Sevanje je fizični proces, katerega rezultat je prenos energije z uporabo elektromagnetnih valov. Povratni proces sevanju se imenuje absorpcija. Oglejmo si to vprašanje podrobneje in navedimo tudi primere sevanja v vsakdanjem življenju in naravi.
Fizika pojava sevanja
Vsako telo je sestavljeno iz atomov, ki jih tvorijo pozitivno nabita jedra, in elektronov, ki tvorijo elektronske lupine okoli jeder in so negativno nabiti. Atomi so razporejeni tako, da so lahko v različnih energijskih stanjih, torej imajo lahko tako višjo kot nižjo energijo. Ko ima atom najnižjo energijo, pravimo, da je njegovo osnovno stanje, katero koli drugo energijsko stanje atoma se imenuje vzbujeno.
Obstoj različnih energijskih stanj atoma je posledica dejstva, da se njegovi elektroni lahko nahajajo na določenih energetskih ravneh. Ko se elektron premakne z višje ravni na nižjo, atom izgubi energijo, ki jo oddaja v okoliški prostor v obliki fotona – nosilnega delca.elektromagnetnih valov. Nasprotno, prehod elektrona z nižje na višjo raven spremlja absorpcija fotona.
Obstaja več načinov za prenos atomskega elektrona na višjo energijsko raven, ki vključuje prenos energije. To je lahko tako vpliv zunanjega elektromagnetnega sevanja na obravnavani atom kot prenos energije nanj z mehanskimi ali električnimi sredstvi. Poleg tega lahko atomi s kemičnimi reakcijami sprejemajo in nato sproščajo energijo.
elektromagnetni spekter
Preden nadaljujemo s primeri sevanja v fiziki, je treba opozoriti, da vsak atom oddaja določene dele energije. To se zgodi, ker stanja, v katerih je lahko elektron v atomu, niso poljubna, ampak strogo določena. V skladu s tem prehod med temi stanji spremlja emisija določene količine energije.
Iz atomske fizike je znano, da imajo fotoni, ki nastanejo kot posledica elektronskih prehodov v atomu, energijo, ki je neposredno sorazmerna z njihovo frekvenco nihanja in obratno sorazmerna z valovno dolžino (foton je elektromagnetno valovanje, za katerega je značilno po hitrosti širjenja, dolžini in frekvenci). Ker lahko atom snovi oddaja le določen niz energij, to pomeni, da so specifične tudi valovne dolžine oddanih fotonov. Množica vseh teh dolžin se imenuje elektromagnetni spekter.
Če je valovna dolžina fotonaleži med 390 nm in 750 nm, potem govorijo o vidni svetlobi, saj jo človek lahko zazna z lastnimi očmi, če je valovna dolžina manjša od 390 nm, potem imajo takšni elektromagnetni valovi visoko energijo in se imenujejo ultravijolični, rentgenski žarki ali gama sevanje. Za dolžine, večje od 750 nm, je značilna majhna energija fotonov, imenujemo jih infrardeče, mikro- ali radijsko sevanje.
Toplotno sevanje teles
Vsako telo, ki ima neko temperaturo, ki ni absolutna nič, oddaja energijo, v tem primeru govorimo o toplotnem ali toplotnem sevanju. V tem primeru temperatura določa tako elektromagnetni spekter toplotnega sevanja kot količino energije, ki jo telo oddaja. Višja kot je temperatura, več energije telo oddaja v okoliški prostor in bolj se njegov elektromagnetni spekter premika v visokofrekvenčno območje. Procese toplotnega sevanja opisujejo zakoni Stefan-Boltzmanna, Plancka in Wiena.
Primeri sevanja v vsakdanjem življenju
Kot že omenjeno, popolnoma vsako telo oddaja energijo v obliki elektromagnetnih valov, vendar tega procesa ni vedno mogoče videti s prostim očesom, saj so temperature teles, ki nas obkrožajo, običajno prenizke, zato je njihov spekter leži v nizkofrekvenčnem nevidnem za človeško območje.
Osupljiv primer sevanja v vidnem območju je električna žarnica. Električni tok, ki prehaja v spiralo, segreje volframovo žarilno nitko do 3000 K. Tako visoka temperatura povzroči, da žarilna nitka oddaja elektromagnetne valove, največki spadajo v dolgovalovni del vidnega spektra.
Še en primer sevanja v domu je mikrovalovna pečica, ki oddaja mikrovalovne pečice, nevidne človeškemu očesu. Te valove absorbirajo predmeti, ki vsebujejo vodo, s čimer se poveča njihova kinetična energija in posledično njihova temperatura.
Nazadnje, primer sevanja v vsakdanjem življenju v infrardečem območju je radiator radiatorja. Njegovega sevanja ne vidimo, čutimo pa njegovo toplino.
Naravni sijoči predmeti
Morda najbolj presenetljiv primer sevanja v naravi je naša zvezda – Sonce. Temperatura na površini Sonca je približno 6000 K, zato njegovo največje sevanje pade pri valovni dolžini 475 nm, torej leži znotraj vidnega spektra.
Sonce ogreje planete okoli sebe in njihove satelite, ki prav tako začnejo žareti. Tu je treba razlikovati med odbito svetlobo in toplotnim sevanjem. Torej, našo Zemljo lahko vidimo iz vesolja v obliki modre krogle prav zaradi odbite sončne svetlobe. Če govorimo o toplotnem sevanju planeta, potem tudi to poteka, vendar leži v območju mikrovalovnega spektra (približno 10 mikronov).
Poleg odbite svetlobe je zanimivo navesti še en primer sevanja v naravi, ki ga povezujemo s črički. Vidna svetloba, ki jo oddajajo, nikakor ni povezana s toplotnim sevanjem in je posledica kemične reakcije med atmosferskim kisikom in luciferinom (snov, ki jo vsebujejo celice žuželk). Ta pojav jeime bioluminiscence.
