電磁波譜：伽馬射線

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簡介

電磁波譜是指包含所有頻率的電磁輻射範圍，包括不可見輻射和可見光，例如無線電波、伽馬射線和紅外線。

電磁波譜中的電磁輻射在製造和通訊領域有多種用途。伽馬射線通常指高頻電磁輻射，這些射線攜帶巨大的能量。伽馬射線可以穿透各種材料，少數例外情況包括厚混凝土和鉛塊，這些材料可以阻擋伽馬射線。

電磁波譜與伽馬射線

伽馬射線的波長為100皮米，頻率大於10¹⁹赫茲。伽馬射線於1900年由保羅·維拉德首次發現，歐內斯特·盧瑟福將其命名為伽馬射線。

圖1

這類射線是高能射線，比任何其他射線都具有更大的能量 (Scied.ucar, 2022)。伽馬射線被歸類為電離輻射，因此非常危險。伽馬射線能量巨大，能夠從原子中剝離電子。

伽馬射線：特性

圖2：伽馬射線的特性

伽馬射線是電磁輻射的一種形式，類似於X射線。伽馬射線可以透過一些因素來區分。正如Wang & Liu (2021)所述，伽馬射線是由激發態原子核發射的。伽馬射線的高能量使其能夠穿透不同的物體，也能穿透人體組織。

伽馬射線無法透過鏡子反射。由於伽馬射線的波長很短，它們能夠穿透探測器中的原子。伽馬射線探測器由密集排列的晶體塊組成。伽馬射線的透過會導致碰撞，這個過程通常被稱為康普頓散射。康普頓散射是伽馬射線在撞擊電子時損失能量的過程。碰撞導致帶電粒子的產生，這些粒子很容易被感測器檢測到。

伽馬射線的產生

伽馬射線產生於放射性原子核的衰變和亞原子粒子的衰變過程中。伽馬射線是電磁波譜的一部分。

圖3：伽馬射線的產生

它們通常是由宇宙中最具能量和最熱的物體產生的。恆星、脈衝星、中子星和超新星爆炸等宇宙物體都會產生伽馬射線。在地球上，這些射線是由多種物體發射產生的 (Arpansa.gov, 2022)。產生伽馬射線的主要途徑是透過核反應。

• 核裂變

• 閃電

• α衰變

• γ衰變

• 核聚變

伽馬射線和X射線的主要區別在於它們的產生方式。伽馬射線通常是由激發態原子核的弛豫過程產生的，而X射線是由原子中特定電子的激發產生的。

伽馬射線的用途

儘管伽馬射線非常有害，但它在各個領域都有多種用途。伽馬射線用於滅菌醫療裝置和食品，也用作醫學領域的示蹤劑 (Science.nasa, 2022)。

伽馬射線最常見的用途之一是在放射治療中。它用於腫瘤學中殺死癌細胞並阻止其進一步生長 (Univie.ac, 2022)。它也用於治療腫瘤。伽馬射線在工業應用中也具有特殊意義。在工業中，它們用於檢查石油管道並找出缺陷。在科學領域，伽馬射線被用於改進炸彈和核反應堆。

伽馬射線的單位

API單位通常用於測量伽馬射線。API代表美國石油學會 (Livescience, 2022)。API用作放射性的單位，用於測量地下的天然伽馬射線。

伽馬射線的波長

伽馬射線是高能電磁輻射。它具有大於100 keV的能量和大於10¹⁹赫茲的頻率。它的波長小於10皮米，這是一個非常小的值，這意味著它們無法被感知或看到。

結論

伽馬射線是電磁波譜的一部分。它具有巨大的能量，可以穿透任何物體。伽馬射線的輻射對人體有害。伽馬射線主要應用於醫療、科學和工業領域。伽馬射線通常具有非常高的頻率。防護措施對於防止伽馬射線至關重要，因為它們會對皮膚和血液造成嚴重的損害，並可能導致癌症和眼部疾病。

常見問題

Q1. 伽馬射線是如何產生的？

伽馬射線的產生是透過核反應進行的。放射性元素也會發射伽馬射線。伽馬射線用於癌症治療，可以阻止癌細胞的進一步生長。

Q2. 為什麼伽馬射線也被稱為電磁波？

伽馬射線被認為是最短的電磁波。伽馬射線的波長據報道為10^-10米。然而，伽馬射線發射的光子的能量遠大於10000電子伏特。

Q3. 伽馬射線的特性是什麼？

伽馬射線是電磁波，具有最短的波長和最高的頻率。伽馬射線的傳播速度等於光速。伽馬射線在照相底片上會產生熒光效應。

Q4. 伽馬射線的用途是什麼？

伽馬射線是透過原子核衰變獲得的電磁輻射。伽馬射線可以破壞細胞，常用於滅菌和放射治療。