中子辐射

辐射

此图片显示了三种电离辐射之穿透性。α粒子可被纸张阻停。β粒

子可被铝片阻停。γ射线在穿越物质时部分被阻。

辐射指的是能量以波或是次原子粒子移动的型态传送。辐射之能量从

辐射源向外所有方向直线放射。一般可依其能量的高低及电离物质的

能力分类为电离辐射或非电离辐射。一般普遍将这个名词用在电离辐

射。电离辐射具有足够的能量可以将原子或分子电离，非电离辐射则

否。辐射活性物质是指可放射出电离辐射的物质。电离辐射主要有三

种：α、β及γ辐射（或称射线）。

电离辐射的标志

非电离辐射的标志。

电离辐射

拥有足够高能量的辐射可以把原子电离。一般而言，电离是指电子被

电离辐射从电子壳层中击出，使原子带正电。由于细胞由原子组成，

电离作用可以引致癌症。一个细胞大约由数万亿个原子组成。电离辐

射引致癌症的机率取决于辐射剂量率及接受辐射生物之感应性。α、

β、γ辐射及中子辐射均可以加速至足够高能量电离原子。

α粒子

α粒子是氦-4（两个质子与两个中子）核，它们会和物质强烈作用，

在一般速度下它们只能在空气中行进数厘米，在一些低密度介质中只

数公厘，如装在某些盖格管（Geigercountertubes）中能让α射

线穿透的薄云母片。这表示一般衰变的α射线无法穿透皮肤，故不

会伤及底下的组织。宇宙线约有10%是高能量的α射线，这些α射

线能穿入人体甚至金属薄片，不过只对太空人有危险，因为地球磁场

会使之偏向，大气层也会挡住它们。当摄取到会射出α粒子的放射

性同位素时α射线是很危险的，因为它离组织细胞近到能损坏的距

离了。α射线对细胞所造成的损坏程度超过γ射线或X光的廿倍以

上，像镭、氡、钋就有具高毒性α射线的同位素。

β粒子（+/−）

主条目：β粒子

负β粒子由高能电子组成。此高能电子可穿透数厘米厚金属。负β

粒子由β衰变产生，原子核中的一粒中子衰变成为一粒质子，过程

当中释放出一粒负β粒子及一粒反电中微子。

正β粒子由正电子组成。由于正电子是反粒子，正β粒子可与负β

粒子湮灭，生成伽玛射线。

中子

中子可根据其速度而被分类。高能（高速）中子具电离能力，深入穿

透物质。中子是唯一一种能使其他物质带放射性之电离辐射。此过程

被称为“中子激发”。“中子激发”被医疗界，学术界及工业广泛应用

于生产放射性物质。

高能中子可以在空气中行进极长距离。中子辐射需要以富有氢核之物

质掩蔽，例如混凝土和水。核反应堆是常见之中子放射源，以水作为

有效之中子掩蔽物。

X射线

X射线是波长范围在0.01纳米到10纳米之间（对应频率范围30

PHz到30EHz）的电磁波，具波粒二象性。电磁波的能量以光子（波

包）的形式传递。当X射线光子与原子撞击，原子可以吸收其能量，

原子中电子可跃迁至较高电子轨态，单一光子能量足够高（大于其电

子之电离能）时可以电离此原子。一般来说，较大之原子有较大机会

吸收X射线光子。人体软组织由较细之原子组成而骨头含较多钙原

子，所以骨头较软组织吸引较多X射线。故此，X射线可以用作检

查人体结构。

伽马射线

伽马射线是频率高于10

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赫兹的电磁波光子。伽马射线不具有电荷

及静质量，故具有较α粒子及β粒子弱之电离能力。伽马射线具有

极强之穿透能力及带有高能量。伽马射线可被高原子序之原子核阻

停，例如铅或贫铀。

非电离辐射

非电离辐射之能量较电离辐射弱。非电离辐射不会电离物质，而会改

变分子或原子之旋转，振动或价层电子轨态。非电离辐射对生物活组

织的影响近年才开始被研究。不同的非电离辐射可产生不同之生物学

作用。

中子辐射

中子辐射由自由中子所组成，可由自发或感应产生的核裂变，核聚变

或其他核反应产生。中子非电离辐射不会电离原子，但可与不同元素

之原子核撞击，进行“中子激发”，产生不稳定同位素，使物质具放射

性。

电磁辐射

主条目：电磁辐射

电磁辐射（有时简称EMR）的形式为在真空中或物质中的自传播波。

电磁辐射有一个电场和磁场分量的振荡，分别在两个相互垂直的方向

传播能量。电磁辐射可按波的频率或波长分为不同类型，这些类型包

括（按序增加频率）：无线电波，微波，太赫兹辐射，红外辐射，可

见光，紫外线，X射线和伽玛射线。其中，无线电波的波长最长而伽

马射线的波长最短。除X射线和伽玛射线外之电磁辐射都具有较弱

电离能力，是非电离辐射。

黑体辐射

黑体辐射是指由理想放射物放射出来的辐射，在特定温度及特定波长

放射最大量之辐射。同时，黑体是可以吸收所有入射辐射的物体，不

会反射任何辐射，故黑体是绝对黑色的。理论上黑体会放射频谱上所

有波长之电磁波。维恩位移定律是描述黑体电磁辐射能流密度的峰值

波长与自身温度关系的定律。

发现

威廉·伦琴发现及命名了X射线。1895年他完成了初步的实验报告

“一种新的射线”及把这项成果发布在维尔茨堡的

Physical-MedicalSociety杂志上。1901年伦琴因发现X射线

获得诺贝尔物理学奖。亨利·贝克勒发现天然放射性;皮埃尔·居里及其

妻子玛丽·居里对亨利·贝克勒教授所发现的放射性现象共同研究及发

现了放射性元素镭，三人于1903年因对放射性的研究获颁诺贝尔

物理学奖。

α粒子，β粒子和γ射线辐射是由欧内斯特·卢瑟福通过简单的实验

发现。卢瑟福用一个放射性源，并确定所产生的射线源击中屏幕上三

个不同的区域，其中一个对应一个正电荷（α），其中一个是带负电

（β），和一个是中性（伽玛射线）。他计算出三种辐射的电荷。利

用这些数据，卢瑟福的结论是这些辐射包括三种不同类型并以希腊字

母首三个字母α，β和γ为它们命名。

辐射（物理名词）

辐射指的是能量以电磁波或粒子（如阿尔法粒子、贝塔粒子等）

的形式向外扩散。自然界中的一切物体，只要温度在绝对温度零度以

上，都以电磁波和粒子的形式时刻不停地向外传送热量，这种传送能

量的方式被称为辐射。辐射之能量从辐射源向外所有方向直线放射。

物体通过辐射所放出的能量，称为辐射能。辐射按伦琴/小时(R)计

算。辐射有一个重要特点，就是它是“对等的”。不论物体（气体）温

度高低都向外辐射，甲物体可以向乙物体辐射，同时乙也可向甲辐射。

一般普遍将这个名词用在电离辐射。辐射本身是中性词，但某些物质

的辐射可能会带来危害。

1辐射介绍

1.从中心向各个方向沿着直线伸展出去，形状像车辐。

2.热的传播方式的一种，从热源沿直线向四周发射出去。光线、

无线电波等电磁波的传播也叫辐射。

2辐射原理

辐射指的是能量以波或是次原子粒子移动的型态传送。辐射之能

量从辐射源向外所有方向直线放射。

辐射以电磁波和粒子（如阿尔法粒子、贝塔粒子等）的形式向外

放散。无线电波和光波都是电磁波。它们的传播速度很快，在真空中

的传播速度与光波(3×10^8米/秒)相同。

4常见辐射

太阳辐射

太阳向宇宙空间发射的电磁波和粒子流。地球所接受到的太阳辐

射能量仅为太阳向宇宙空间放射的总辐射能量的二十亿分之一，但却

是地球大气运动的主要能量源泉。到达地球大气上界的太阳辐射能量

称为天文太阳辐射量。在地球位于日地平均距离处时，地球大气上界

垂直于太阳光线的单位面积在单位时间内所受到的太阳辐射的全谱

总能量，称为太阳常数。太阳常数的常用单位为瓦/米2。因观测方法

和技术不同，得到的太阳常数值不同。世界气象组织(WMO)1981年

公布的太阳常数值是1368瓦/米2。地球大气上界的太阳辐射光谱的

99%以上在波长0.15～4.0微米之间。大约50%的太阳辐射能量在

可见光谱区（波长0.4～0.76微米），7%在紫外光谱区（波长0.76

微米），最大能量在波长0.475微米处。由于太阳辐射波长较地面和

大气辐射波长（约3～120微米）小得多，所以通常又称太阳辐射为

短波辐射，称地面和大气辐射为长波辐射。太阳活动和日地距离的变

化等会引起地球大气上界太阳辐射能量的变化太阳辐射通过大气，一

部分到达地面，称为直接太阳辐射；另一部分为大气的分子、大气中

的微尘、水汽等吸收、散射和反射。被散射的太阳辐射一部分返回宇

宙空间，另一部分到达地面，到达地面的这部分称为散射太阳辐射。

到达地面的散射太阳辐射和直接太阳辐射之和称为总辐射。太阳辐射

通过大气后，其强度和光谱能量分布都发生变化。到达地面的太阳辐

射能量比大气上界小得多，在太阳光谱上能量分布在紫外光谱区几乎

绝迹，在可见光谱区减少至40%，而在红外光谱区增至60%。

天文辐射的时空变化特点是：①全年以赤道获得的辐射最多，极

地最少。这种热量不均匀分布，必然导致地表各纬度的气温产生差异，

在地球表面出现热带、温带和寒带气候；②天文辐射夏大冬小，它导

致夏季温高冬季温低。大气对太阳辐射的削弱作用包括大气对太阳辐

射的吸收、散射和反射。太阳辐射经过整层大气时，0.29μm以下的

紫外线几乎全部被吸收，在可见光区大气吸收很少。在红外区有很强

的吸收带。大气中吸收太阳辐射的物质主要有氧、臭氧、水汽和液态

水，其次有二氧化碳、甲烷、一氧化二氮和尘埃等。云层能强烈吸收

和散射太阳辐射，同时还强烈吸收地面反射的太阳辐射。云的平均反

射率为0.50～0.55。经过大气削弱之后到达地面的太阳直接辐射和散

射辐射之和称为太阳总辐射。就全球平均而言，太阳总辐射只占到达

大气上界太阳辐射的45%。总辐射量随纬度升高而减小，随高度升

高而增大。一天内中午前后最大，夜间为0；一年内夏大冬小。

电磁辐射

电磁波（又称电磁辐射）是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场

在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平

面，有效的传递能量和动量。电磁辐射可以按照频率分类，从低频率

到高频率，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线

和伽马射线等等。人眼可接收到的电磁辐射，波长大约在380至780

纳米之间，称为可见光。只要是本身温度大于绝对零度的物体，都可

以发射电磁辐射，而世界上并不存在温度等于或低于绝对零度的物

体。因此，人们周边所有的物体时刻都在进行电磁辐射。尽管如此，

只有处于可见光频域以内的电磁波，才是可以被人们看到的。电磁波

不需要依靠介质传播，各种电磁波在真空中速率固定，速度为光速。

1.常见的电磁辐射源：一般来说，雷达系统、电视、手机和广播

发射系统、射频感应及介质加热设备、射频及微波医疗设备、各种电

加工设备、通信发射台站、卫星地球通信站、大型电力发电站、输变

电设备、高压及超高压输电线、地铁列车及电气火车以及大多数家用

电器等都是可以产生各种形式、不同频率、不同强度的电磁辐射源。

2.电磁

辐射场区的划分：电磁辐射场区一般分为远区场和近区场。

3.1.近区场及特点：以场源为中心，在一个波长范围内的区域，

通常称为近区场，也可称为感应场。近区场通常具有如下特点：近区

场内，电场强度与磁场强度的大小没有确定的比例关系。即：

E¹377H。一般情况下，对于电压高电流小的场源(如发射天线、

馈线等)，电场要比磁场强得多，对于电压低电流大的场源(如某些感

应加热设备的模具)，磁场要比电场大得多。近区场的电磁场强度比

远区场大得多。从这个角度上说，电磁防护的重点应该在近区场。近

区场的电磁场强度随距离的变化比较快，在此空间内的不均匀度较

大。

3.2远区场及特点在以场源为中心，半径为一个波长之外的空间范

围称为远区场，也可称为辐射场。远区场的主要特点如下：在远区场

中，所有的电磁能量基本上均以电磁波形式辐射传播，这种场辐射强

度的衰减要比感应场慢得多。在远区场，电场强度与磁场强度有如

下关系：在国际单位制中，E=377H，电场与磁场的运行方向互相垂

直，并都垂直于电磁波的传播方向。远区场为弱场，其电磁场强度均

较小。

3.3近区场与远区场划分的意义：通常，对于一个固定的可以产生

一定强度的电磁辐射源来说，近区场辐射的电磁场强度较大，所以，

我们应该格外注意对电磁辐射近区场的防护。另外，应该有对近区场

一个概念，对我们最经常接触的从短波段30MHz到微波段的

3000MHz的频段范围，其波长范围从10米到0.1米。

热辐射

热辐射，是一种物体用电磁辐射的形式把热能向外散发的热传方

式。它不依赖任何外界条件而进行。它是热的三种主要传导方式之一。

任何物体在发出辐射能的同时，也不断吸收周围物体发来的辐射

能。一物体辐射出的能量与吸收的能量之差，就是它传递出去的净能

量。物体的辐射能力（即单位时间内单位表面向外辐射的能量），随

温度的升高增加很快。

辐射能被物体吸收时发生热的效应，物体吸收的辐射能不同，所

产生的温度也不同。因此，辐射是能量转换为热量的重要方式。辐射

传热（radiantheattransfer）指依靠电磁波辐射实现热冷物体间热量

传递的过程，是一种非接触式传热，在真空中也能进行。物体发出的

电磁波，理论上是在整个波谱范围内分布，但在工业上所遇到的温度

范围内，有实际意义的是波长位于0.38～1000μm之间的热辐射，而

且大部分位于红外线(又称热射线)区段中0.76～20μm的范围内。所

谓红外线加热，就是利用这一区段的热辐射。研究热辐射规律，对于

炉内传热的合理设计十分重要，对于高温炉操作工的劳动保护也有积

极意义。当某系统需要保温时，即使此系统的温度不高，辐射传热的

影响也不能忽视。如保温瓶胆镀银，就是为了减少由辐射传热造成的

热损失。

一般说来，当一物体受到其他物体投来的辐射（能量为Q）时,

其中被吸收转为热能的部分为QA,被反射的部分为QR，透过物体的

部分为QD,显然这些部分与总能量之间有下式所示的关系：

QA+QR+QD=Q如果把A=QA/Q称为吸收率，R=QR/Q称为反射

率,D=QD/Q称为穿透率，

则有：A+R+D=1若物体的A=1，R=D=0，即到达该物体表面的

热辐射的能量完全被吸收，此物体称为绝对黑体,简称黑体。

若R=1，A=D=0,即到达该物体表面的热辐射的能量全部被反射；

当这种反射是规则的，此物体称为镜体；如果是乱反射，则称为

绝对白体。

若D=1，A=R=0，即到达物体表面的热辐射的能量全部透过物体，

此物体称为透热体。

实际上没有绝对黑体和绝对白体，仅有些物体接近绝对黑体或绝

对白体。

例如：没有光泽的黑漆表面接近于黑体，其吸收率为0.97～0.98；

磨光的铜表面接近于白体，其反射率可达0.97。

影响固体表面的吸收和反射性质的，主要是表面状况和颜色，表

面状况的影响往往比颜色更大。固体和液体一般是不透热的。热辐射

的能量穿过固体或液体的表面后只经过很短的距离（一般小于1mm,

穿过金属表面后只经过1μm），就被完全吸收。气体对热辐射能几

乎没有反射能力，在一般温度下的单原子和对称双原子气体（如Ar、

He、H2.N2.O2等），可视为透热体，多原子气体（如CO2、H2O、

SO2、NH3、CH4等）在特定波长范围内具有相当大的吸收能力。

5影响因素

弱相互作用是自然界的4种基本相互作用之一。简称弱作用。弱

相互作用是基本粒子之间一种特殊作用，它和强相互作用，电磁作用

和万有引力作用并成为四种基本相互作用力。

最早观察到的弱作用现象是原子核的β衰变。后来又观察到介子、

重子和轻子通过弱作用的衰变和中微子散射等弱作用过程。弱作用的

力程在四种作用中是最短的，在低能过程中可以近似地看作是参与弱

作用过程的粒子在同一点的作用。

分析实验的经过发现，费米子在一点的弱作用(称为费米作用)，

是两个费密子弱作用流的耦合，所谓弱作用流相当于电磁作用的电

流。耦合常数G与质子质量二次方的乘积是无量纲的，比电磁作用

的精细结构常数小1000倍。这个比例反映了两种作用在低能下强度

的差别。

弱相互作用的另一个特点是对称性低。在弱相互作用中，空间反

射、电荷共轭和时间反演的对称性都被破坏；同位旋、奇异数、粲数、

底数等在强作用下守恒的量子数都不守恒。但是破坏时间反演的弱作

用比不破坏时间反演的弱作用弱得多。

弱相互作用与电磁相互作用虽然很不相同，却又有相似之处。弱

作用流与电流一样是守恒的，它们之间还有以对称性相联系的关系。

有两种弱相互作用，一种是有轻子(电子e，中微子ν，μ子以及

它们的反粒子)参与的反应，如β衰变，正β衰变，μ子的衰变以及π

介子的衰变等；另一种是Κ介子和∧超子的衰变。这两种弱相互作

用的强度相同，都比强相互作用弱10^12倍，相互作用时间约为

10^(-6)～10^(-8)s。

质子和中子能够通过以下弱相互作用过程互化：1.质子+电子=（可

逆）中子+电子中微子2.质子+反电子中微子=（可逆）中子+正电子

6鉴别方法

电磁辐射和电磁辐射污染区别

电磁辐射和电磁辐射污染是两个概念，任何带电体都有电磁辐射，

当电磁辐射强度超过国家标准，就会产生负面效应，引起人体的不同

病变和危害，这部分超过标准的电磁场强度的辐射叫电磁辐射污染。

手机基站辐射对人身体影响

手机辐射与手机基站辐射的不同。一般一部手机的电磁辐射值在

0.03-0.7之间，而一个手机基站的辐射值在10微瓦。一个手机基站

所产生的辐射值比一部手机的值高不出多少。另外，电磁辐射是距离

越近、受辐射时间越长，所受到的伤害越深。而一般的居民家楼屋顶

上安装的手机基站离我们的距离为安全距离，所以这种影响是比较小

的。