Strahlung ist Energie, die sich in Form von Wellen oder Partikeln ausbreitet und Teil unserer alltäglichen Umgebung ist. Menschen sind der Strahlung kosmischer Strahlung sowie radioaktiven Materialien ausgesetzt, die sich im Boden, im Wasser, in der Nahrung, in der Luft und auch im Körper befinden. Menschengemachte Strahlungsquellen werden in Medizin, Industrie und Forschung vielfach eingesetzt.
Lernziele:
Strahlung ist Energie, die von einer Quelle kommt und sich in Form von Wellen, Strahlen oder Teilchen durch den Raum ausbreitet. Diese Energie hat ein elektrisches Feld und ein damit verbundenes magnetisches Feld und hat wellenartige Eigenschaften. Strahlung könnte man auch „elektromagnetische Wellen“ nennen.
Diese Methode der Energieübertragung beruht nicht auf einem Kontakt zwischen der Energiequelle und dem Objekt, wie es bei Leitung und Konvektion der Fall ist. Auch wenn die Energieübertragung durch Strahlung erfolgt, gibt es kein leitfähiges Medium (wie im Weltraum). Dieser Mangel an Medium bedeutet, dass dort keine Materie vorhanden ist, durch die die Wärme hindurchtreten kann. Bei der Bestrahlung wird keine Masse ausgetauscht und kein Medium benötigt.
Strahlung ist Energie in Bewegung.
Es gibt zwei Hauptarten von Strahlung: nichtionisierende Strahlung und ionisierende Strahlung
Nichtionisierende Strahlung ist Strahlung in dem Teil des elektromagnetischen Spektrums, in dem die Energie nicht ausreicht, um eine Ionisation zu verursachen. Es umfasst elektrische und magnetische Felder, Radiowellen, Mikrowellen und optische Strahlung, die aus infraroter, sichtbarer und ultravioletter Strahlung besteht.
Nichtionisierende Strahlung hat eine längere Wellenlänge/niedrigere Frequenz und eine niedrigere Energie.
Ionisierende Strahlung ist eine Art von Energie, die von Atomen freigesetzt wird und sich in Form von elektromagnetischen Wellen (Gamma- oder Röntgenstrahlen) oder Teilchen (Neutronen, Beta oder Alpha) ausbreitet. Ionisierende Strahlung kann den Atomen Elektronen entziehen, dh sie können Atome ionisieren.
Ionisierende Strahlung ist kurzwellige/hochfrequente höhere Energie.
In Bezug auf natürliche Strahlungsquellen gibt es mehr als 60 verschiedene natürlich vorkommende radioaktive Materialien, die in der Umwelt vorhanden sind, wobei Radongas den größten Beitrag zur Exposition der Menschen leistet.
Es gibt drei Arten von ionisierender Strahlung:
| Alpha (α)-Strahlung | Diese sind positiv geladen und bestehen aus zwei Protonen und zwei Neutronen aus dem Atomkern. Obwohl Alphateilchen sehr energiereich sind, sind sie so schwer, dass sie ihre Energie über kurze Entfernungen verbrauchen und sich nicht sehr weit vom Atom entfernen können. Sie können durch die Haut gestoppt werden. Partikel, die über die Nahrung oder die Lunge in den Körper gelangen, können gefährlich sein. |
| Beta (β)-Strahlung | sind kleine, sich schnell bewegende Teilchen mit negativer elektrischer Ladung, die beim radioaktiven Zerfall aus dem Atomkern emittiert werden. Beta-Partikel sind durchdringender als Alpha-Partikel, aber für lebendes Gewebe und DNA weniger schädlich, da die von ihnen erzeugten Ionisationen in größeren Abständen auftreten. Sie bewegen sich in der Luft weiter als Alphateilchen, können aber durch eine Kleidungsschicht oder durch eine dünne Schicht einer Substanz wie Aluminium gestoppt werden. |
| Gamma (γ)-Strahlung | Dies sind schwerelose Energiepakete, die Photonen genannt werden. Im Gegensatz zu Alpha- und Betateilchen, die sowohl Energie als auch Masse haben, sind Gammastrahlen reine Energie. Gammastrahlen ähneln sichtbarem Licht, haben aber eine viel höhere Energie. Sie stellen eine Strahlengefahr für den menschlichen Körper dar. Gammastrahlen können den menschlichen Körper vollständig durchdringen; Beim Durchgang können sie Ionisationen verursachen, die Gewebe und DNA schädigen. |
Ionisierende Strahlung hat genügend Energie, um auf molekularer Ebene Ionen in Materie zu erzeugen. Wenn es sich dabei um einen Menschen handelt, kann es zu erheblichen Schäden kommen, einschließlich Schäden an der DNA und Denaturierung von Proteinen. Das soll nicht heißen, dass nichtionisierende Strahlung Menschen nicht verletzen kann, aber die Verletzung ist im Allgemeinen auf thermische Schäden, dh Verbrennungen, beschränkt.
Die folgende Abbildung zeigt, wie elektromagnetische Strahlung mit dem Körper interagiert:
Wussten Sie, dass wir in unserem Alltag ständig Strahlung aus verschiedenen Quellen ausgesetzt sind?
Ein Schwarzkörper ist definiert als ein perfekter Emitter und Absorber von Strahlung. Bei einer bestimmten Temperatur und Wellenlänge kann keine Oberfläche mehr Energie abgeben als ein schwarzer Körper. Ein schwarzer Strahler ist ein diffuser Strahler, was bedeutet, dass er Strahlung gleichmäßig in alle Richtungen aussendet. Außerdem absorbiert ein schwarzer Strahler alle einfallende Strahlung unabhängig von Wellenlänge und Richtung.
Strahlung ist die Freisetzung von Energie, sei es in Form von Wellen oder Teilchen. Unter Radioaktivität versteht man den Zerfall oder die Spaltung eines Atomkerns. Ein radioaktives Material setzt beim Zerfall Strahlung frei. Beispiele für Zerfälle sind Alpha-Zerfall, Beta-Zerfall, Gamma-Zerfall, Neutronenfreisetzung und spontane Spaltung. Alle radioaktiven Isotope setzen Strahlung frei, aber nicht alle Strahlung stammt von Radioaktivität.
