הסדרי נגישות
עמוד הבית > מדעים > פיסיקה ומבנה החומר [כימיה] > גלים וקרינה
גליליאו : כתב עת למדע ומחשבה


תקציר
קרינה אלקטרומגנטית היא הפרעה מחזורית (=גלית) בשדה החשמלי ובשדה המגנטי של התווך או החלל הריק, הפרעה המתפשטת ונושאת עימה אנרגיה. הגלים הקצרים ביותר - ואלה שהפוטונים שלהם הם האנרגטיים ביותר - נכללים בתחום הרחב מאד המכונה "קרני גאמא".



קרינה אלקטרומגנטית וקרני גאמא (γ)
מחבר: צבי עצמון


קרינה אלקטרומגנטית היא הפרעה מחזורית (=גלית) בשדה החשמלי ובשדה המגנטי של התווך או החלל הריק, הפרעה המתפשטת ונושאת עימה אנרגיה. הגלים האלקטרומגנטיים הם גלים רוחביים - השדה החשמלי ניצב לכיוון התקדמות הקרן ומתנודד באורח מחזורי, וכך גם השדה המגנטי. מהירות ההתקדמות של קרינה אלקטרומגנטית בחלל הריק היא המהירות c, "מהירות האור". כבכל תופעה גלית פרמטר חשוב הוא "אורך הגל" - המרחק בין שני שיאים עוקבים (או בין כל שני מופעים שווים עוקבים). מלבד ההצגה הגלית של קרינה אלקטרומגנטית, מתאימה לה גם הצגה חלקיקית; חלקיקי הקרינה האלקטרומגנטית הם "מנות אנרגיה" המכונות "פוטונים" ("חלקיקי אור"). ככל שאורך-הגל קטן יותר, אנרגיית הפוטון הבודד גבוהה יותר. אנרגיה של פוטון נוהגים לבטא ביחידות eV ("אלקטרון-וולט"). אלף אלקטרון-וולט מסמנים keV (קילו-), מיליון מסמנים MeV (מגה-), מיליארד – GeV (ג'יגה-) וטריליון - TeV (טרה-).

אורכי גל אלקטרומגנטיים בתחום צר מאד (למן כ-400 ועד כ-700 ננומטר; ננומטר הוא מיליארדית המטר) נבלעים בצבעני הראיה שבעין, וגורמים לשינוי כימי המשרה בנו בסופו של דבר תחושת ראיה. תחום זה של אורכי גל נקרא "התחום הנראה". לפוטון של אור נראה אנרגיה של אלקטרון-וולטים בודדים; הקרניים האלקטרומגנטיות בתחום זה נתפשות, כאמור, בחוש הראיה שלנו ומכונות "אור". אורכי הגל הארוכים יותר שבתחום צר זה משרים בנו תחושה של אדום, ואורכי הגל הקצרים ביותר בתחום זה משרים בנו תחושה של כחול-סגול. קרינה אלקטרומגנטית משתרעת הרחק-הרחק לכיוון של אורכי גל קצרים וארוכים יותר, ואולם אלה אינם נתפשים בעינינו, ובמישרין אף לא בחוש אחר כלשהו. גוף חם (הכוונה - חם מן האפס המוחלט, לאו דווקא חם למגע יד...) פולט קרינה אלקטרומגנטית, למשל - גלי-מיקרו. גוף לוהט קורן גם אור נראה. ככל שהגוף לוהט יותר הוא יפלוט אורכי גל קצרים יותר, וצבעו ישתנה בהתאם, מאדום עד כחלחל.

גלים קצרים יותר מן התחום הנראה מכונים "על-סגול" (UV). לפוטונים על-סגולים אנרגיה מסדר-גודל של עשרות eV, ויש להם - כמו לאור הנראה - השפעות כימיות וביולוגיות נרחבות. אלה שמקורם מחוץ לכדור-הארץ נבלעים בחלקם הגדול באטמוספירה, בין השאר בשכבת האוזון. גלים קצרים אף יותר הם קרני X (קרני רנטגן), שגם הן נבלעות ברובן באטמוספירה. קרני X באורכי הגל היותר קצרים ובעלות הפוטונים היותר אנרגטיים, הן "קרני X קשות". הגלים הקצרים ביותר - ואלה שהפוטונים שלהם הם האנרגטיים ביותר - נכללים בתחום הרחב מאד המכונה "קרני גאמא". אין גבול חד בין קרני X לקרני גאמא, וקיים תחום חפיפה. פוטוני-גאמא נפלטים, בין השאר, בתהליכים גרעיניים (התפרקות, ביקוע או מיזוג) ובתגובות בין חלקיקי היסוד של החומר. קרני גאמא שמקורן בחלל נבלעות גם הן ברובן באטמוספירה, וכדי לערוך תצפיות אסטרונומיות בתחום זה יש צורך במכשירים המותקנים בחלליות השוהות מעבר לאטמוספירה.

בתחום קרני הגאמא נכללות קרניים אלקטרומגנטיות קצרות יותר ממאית ננומטר, שלפוטון שלהן אנרגיה בתחום מאות-אלפי אלקטרון-וולט (מאות keV), וכן גלים באורך גל קצר בהרבה, שלפוטון שלהם אנרגיה מסדר גודל של מיליארדי וטריליוני אלקטרון-וולט (Gev, TeV). גלאים שונים משמשים לזיהוי קרני גאמא, והם מתאימים לתחומים שונים של אנרגיות פוטון. ביניהם גלאי מצב-מוצק (מוליכים-למחצה), תאי ניצוצות, מוני נצנץ (סינטילציה), גלאים המבוססים על פיזור קומפטון, ועוד.

ביבליוגרפיה:
כותר: קרינה אלקטרומגנטית וקרני גאמא (γ)
מחבר: עצמון, צבי
תאריך: ספטמבר-אוקטובר 1998 , גליון 30
שם כתב העת: גליליאו : כתב עת למדע ומחשבה
הוצאה לאור: SBC לבית מוטו תקשורת ולאתר IFEEL
הספרייה הוירטואלית מטח - המרכז לטכנולוגיה חינוכית