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1、新疆大学 2009 级毕业生课程论文 辐射及其应用和对我们生活的影响 年 级: 09 年级 2 班 学 号: 20090901408 姓 名: 艾合麦提江多力坤 专 业: 理论物理 指导老师: 艾买提尼亚孜 二零壹叁年贰月 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 II 页 摘 要 辐射指的是能量以电磁波或粒子（如阿尔法粒子、贝塔粒子等）的 形式向外扩散。物体通过辐射所放出的能量，称为辐射能。辐射是能量 以波或是次原子粒子移动的型态传送。 电离辐射拥有足够高能量的辐射。非电离辐射之能量较电离辐射 弱。非电离辐射不会电离物质，而会改变分子或原子之旋转，振动或 价层电子轨态。非电离辐射对生物活组织的影
2、响被研究的时间并不长。 不同的非电离辐射可产生不同之生物学作用。太阳辐射太阳向宇宙空 间发射的电磁波和 粒子流。在医学方面 辐射和放射性物质被用于诊断， 治疗和研究。在通信现代通信系统使用各种形式的电磁辐射，在科学中， 研究人员利用放射性原子的年龄来确定的材料，曾经是一个活的有机体 的一部分。通过测量放射性碳的量，它们包含在一个过程中，这样的材 料可以推定的年龄称为放射性碳年代测定。虽然辐射的应用对我们生活 带来了很多方面的方便，但我们不能避免辐射的危害。辐射能被物体 吸收时发生热的效应，物体吸收的辐射能不同，所产生的 温度也不 同。因此，辐射是能量转换为 热量的重要方式。辐射传热（ radi
3、ant heat transfer）指依靠电磁波辐射实现热冷物体间热量传递的过程， 新疆大学本科毕业生课程论文 第 III 页 共 17 页 是一种非接触式传热，在真空中也能进行。物体发出的电磁波，理论 上是在整个波谱范围内分布，但在工业上所遇到的温度范围内，有实 际意义的是波长位于 0.381000m 之间的热辐射，而且大部分位于 红外线(又称热射线)区段中0.7620m 的范围内。所谓红外线加热， 就是利用这一区段的热辐射。研究热辐射规律，对于炉内传热的合理 设计十分重要，对于 高温炉操作工的劳动保护也有积极意义。当某系 统需要保温时，即使此系统的温度不高，辐射传热的影响也不能忽视。 如保
4、温瓶胆镀银，就是为了减少由辐射传热造成的热损失。 关键词：辐射； 辐射问题；电离辐射；非电离辐射； 辐射应用； 辐 射对我们生活的影响（危害） 。 新疆大学本科毕业生课程论文 第 IV 页 共 17 页 目 录 摘 要 II 第 1 章 绪 论 1 1.1 本论文的背景和意义5 1.2 本论文的主要内容5 第 2 章 辐射 7 2.1 辐射及其分类.7 2.1.1 辐射7 2.1.2 辐射能量.7 2.1.3 辐射的分类.8 2.2 辐射的应用.13 2.3 辐射对我们生活的影响14 2.4 防辐射15 参考16 新疆大学本科毕业生课程论文 第 5 页 共 17 页 第 1 章 绪 论 1.1
5、 本论文的背景和意义 随着高科技时代的发展，各式各样的电子产品接踵而来，让我们应 接不暇。这些高科技产品给我们带来方便之余，同时也带给我们很 大的伤害。 生活中，我们每天和不同的电子设备打交道，如：手机、电脑、 冰箱、空调、微波炉、电热毯等。这些都在无形中放射出不同程度 的辐射，而科学表明这些设备释放出的电磁辐射危害了我们的健康。 本论文的主要目的是让人拥有对于辐射的知识，给人们介绍防辐 射的基本知识。 1.2 本论文的主要内容 辐射指的是能量以电磁波或粒子（如阿尔法粒子、贝塔粒子等）的 形式向外扩散。自然界中的一切物体，只要温度在绝对温度零度以 上，都以电磁波和粒子的形式时刻不停地向外传送热
6、量，这种传送 能量的方式被称为辐射。辐射之能量从辐射源向外所有方向直线放 射。物体通过辐射所放出的能量，称为辐射能。辐射按伦琴/小时(R)计 算。辐射有一个重要特点，就是它是“对等的” 。不论物体（气体） 温度高低都向外辐射，甲物体可以向乙物体辐射，同时乙也可向甲 辐射。一般普遍将这个名词用在电离辐射。辐射本身是中性词，但 某些物质的辐射可能会带来危害。 新疆大学本科毕业生课程论文 第 6 页 共 17 页 电离辐射拥有足够高能量的辐射 电离辐射可以把原子电离 。 非电离辐射之能量较电离辐射弱。非电离辐射不会电离物质，而 会改变分子或原子之旋转，振动或价层电子轨态。 太阳向宇宙空间发射的电磁波
7、和 粒子流。 电磁波（又称电磁辐射）是由同相 振荡且互相垂直的 电场与磁场 在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的 平面，有效的传递 能量和动量 热辐射，是一种物体用 电磁辐射的形式把热能向外散发的热 传方式。它不依赖任何外界条件而进行。它是热的三种主要传导 方式之一。 辐射的应用：辐射在医学、科学通信方面的用用。 辐射对我们生活带来的危害。 新疆大学本科毕业生课程论文 第 7 页 共 17 页 第第 2 2 章章 辐射辐射 2.12.1 辐射及其分类辐射及其分类 2.1.12.1.1 辐射辐射 辐射指的是能量以波或是次原子粒子移动的型态传送。辐射 之能量从辐射源向外所有方向
8、直线放射。 辐射指的是能量以电磁 波或粒子（如阿尔法粒子、贝塔粒子等）的形式向外扩散。自然界 中的一切物体，只要温度在绝对温度零度以上，都以电磁波和粒子 的形式时刻不停地向外传送热量，这种传送能量的方式被称为辐射。 辐射之能量从辐射源向外所有方向直线放射。物体通过辐射所放出 的能量，称为辐射能。辐射按伦琴/小时(R)计算。辐射有一个重要 特点，就是它是“对等的” 。不论物体（气体）温度高低都向外辐射， 甲物体可以向乙物体辐射，同时乙也可向甲辐射。一般普遍将这个 名词用在电离辐射。辐射本身是中性词，但某些物质的辐射可能会 带来危害。 2.1.22.1.2 辐射能量辐射能量 电磁波中电场能量和磁场
9、能量的总和叫做电磁波的能量,也称为 辐射能. 太阳辐射以光速（c=3108米秒）射向地球，同时它具 有微粒和波动这二者的特性。我们特别要提到这些，是因为在自然 地理系统中，对于辐射能的接受和贮存，都离不开辐射能的这些特 性。如绿色植物进行光合作用，所吸收的能量就是以光量子的形式 进行的。正是由于辐射能的这种量子特性，因此量子能量的大小取 新疆大学本科毕业生课程论文 第 8 页 共 17 页 决于波长和频率. 2.1.32.1.3 辐射的分类辐射的分类 一般可依其能量的高低及 电离物质的能力分类为电离辐射或 非电离辐射。一般普遍将这个名词用在电离辐射。电离辐射具有 足够的能量可以将 原子或分子电
10、离化，非电离辐射则否。辐射活 性物质是指可放射出电离辐射之物质。电离辐射主要有三种： 、 及 辐射（或称射线） 。一般普遍将这个名词用在电离辐 射。电离辐射具有足够的能量可以将 原子或分子电离化，非电离 辐射则否。辐射活性物质是指可放射出电离辐射之物质。电离辐 射主要有三种： 、 及 辐射（或称射线） 。 电离辐射有 、 及 辐射 粒子粒子是一种放射性粒子，由两个质子及两个中子组成，并不 带任何电子，亦即等同于氦-4的内核，或电离化后的氦-4，He2+。 粒子粒子指当放射性物质发生 衰变，所释出的高能量电子，其 速度可达至光速的90%。在 衰变过程当中，放射性原子核通过发 射电子和中微子转变为
11、另一种核，产物中的电子就被称为 粒子。 在正 衰变中，原子核内一个质子转变为一个中子，同时释放一个 正电子，在“负 衰变”中，原子核内一个中子转变为一个质子， 同时释放一个电子，即 粒子负 粒子由高能电子组成。此高能 电子可穿透数厘米厚金属。负 粒子由 衰变产生，原子核中的 一粒中子衰变成为一粒质子，过程当中释放出一粒负 粒子及一粒 新疆大学本科毕业生课程论文 第 9 页 共 17 页 反电中微子。正 粒子由正电子组成。由于正电子是反粒子，正 粒子可与物质湮灭，生成伽玛射线。 中子可根据其速度而被分类。高能(高速)中子具电离能力，深入 穿透物质。中子是唯一一种能使其他物质带放射性之电离辐射。此
12、 过程被称为“中子激发” 。 “中子激发”被医疗界，学术界及工业广 泛应用于生产放射性物质。高能中子可以在空气中行进极长距离。 中子辐射需要以富有氢核之物质掩蔽，例如混凝土和水。核反应堆 是常见之中子放射源，以水作为有效之中子掩蔽物。 X X 射线射线是波长范围在0.01纳米到10纳米之间（对应频率范围30 PHz 到30EHz） ）的电磁波，具波粒二象性。电磁波的能量以光子(波 包)的形式传递。当 X 射线光子与原子撞击，原子可以吸收其能量， 原子中电子可跃迁至较高电子轨态，单一光子能量足够高(大于其电 子之电离能)时可以电离此原子。一般来说，较大之原子有较大机会 吸收 X 射线光子。人体软
13、组织由较细之原子组成而骨头含较多钙原 子，所以骨头较软组织吸引较多 X 射线。故此，X 射线可以用作检 查人体结构。 伽马射线伽马射线是频率高于1019赫兹的电磁波光子。 伽马射线不具有 电荷及静质量，故具有较 粒子及 粒子弱之电离能力。伽马射 线具有极强之穿透能力及带有高能量。伽马射线可被高原子数之原 子核阻停，例如铅或乏铀。 非电离辐射之能量较电离辐射弱。非电离辐射不会电离物质， 而会改变分子或原子之旋转，振动或价层电子轨态。非电离辐射 新疆大学本科毕业生课程论文 第 10 页 共 17 页 对生物活组织的影响被研究的时间并不长。不同的非电离辐射可 产生不同之生物学作用。 太太阳阳辐辐射射
14、，太阳向宇宙空间发射的电磁波和 粒子流。地球所 接受到的太阳辐射能量仅为太阳向宇宙空间放射的总辐射能量的 二十亿分之一，但却是 地球大气运动的主要能量源泉。到达地球 大气上界的太阳辐射能量称为 天文太阳辐射量。在地球位于 日地 平均距离处时，地球大气上界垂直于太阳光线的单位面积在单位 时间内所受到的太阳辐射的全谱总能量，称为太阳常数。太阳常 数的常用单位为瓦 /米2。因观测方法和技术不同，得到的太阳常 数值不同。世界气象组织 (WMO)1981年公布的太阳常数值是 1368 瓦/米2。地球大气上界的太阳辐射光谱的 99%以上在波长 0.154.0微米之间。大约50%的太阳辐射能量在可见光谱区（
15、波 长0.40.76微米） ，7%在紫外光谱区（波长 0.76微米） ，最大能 量在波长0.475微米处。由于 太阳辐射波长较地面和大气辐射波 长（约3120微米）小得多，所以通常又称太阳辐射为短波辐射， 称地面和大气辐射为长波辐射。 太阳活动和日地距离的变化等会 引起地球大气上界太阳辐射能量的变化太阳辐射通过大气，一部 分到达地面，称为直接太阳辐射；另一部分为大气的分子、大气 中的微尘、水汽等吸收、散射和反射。被散射的太阳辐射一部分 返回宇宙空间，另一部分到达地面，到达地面的这部分称为散射 太阳辐射。到达地面的散射太阳辐射和直接太阳辐射之和称为总 辐射。太阳辐射通过大气后，其强度和光谱能量分
16、布都发生变化。 新疆大学本科毕业生课程论文 第 11 页 共 17 页 到达地面的太阳辐射能量比 大气上界小得多，在太阳光谱上能量 分布在紫外光谱区几乎绝迹，在可见光谱区减少至 40%，而在红 外光谱区增至60%。 天文辐射的时空变化 特点是：全年以赤道获得的辐射最多， 极地最少。这种热量不 均匀分布，必然导致地表各纬度的气温产 生差异，在地球表面出现热带、温带和 寒带气候；天文辐射夏 大冬小，它导致夏季 温高冬季温低。大气对太阳辐射的削弱作用 包括大气对太阳辐射的吸收、散射和反射。太阳辐射经过整层大 气时，0.29m 以下的紫外线几乎全部被吸收，在可见光区 大气 吸收很少。在红外区有很强的吸收带。大气中吸收太阳辐射的物 质主要有氧、 臭氧、水汽和液态水，其次有 二氧化碳、甲烷、一 氧化二氮和尘埃等。云层能强烈吸收和散射太阳辐射，同时还强 烈吸收地面反射的太阳辐射。云的平均反射率为 0.500.55。经
