馬射線是從放射元素放出來的主要放射線,雖然對人體有傷害,但在醫、農、工等各方面應用卻很廣。