دانلود ppt پاورپوینت فیزیک پرتوها کمیاب و عالی

فیزیک پرتوها، دانشی است که به بررسی ماهیت و رفتار پرتوها، ذرات و امواج می‌پردازد. این حوزه علمی، کاربردهای گسترده‌ای در زمینه‌های مختلف از جمله پزشکی، صنعت و تحقیقات علمی دارد. در ادامه به بررسی عمیق‌تر مفاهیم و اصول این شاخه از فیزیک خواهیم پرداخت.

تابش‌های ایکس مشخصه، نوعی از امواج الکترومغناطیسی هستند که زمانی تولید می‌شوند که الکترون‌ها از ترازهای انرژی بالاتر به ترازهای انرژی پایین‌تر در اتم پرش می‌کنند. انرژی پرتو مشخصه ایکس به اختلاف انرژی بین این ترازها بستگی دارد.

هسته اتم که از پروتون‌ها و نوترون‌ها تشکیل شده است، توسط نیروی هسته‌ای قوی در کنار یکدیگر نگه داشته می‌شود. این نیرو بر نیروهای دافعه الکتریکی بین پروتون‌ها غلبه می‌کند. نمایش نیروهای دافعه و جاذبه بین نوکلئون‌ها (پروتون‌ها و نوترون‌ها) نشان می‌دهد که نیروی هسته‌ای در فواصل کوتاه بسیار قوی‌تر از نیروی دافعه الکتریکی است.

انرژی بستگی هسته‌ای، انرژی لازم برای جداسازی هسته اتم به پروتون‌ها و نوترون‌های تشکیل دهنده آن است. ترازهای انرژی هسته‌ای نیز وجود دارند که نوکلئون‌ها می‌توانند در آن‌ها قرار بگیرند.

هسته‌ها را می‌توان بر اساس تعداد پروتون‌ها و نوترون‌هایشان طبقه‌بندی کرد. هسته ناپایدار، هسته‌ای است که به طور خود به خودی واپاشی می‌کند و به هسته‌ای پایدارتر تبدیل می‌شود. عوامل موثر در پایداری هسته‌ها شامل نسبت نوترون به پروتون و انرژی بستگی هسته‌ای است. نسبت نوترون به پروتون در هسته‌های پایدار معمولا با افزایش عدد اتمی افزایش می‌یابد.

انواع واپاشی‌های هسته‌ای شامل واپاشی آلفا، واپاشی بتا و واپاشی گاما است. واپاشی پوزیترون، نوعی از واپاشی بتا است که در آن یک پروتون به نوترون تبدیل می‌شود و یک پوزیترون (ضد ذره الکترون) و یک نوترینو منتشر می‌شود.

گیراندازی الکترون، فرآیندی است که در آن هسته یک الکترون از مدارهای داخلی اتم را جذب می‌کند و یک پروتون به نوترون تبدیل می‌شود. واپاشی آلفا، فرآیندی است که در آن هسته یک ذره آلفا (هسته هلیوم) را منتشر می‌کند.

تولید پرتو گاما معمولا پس از واپاشی آلفا یا بتا رخ می‌دهد و هسته انرژی اضافی خود را به صورت پرتو گاما آزاد می‌کند. تولید نوترون نیز می‌تواند از طریق واکنش‌های هسته‌ای خاص صورت گیرد.

شتاب‌دهنده ذرات، دستگاهی است که برای افزایش سرعت ذرات باردار مانند الکترون‌ها و پروتون‌ها به کار می‌رود. این ذرات پرانرژی می‌توانند برای مطالعه ساختار ماده و تولید ایزوتوپ‌های رادیواکتیو استفاده شوند.

پرتوزایی، فرآیندی است که در آن هسته‌های ناپایدار به طور خود به خودی واپاشی می‌کنند و ذرات و امواج پرانرژی منتشر می‌کنند. عمر میانگین یک هسته رادیواکتیو، میانگین زمانی است که طول می‌کشد تا نیمی از هسته‌های موجود در یک نمونه واپاشی کنند.

هنگامی که پرتوها با مواد برخورد می‌کنند، می‌توانند باعث یونش و برانگیختگی اتم‌های ماده شوند. یونش، فرآیندی است که در آن یک الکترون از اتم جدا می‌شود و اتم به یک یون تبدیل می‌شود. برانگیختگی، فرآیندی است که در آن یک الکترون به تراز انرژی بالاتری منتقل می‌شود. پرتوهای یونساز، پرتوهایی هستند که انرژی کافی برای یونیزه کردن اتم‌ها را دارند.

پرتوهای بتا هنگام برخورد با ماده، ساز و کارهای مختلفی از جمله یونش، برانگیختگی و تولید پرتو ایکس ترمزی را از خود نشان می‌دهند. برد بتا، حداکثر فاصله‌ای است که یک ذره بتا می‌تواند در ماده نفوذ کند. اثر ترمزی یا برهم‌کنش ترمزی (Bremsstrahlung)، فرآیندی است که در آن یک ذره باردار (مانند الکترون) هنگام عبور از نزدیکی هسته اتم، شتاب می‌گیرد و یک پرتو ایکس منتشر می‌کند.

ذره آلفا هنگام برخورد با ماده، به دلیل بار الکتریکی زیاد و جرم نسبتا زیاد، به سرعت انرژی خود را از دست می‌دهد. مسیر حرکت آلفا در ماده معمولا مستقیم است، اما در اثر برخورد با هسته‌ها ممکن است منحرف شود. پرتو گاما و ایکس هنگام برخورد با ماده، از طریق فرآیندهای مختلفی از جمله اثر فوتوالکتریک، پدیده کامپتون و تولید جفت، با اتم‌های ماده برهم‌کنش می‌کنند.

اثر فوتوالکتریک، فرآیندی است که در آن یک فوتون با یک الکترون در اتم برخورد می‌کند و تمام انرژی خود را به آن می‌دهد و الکترون از اتم جدا می‌شود. پدیده کامپتون، فرآیندی است که در آن یک فوتون با یک الکترون برخورد می‌کند و بخشی از انرژی خود را به آن می‌دهد و فوتون با طول موج بلندتری پراکنده می‌شود. تولید جفت، فرآیندی است که در آن یک فوتون پرانرژی در نزدیکی هسته اتم به یک الکترون و یک پوزیترون تبدیل می‌شود.

جنگل ابر، دستگاهی است که برای مشاهده مسیر حرکت ذرات باردار استفاده می‌شود. ذرات باردار هنگام عبور از جنگل ابر، باعث یونیزه شدن گاز موجود در آن می‌شوند و مسیر حرکت آن‌ها به صورت ردی از قطرات مایع قابل مشاهده می‌شود.

ضریب تضعیف، معیاری است که نشان می‌دهد چه مقدار از شدت یک پرتو هنگام عبور از یک ماده کاهش می‌یابد. شار، تعداد فوتون‌هایی است که در واحد زمان از واحد سطح عبور می‌کنند. ضریب کاهش جرمی، ضریب تضعیف تقسیم بر چگالی ماده است.