无相“精灵”
辐射是名副其实的“三无”产品,之所以有这样的比喻,正是因为辐射在自然界和人类社会中无相无形,看不见又摸不着,这第一个“无”便说的是它广泛存在的属性。
从广义上来说,辐射是指以波或粒子的形式向周围空间或物质发射并在其中传播的能量(如声辐射、热辐射、电磁辐射、粒子辐射等)的统称。例如,物质受热向周围发射热量叫做热辐射,不稳定的原子核发生衰变时发射出的微观粒子叫做核辐射。

人体热成像

烟叶生长过程中也会自然聚集放射性物质
人类接触到自然界中最大的辐射源就是太阳,有阳光的时候会感到热,它就是通过辐射的方式将热量传给地球,如果没有辐射的存在,那么地球表面就会是冰冷的石头。
一些放射性物质也会在自然界的植物体内聚集,从而产生辐射。当你手举香烟吞云吐雾的时候,会想到烟叶正向外释放着辐射吗?许多香烟中含有放射性物质。在整个卷烟生产过程中,这些物质在烟叶中留存下来,当香烟燃烧时的烟气被释放到空气中时,这些物质会以气固混合物的形式释放到空气中。尽管这些物质是以低浓度释放的。
随着科学技术的进步,进入电气化时代之后的人类也创造出了无数家用电器、工业设备,并通过它们深刻改造了自然环境。却不曾料到,大到家庭中的电视、电冰箱、电烤箱、微波炉,小到手机、Wi-Fi都成了日常生活中的辐射源。特别是老式电视机屏幕内的显像管会发射出微量X射线,提高了癌变及婴儿畸形的风险。除此之外,乘坐飞机时也会受到辐射,有研究表明,旅客受到的辐射剂量与飞行时间有关,在天空中停留得越久,就会受到更多的照射。
如此看来,人类社会已经被辐射这张“网”笼罩得严严实实。但千万不要恐慌,我们需要了解什么是辐射,辐射怎么分类。我们通常论及的“辐射”概念是狭义的,仅指高能电磁辐射和粒子辐射,这种狭义的“辐射”又称“射线”。
所有生物体无时无刻不接受着自然界中始终存在的辐射,我们称其为天然本底辐射。本底辐射是指人类生活环境本来存在的辐射,主要包括宇宙射线和自然界中天然放射性核素发出的射线。就像音乐剧中自带的“背景音”,它天然存在,无法根除。生活在地球上的人都受到天然本底辐射,但不同地区、不同居住条件下的居民,所接受的天然本底辐射的剂量水平有很大差异。

法国物理学家贝克勒尔
这种“纯天然”的本底辐射源自何处?
1896年,法国物理学家贝克勒尔(Antoine Henri Becquerel)在研究铀盐的实验中,首先发现了铀原子核的天然放射性。在进一步研究中,他发现铀盐所放出的这种射线能使空气电离,也可以穿透黑纸使照相底片感光。他还发现,外界压强和温度等因素的变化不会对实验产生任何影响。贝克勒尔的这一发现意义深远,它使人们对物质的微观结构有了更新的认识,并由此打开了原子核物理学的大门。
1898年,居里夫人(Marie Curie)和她的丈夫皮埃尔·居里(Pierre Curie)合力发现了放射性更强的钋(Pu)和镭(Rn)。由于天然放射性这一划时代的发现,居里夫妇和贝克勒尔共同获得了1903年诺贝尔物理学奖。此后,居里夫妇继续研究了镭在化学和医学上的应用,并于1902年分离出高纯度的金属镭。因此,居里夫人又获得了1911年诺贝尔化学奖。在贝克勒尔和居里夫妇等人研究的基础上,后来又陆续发现了其他元素的许多放射性核素。
人工放射性则要等到1934年才被发现,它的发现者正是居里夫人的女儿和女婿——法国科学家约里奥-居里(Joliot-Curie)夫妇。而在1937年5月,一位24岁的中国小伙子经人介绍成为伊蕾娜·约里奥-居里(Irène Joliot-Curie)的入室弟子,27年之后,他的名字将伴随新中国原子弹的第一声巨响而被世人铭记。他就是中国原子能事业的奠基人、“中国原子弹之父”——钱三强。现在,我们知道许多天然和人工生产的核素都能自发地放射出射线。放出的射线类型除α、β、γ以外,还有正电子、质子、中子、中微子等其他粒子。我们将能自发地放射出射线的核素,称为“放射性核素”(以前常称为“放射性同位素”)或“不稳定核素”。
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法国物理学家居里夫人和她的丈夫皮埃尔·居里

约里奥·居里夫妇
放射性与电磁波
放射性是元素从不稳定的原子核向稳定的原子核转变时,自发放出核辐射的一种现象。而能够自发地进行这个过程的元素被称为放射性元素。在化学元素周期表中,原子序数在83(铋)及以上的元素都具有放射性,少数原子序数小于83的元素(如锝)也具有放射性。
按照放射源对人体健康和环境的潜在危害程度,从高到低可将放射源分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类。其中,Ⅰ类放射源为极危险源。在没有任何防护下,接触此类放射源几分钟到1小时就可能致人死亡。
电磁波是很常见的辐射,对人体的影响主要由功率(与场强有关)和频率决定。通信用的无线电波是频率较低的电磁波,如果按照频率从低到高(波长从长到短)给它们“排个队”,电磁波由无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线组成。
●X射线:是原子核外电子能级跃迁释放的射线。
●γ射线:是原子核能级跃迁时释放出的射线,是波长短于0.2埃的电磁波。
●α、β、γ属于原子核射线,其中,α是氦原子核射线、β是电子射线。中子、α与β不属于电磁波。


电磁波谱
如果按辐射的能量大小来加以区分,那辐射又被分为电离辐射和非电离辐射。其中,电离辐射能量高,能使原子、分子产生电离,使不带电的物质在射线作用下变成带电物质,可以破坏生物细胞结构;而非电离辐射的能量较低,是不会产生电离作用的辐射的,一般不会破坏生物细胞。
辐射虽然在我们的生活中无处不在,看不见也摸不着,我们仍需记住:远离电离辐射危害,避免长时间、近距离接触非电离辐射。

辐射的分类
现在,我们似乎对这个潜藏的“精灵”建立了初步认识,但日常生活中,我们该如何探测、区分、衡量这些无处不在、无相无形的辐射呢?