福岛事故/辐射
辐射是一个过程，其中高能粒子或能量或波通过介质或空间传播。有两种截然不同的辐射类型；电离辐射和非电离辐射。词语辐射通常用于指代电离辐射（即具有足够能量使原子电离），但它也可以指代非电离辐射（例如无线电波或可见光）。能量辐射（即以直线向所有方向传播）来自其源头。这种几何形状自然导致了一个测量系统和物理单位，这些系统和物理单位同样适用于所有类型的辐射。电离辐射和非电离辐射都可能对生物体有害，并可能导致自然环境发生变化。
具有足够高能量的辐射可以使原子电离。最常见的情况是，当一个电子从电子壳层中剥离（或“击出”）时，原子就带上了净正电荷。由于细胞，更重要的是 DNA 会受到损伤，这种电离会导致患癌风险增加。单个细胞由数万亿个原子组成。电离辐射导致癌症的可能性取决于辐射的剂量率和被照射生物体的敏感性。
阿尔法粒子、贝塔粒子、伽马射线、X射线辐射和中子都可以加速到足以使原子电离的能量。
贝塔负 (β−) 辐射由一个高能电子组成。它的电离能力比阿尔法辐射强，但比伽马弱。电子通常可以用几厘米厚的金属阻挡。它发生在原子核中的中子衰变为质子时，释放出贝塔粒子 和反中微子。
贝塔正 (β+) 辐射是正电子的发射。由于这些是反物质粒子，它们会湮灭附近的任何物质，释放出伽马光子。
中子根据其速度进行分类。高能（高速）中子具有使原子电离的能力，并且能够深入穿透材料。中子是唯一能够使其他物体或材料具有放射性的电离辐射类型。这种被称为中子活化的过程是生产用于医疗、学术和工业应用的放射源的主要方法。
高能中子可以在空气中传播很远的距离，通常需要富含氢的屏蔽，例如混凝土或水，来阻挡它们。中子辐射的常见来源发生在核反应堆内部，那里使用数十英尺的水作为有效的屏蔽。
X射线是波长小于约 10 纳米的电磁波。根据公式 E=h⋅c/λ，更小的波长对应更高的能量。（“E”是能量；“h”是普朗克常数；“c”是光速；“λ”是波长。）一“束”电磁波被称为光子。当 X射线光子与原子碰撞时，原子可能会吸收光子的能量并将电子提升到更高的轨道能级，或者如果光子能量非常高，它可能会将电子从原子中完全击出，导致原子电离。通常，更大的原子更有可能吸收 X射线光子，因为更大的原子在轨道电子之间的能量差更大。人体中的软组织由比构成骨骼的钙原子更小的原子组成，因此在 X射线吸收方面存在差异。X射线机专门设计为利用骨骼和软组织之间的吸收差异，使医生能够检查人体的结构。
伽马 (γ) 辐射由频率大于 1019 Hz 的光子组成。[1] 伽马辐射发生在衰变的原子核在发射阿尔法或贝塔辐射后释放多余的能量。阿尔法和贝塔粒子都有电荷和质量，因此很可能与路径上的其他原子相互作用。伽马辐射由光子组成，光子既没有质量，也没有电荷。伽马辐射比阿尔法辐射或贝塔辐射更深入地穿透物质。
伽马射线是高能光子，能够深入穿透，难以阻挡。它们可以被足够厚的材料层阻挡，其中材料的阻挡能力在一定面积内主要（但不完全）取决于其总质量，无论材料是高密度还是低密度。但是，与 X射线一样，铅或贫铀等高原子序数的材料比等质量的低密度和低原子量的材料（如水或混凝土）具有适度的（通常为 20% 到 30%）阻挡能力。
非电离辐射的能量更低，它们在穿过物质时不会产生带电离子，而只是具有足够的能量来改变分子的旋转、振动或电子价态结构。非电离辐射对活组织的影响只是最近才开始研究。尽管如此，对于不同类型的非电离辐射，观察到了不同的生物学效应。[1][2]
中子辐射有时被称为“间接电离辐射”，因为它的许多与物质的相互作用最终会导致电离。中子辐射由自由中子组成。这些中子可能在自发或诱发核裂变、核聚变过程中或任何其他核反应中发射。它不会像质子和电子这样的带电粒子那样使原子电离（激发电子），因为中子没有电荷。然而，慢中子和快中子都会与许多元素的原子核发生碰撞，产生不稳定的同位素，从而使以前没有放射性的物质变得具有放射性。这种过程被称为中子活化。
此外，高能中子可以通过“中子散裂”或击出效应引起电离辐射，在这种效应中，中子会撞击原子核（尤其是氢原子核），从而导致高能质子的发射（最后一步过程将中子的大部分能量传递给质子，就像一个台球撞击另一个台球一样）。高能中子撞击原子核也能传递足够的能量来破坏原子的化学键，再次导致分子电离。快速中子可以通过这种方式直接损伤 DNA。
电磁辐射（有时缩写为 EMR）以真空或物质中的自传播波的形式存在。电磁辐射具有电场和磁场分量，它们彼此垂直且与能量传播方向垂直振荡。电磁辐射根据波的频率分类，这些类型包括（按频率递增顺序）：无线电波、微波、太赫兹辐射、红外辐射、可见光、紫外辐射、X 射线和伽马射线。其中，无线电波波长最长，伽马射线波长最短。一个称为可见光谱或光的频率小窗口，是各种生物的眼睛感知到的。
电离辐射由亚原子粒子或电磁波组成，这些粒子或波具有足够的能量来从原子或分子中分离电子，使它们电离。电离的发生取决于单个粒子或波的能量，而不是它们的数目。如果这些粒子或波没有足够的能量进行电离，则大量粒子或波的洪流不会引起电离。粗略地说，能量高于几个电子伏特 (eV) 的粒子或光子是电离的。
电离粒子的例子是高能阿尔法粒子、贝塔粒子、和中子。电磁波（光子）电离原子或分子的能力取决于它的频率。电磁频谱短波长端上的辐射——高频紫外线、X 射线和伽马射线——是电离的。
电离辐射来自放射性物质、X 射线管、粒子加速器，并且存在于环境中。它不可见，人类感官无法直接检测到，因此通常需要诸如盖革计数器之类的仪器来检测它的存在。在某些情况下，它可能导致与物质相互作用后发出二次可见光，如切连科夫辐射和辐射发光。它在医学、研究、建筑和其他领域有许多实际用途，但在使用不当的情况下会造成健康危害。接触辐射会导致生物组织损伤，导致皮肤灼伤、高剂量辐射病和死亡以及低剂量癌症、[1]肿瘤和遗传损伤。
电磁辐射携带能量和动量，这些能量和动量可能在与物质相互作用时传递。
电磁频谱是所有可能的电磁辐射频率的范围。[1]物体的电磁频谱（通常简称为频谱）是该特定物体发射或吸收的电磁辐射的特征分布。
光，或可见光，是电磁辐射的一个非常狭窄的范围，其波长对人眼可见（约 400–700 nm），或高达 380–750 nm。[1]更广泛地说，物理学家将光定义为所有波长的电磁辐射，无论是否可见。
红外 (IR) 光是波长在 0.7 到 300 微米之间的电磁辐射，相当于大约 1 到 430 THz 的频率范围。红外波长比可见光长，但比太赫兹辐射微波短。强烈的阳光在海平面提供超过 1 千瓦每平方米的辐照度。在这项能量中，527 瓦是红外辐射，445 瓦是可见光，32 瓦是紫外辐射。[1]
微波是波长范围从 1 米到 1 毫米的电磁波，或等效地，频率在 300 MHz (0.3 GHz) 到 300 GHz 之间。这个广泛的定义包括 UHF 和 EHF（毫米波），不同的来源使用不同的边界。[1] 在所有情况下，微波至少包括整个 SHF 波段（3 到 30 GHz，或 10 到 1 cm），射频工程通常将下限设为 1 GHz（30 cm），上限设为 100 GHz（3 毫米）。
无线电波是一种电磁辐射，其在电磁频谱中的波长比红外光长。像所有其他电磁波一样，它们以光速传播。自然产生的无线电波是由闪电或天体产生的。人工产生的无线电波用于固定和移动无线电通信、广播、雷达和其他导航系统、卫星通信、计算机网络和无数其他应用。不同频率的无线电波在地球大气中具有不同的传播特性；长波可以非常一致地覆盖地球的一部分，短波可以反射电离层并绕地球传播，而更短的波长几乎不弯曲或反射，并以直线传播。
极低频或 VLF 指的是 3 到 30 kHz 范围内的无线电频率 (RF)。由于在这个无线电频谱带中没有多少带宽，因此只使用最简单的信号，例如无线电导航。也称为万米波段或万米波，因为波长范围从十到一万米（一个过时的公制单位，等于 10 公里）
极低频 (ELF) 用于描述 3 到 30 Hz 的辐射频率。在大气科学中，通常给出另一种定义，从 3 Hz 到 3 kHz。[1] 在相关的磁层科学中，较低频率的电磁振荡（发生在约 3 Hz 以下的脉动）被认为位于 ULF 范围内，因此也与 ITU 无线电频带不同。
黑体辐射是来自理想辐射体的辐射，该辐射体在任何温度下在任何给定波长下发射最大可能的辐射量。黑体也会吸收在任何给定波长下最大可能的入射辐射。发射的辐射覆盖整个电磁频谱，并且在给定频率下的强度（功率/单位面积）由普朗克辐射定律决定。因此，温度在室温或以下的黑体将显得绝对黑色，因为它不会反射任何光线。理论上，黑体在从极低频无线电波到 X 射线的整个频谱范围内发射电磁辐射。黑体辐射达到最大值的频率由维恩位移定律给出。
威廉·康拉德·伦琴在用真空管进行实验时发现了 X 射线并将其命名，他注意到附近一块涂有玻璃的板上出现了荧光。在一个月内，他发现了我们今天所理解的 X 射线的主要特性。亨利·贝克勒尔发现铀盐会导致未曝光的照相底片产生雾化，玛丽·居里发现只有某些元素会发出这些能量射线。她将这种行为命名为放射性。
阿尔法粒子、贝塔粒子、和伽马射线辐射是由欧内斯特·卢瑟福通过简单的实验发现的。卢瑟福使用通用的放射源，并确定该源产生的射线撞击反应性材料屏上的三个不同区域：一个对应于正电荷（阿尔法），一个对应于负电荷（贝塔），一个对应于中性电荷（伽马）。他通过它们的位置计算了电荷的大小。利用这些数据，卢瑟福得出结论，这种辐射由三种不同类型组成，并用希腊字母的第一个字母阿尔法、贝塔和伽马来命名它们。
1899 年 12 月，玛丽·居里和皮埃尔·居里在沥青铀矿中发现了镭。正如居里夫人所述，这种新元素的放射性是铀的 200 万倍。
所有现代通信系统都使用电磁辐射的形式。辐射强度的变化代表着声音、图像或其他被传输信息的改变。例如，可以通过使无线电波或微波随声音变化而变化来发送人声。
研究人员使用放射性原子来确定曾经是活生物体一部分的物质的年龄。通过测量这些物质中放射性碳的含量，可以使用一种叫做放射性碳年代测定的方法来估计它们的年龄。环境科学家使用被称为示踪原子的放射性原子来识别污染物在环境中的传播路径。
辐射被用来确定物质的成分，这一过程被称为中子活化分析。在这个过程中，科学家用被称为中子的粒子轰击物质样本。样本中的一些原子会吸收中子并变得放射性。科学家可以通过研究发射的辐射来识别样本中的元素。
- 健康物理学会公众教育网站
- 未来总统的物理学，由理查德·穆勒教授主讲，伯克利网络广播