Когда длина имеет значение: почему одни фотоны убивают, а другие нет
Радиоволны, свет от лампочки в потолке, невидимые лучи в кабинете рентгенолога и таинственная смертельная радиация в зонах отчуждения — все это лишь разные проявления одного и того же физического явления: электромагнитного излучения. Разобраться, где что, не так уж сложно. Достаточно лишь связать свойства излучения с длиной волны.
Почти в каждом школьном кабинете физики висела разноцветная диаграмма с картинками, которая гордо называлась “Спектр электромагнитного излучения”. Условная синусоида начиналась слева, с радиоволн. Расстояние между соседними “горбами” в этой части было наибольшим. Частота колебаний является обратной длине волны величиной. Если длина волны есть расстояние между двумя "горбами" волны, то время, за которое она проходит это расстояние, определяется как расстояние, деленное на скорость. Время же есть единица, деленная на частоту. К правому концу диаграммы волна “сжималась”, подобно пружине: длина волны уменьшалась, а частота увеличивалась. В левой части диаграммы располагались некие “гамма-лучи”.
Почему одни волны короче или длиннее других? Причина в источнике этих волн — колеблющемся электрическом заряде. Чем быстрее колеблется заряд, тем меньше длина электромагнитного излучения. Если бы электромагнитное поле было водой в озере, а заряд - рыболовным поплавком, то круги на воде условно изобразили бы электромагнитные волны. Чем быстрее дергается поплавок, тем чаще отходят от него водные круги — колебания, и меньше расстояние между ними — длина волны.
Радиоволны порождаются колебаниями в проводниках с током, видимый свет — переходами электронов внутри атома, рентгеновские и гамма-лучи возникают, когда заряды движутся в электрическом поле атомного ядра, либо из-за процессов в самом ядре. Если говорить грубо, то, чем меньше “масштаб” взаимодействия, тем короче электромагнитная волна.