היבטים פיזיקליים של קרינה - הקדמה

מאז המאה ה- 19 חלה התפתחות עצומה בגילויים ובתיאוריות המדעיות הקשורים לחומר ולקרינה (אור, לדוגמה). הבנת תכונותיה הפיזיקליות הבסיסיות של הקרינה, שנעשתה נחלת הכלל כמעט, מאפשרת את פיתוחן של טכנולוגיות שימושיות חשובות בכל תחומי החיים.

תיאוריות וניסויים מדעיים עדכניים מעידים על כך שהקרינה היא חלק בלתי נפרד מהיקום מאז היווצרו. חשיבותה של הקרינה כמרכיב מהותי של היקום מתבטאת בנוסחתו המפורסמת של פרופסור אלברט איינשטיין, לפיה קיימת שקילוּת בין חומר ובין אנרגיה. משוואה זו מבהירה עד כמה מהותיות תכונותיה הפיזיקליות של הקרינה לחיינו ולעצם קיומנו.

קרינה ועולם הפיזיקה

המושג קרינה מקיף תחומים רבים ומורכבים בפיזיקה המודרנית, בכלל זה פיזיקת החלקיקים האלמנטריים, הפיזיקה הגרעינית, הפיזיקה האטומית והפיזיקה המולקולרית. חשיפת בני אדם לקרינה קשורה לתופעות פיזיקליות ברמת האטום, המולקולה וההרכב הביולוגי. בחיי היום-יום אנו נחשפים לסוגי קרינה שונים, הן טבעיים הן ממקורות מעשה ידי אדם, ומשתמשים במגוון מקורות קרינה לצורכי האדם, כמו בתקשורת (רדיו, תקשורת סלולרית ועוד), בקרה (כגון הפעלת ציוד מרחוק), ניווט (למשל מכ"מים), ברפואה (למטרות אבחנה וטיפול) וכן בתעשייה.

ככל שההתפתחות הטכנולוגית מתקדמת יותר, כך אנו נדרשים למקורות קרינה מגוונים יותר. מָהֵם סוגי הקרינה השונים ועל-פי אילו תכונות פיזיקליות אנו מבחינים בין סוג קרינה אחד לאחֵר? באתר תנודע ננסה לתת מענה קצר וממצה לשאלה זו.

קרינה היא התפשטות של אנרגיה בתווך, בצורה של גלים או של חלקיקים. קיימים מספר סוגים של קרינה. במילה קרינה אנחנו מתכוונים בדרך כלל לקרינה אלקטרומגנטית – אנרגיית הפעולה החשמלית-מגנטית של חלקיקים נושאי מטען חשמלי. הקרינה האלקטרומגנטית מתבטאת גם כשדות המתפשטים במרחב בצורה של גלים. המאפיינים הפיזיקליים העיקריים של הקרינה האלקטרומגנטית הם: תדר (או תדירות), אורך הגל וגובה הגל (משרעת, או אמפליטודה) המבטאים את העוצמה. 

אוסף סוגי הקרינה האלקטרומגנטית – כגון קרינה רדיואקטיבית, קרינה אולטרה סגולה, קרינת האור הנראה, קרינה אינפרה אדומה, קרינת רדיו וקרינת גלים ארוכים מאוד (דוגמת רשת החשמל) – מתואר בסקָלָה רציפה של תדרים (ולחלופין בסקלת אורכי גל) הנקראת ספקטרום הקרינה האלקטרומגנטית.

האם אפשר בלי קרינה? 

עד כמה חשובה הקרינה האלקטרומגנטית לקיומנו? האם חיים ללא קרינה אלקטרומגנטית אפשריים? התשובה בלתי-נתפסת כמעט: על-פי התיאוריות הפיזיקליות, אם מישהו ביקום היה מכבה את הקרינה האלקטרומגנטית באמצעות מתג נסתר, כל החומר המוכר לנו – של אטומים, מולקולות וחומר מוצק – היה נעלם מיד והופך לאוסף של חלקיקים יסודיים (אלקטרונים וגרעיני אטומים). מובן שגם אנחנו היינו נעלמים מידית. מדוע? משום שעל-פי הפיזיקה הבסיסית ביותר, הקרינה האלקטרומגנטית מייצגת את הכוח החשמלי-המגנטי, ועם היעלמותה ייעלם גם הכוח המחזיק את האלקטרונים באטום. הנה כי כן, קיומנו ללא קרינה אלקטרומגנטית הוא בלתי אפשרי!

חזור

סוגי קרינה והשפעתם על חיינו

עד כמה הקרינה לסוגֶיה חיונית לקיומנו? הבה נראה: קרינת השמש למשל, מהווה את מקור האנרגיה לחיים על פני כדור הארץ. בקרינת השמש נכללות קרינת האור הנראה, הקרינה האולטרה סגולה, הקרינה האינפרה אדומה וסוגי קרינה נוספים.

קרינה בתדרי הרדיו (RF, Radio Frequency) היא סוג אחר של קרינה. דוגמאות לשימושים של קרינה בתדרי הרדיו הם טלפונים סלולריים, משדרי טלוויזיה ותקשורת Wi-Fi. תחום תדרים נוסף של הקרינה הוא תחום התדרים הנמוכים, בו נמצא את השדות החשמליים והמגנטיים הנוצרים מרשת החשמל, ואשר נגרמים עקב מתחים וזרמים חשמליים ברשת.    

חזור

מה עוד נרצה לדעת?

באתר תנודע תוכלו ללמוד פרטים נוספים על מאפייני הקרינה. בתנודע אנו מתמקדים בקרינה הבלתי מייננת, לרבות סוגיה השונים ומקורותיה. תוכלו ללמוד באתר על המאפיינים הפיזיקליים של מערכות ומכשירים כמו אנטנות, רשת תקשורת הסלולר, טלפונים סלולריים,  מכשירים אלחוטיים שונים, רשת החשמל ומכשירי חשמל, כמו גם על מדידה של רמות קרינה ועל נושאים רבים נוספים.

חזור

רשימת מקורות

• Juliana H. J. Mortenson, The Fundamental Physics of Electromagnetic Waves,  Vitaliy Zhurbenko (editor), ISBN 978-953-307-304-0, Published: June 21, 2011 under CC BY-NC-SA 3.0 license.