在物理学中,辐射是指能量以波或粒子形式在空间中传输。辐射主要包括:
1.电磁辐射:主要由光子组成,频率从低到高可以分为:无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。电磁辐射由带电粒子运动产生,通过电磁波传播,能流由电场与磁场的叉乘决定。
2.粒子辐射:由静能非零的粒子组成,主要包括α射线、β射线、中子辐射、质子辐射、重离子辐射等。粒子辐射通常与微观粒子的电离或核反应有关。
3.声波辐射:主要由介质的振动传播,主要包括次声波、可听声波、超声波、次超声波、高频超声波、冲击波、地震波等
4.引力辐射:根据广义相对论的理论,引力辐射来自质量不为零的物体的运动,引力辐射由引力波传播。
辐射是自然界中广泛存在的物理过程。辐射相关的技术广泛应用于通信、医疗、材料、天文、考古等领域
能量守恒
考虑一个在电磁场中运动的粒子,可以计算电磁场对带电粒子的力做的功:
推迟势
辐射是推迟势的效应。
对于交变电流,考虑推迟势,磁矢势是
可以近似辐射源很小,考虑的辐射远离波源。利用泰勒展开,第一项并非推迟势的效应,与辐射无关。推迟势效应对应的第一项是
用同样的方法,可以得到远处的标势是
然后根据(4),可以算出辐射的能流。
光电效应
弱相互作用
弱相互作用是自然界的4种基本相互作用之一。简称弱作用。弱相互作用是基本粒子之间一种特殊作用,它和强相互作用,电磁作用和万有引力作用并成为四种基本相互作用力。
最早观察到的弱作用现象是原子核的β衰变。后来又观察到介子、重子和轻子通过弱作用的衰变和中微子散射等弱作用过程。弱作用的力程在四种作用中是最短的,在低能过程中可以近似地看作是参与弱作用过程的粒子在同一点的作用。
分析实验的经过发现,费米子在一点的弱作用(称为费米作用),是两个费密子弱作用流的耦合,所谓弱作用流相当于电磁作用的电流。耦合常数G与质子质量二次方的乘积是无量纲的,比电磁作用的精细结构常数小1000倍。这个比例反映了两种作用在低能下强度的差别。
弱相互作用的另一个特点是对称性低。在弱相互作用中,空间反射、电荷共轭和时间反演的对称性都被破坏;同位旋、奇异数、粲数、底数等在强作用下守恒的量子数都不守恒。但是破坏时间反演的弱作用比不破坏时间反演的弱作用弱得多。
弱相互作用与电磁相互作用虽然很不相同,却又有相似之处。弱作用流与电流一样是守恒的,它们之间还有以对称性相联系的关系。
有两种弱相互作用,一种是有轻子(电子e,中微子ν,μ子以及它们的反粒子)参与的反应,如β衰变,正β衰变,μ子的衰变以及π介子的衰变等;另一种是Κ介子和∧超子的衰变。这两种弱相互作用的强度相同,都比强相互作用弱10^12倍,相互作用时间约为10^(-6)~10^(-8)s 。
质子和中子能够通过以下弱相互作用过程互化:1.质子+电子=(可逆)中子+电子中微子2.质子+反电子中微子=(可逆)中子+正电子。