” ارتداد الضوء إلى الجهة التي صدر منها عندما يصادف سطحاً صلباً”
وهنا يجب تعريف المصطلحات التالية:
1- السطح العاكس: هو السطح الذي تسقط عليه الأشعة.
2- العمود المقام على السطح العاكس: هو مستقيم يقام عمودياً على السطح العاكس في نقطة الانعكاس.
3- الشعاع الساقط: الشعاع الذي يسقط على السطح العاكس.
4- زاوية السقوط: الزاوية بين الشعاع الساقط والعمود المقام على السطح (1q)
5- الشعاع المنعكس: الشعاع المنعكس عن السطح العاكس.
6- زاوية الانعكاس: الزاوية بين الشعاع المنعكس والعمود المقام على السطح(2q).
قانونا الانعكاس:
القانون الأول :
الشعاع الساقط والشعاع المنعكس والعمود المقام على السطح العاكس من نقطة السقوط تقع جميعها في مستوى واحد عمودي على السطح العاكس.
القانون الثاني :
زاوية السقوط = زاوية الإنعكاس
qه1 =qه2
كما أن طول الموجة الساقطة يساوي طول الموجة المنعكسة لأنهما
ينتشران في وسط واحد لذا فإن سرعتهما واحدة وبناء عليه تتساوى الموجتان في التردد.
تكون الأخيلة في المرايا:
1- المرايا المستوية:
للتعرف على صفات الخيال المتكون باستخدام مرآة مستوية للجسم (أب).
أ- نسقط الشعاع الأول عمودياً على السطح العاكس فينعكس على نفسه.
ب- نسقط الشعاع الثاني بزاوية سقوط معينة وينعكس الشعاع بنفس الزاوية فنلاحظ امتداده داخل المرآة.
ج- عند نقطة التقاء الشعاعين يكِّون رأس الجسم الموضوع أمام المرآة.
– قس المسافة بين : الجسم ، المرآة والخيال ، المرآة.
صفات الخيال المتكون:
1- طول الجسم = طول الخيال
2- بعد الجسم عن المرآة = بعد الخيال عن المرآة
3- الخيال مقلوب جانبياً
4- يكون الخيال وهمياً داخل المرآة أي لا يمكن استقباله على حاجز
المرايا الكروية:
يكون السطح العاكس في المرايا الكروية جزءاً من سطح كرة جوفاء. ويطلق على المرآة الكروية محدبة إذا كان السطح العاكس هو السطح الخارجي. أما إذا كان سطحها العاكس هو الداخلي فحينئذ تسمى مرآة مقعرة.
وللتعرف على صفات الصور المتكونة في المرايا الكروية يلزم تعريف المصطلحات التالية :
1- قطب المرآة ( ق ) : هو مركز سطح المرآة .
2- مركز التكور( م ) : هو مركز الكرة التي تكون المرآة جزءاً منها ويكون أمام المرآة المقعرة وخلف المرآة المحدبة.
3- نصف قطر التكور( نق ): هو نصف قطر الكرة التي أخذت منها المرآة وهي المسافة ق م على الرسم.
4- المحور الرئيسي: هو الخط الذي يصل بين قطب المرآة ( ق ) ومركز التكور( م ).
5- البؤرة المرآة ( ب): هي النقطة التي تتجمع فيها الأشعة المتوازية الساقطة على المرآة المقعرة بعد انعكاسها ( بؤرة حقيقية ). وهي أيضاً النقطة خلف المرآة المحدبة والتي تبدو الأشعة خارجة منها بعد سقوط أشعة متوازية على سطح المرآة ( بؤرة وهمية ) .
6- البعد البؤري( ع ): هو المسافة بين قطب المرآة ( ق ) وبؤرة المرآة ( ب ).
2-
المرايا المقعرة
نستطيع التعرف على صفات الصور المتكونة في المرآة المقعرة عن طريق التجربة في المختبر. إلا أننا يمكن أن نحصل على هذه الصفات عن طريق الرسم الدقيق وذلك باتباع قاعدتين من القواعد الثلاث المدرجة أدناه.
1- الشعاع الساقط موازياً للمحور الرئيس ينعكس ماراً بالبؤرة.
2- الشعاع الساقط ماراً بمركز التكور ينعكس على نفسه.
3- الشعاع الساقط ماراً بالبؤرة ينعكس موازياً للمحور الرئيسي.
مثال:
– ما هي صفات الصورة المتكونة لجسم (السهم في الشكل) يبعد مسافة أكبر من ضعفي البعد البؤري عن مرآة مقعرة نصف قطر تكورها (نق) يساوي ( 6سم ).
انتشار الضوء في خطوط مستقيمة
1- انتشار الضوء في خطوط مستقيمة (مبدأ فيرما).
ينبعث الضوء من المصدر بخطوط مستقيمة , ويطلق على اتجاه سير الضوء اسم ” الشعاع الضوئي”. لقد صاغ العالم فيرما هذه الحقيقة على شكل قانون يسمى مبدأ فيرما “عندما ينتقل الضوء من نقطة إلى أخرى, فإنه يسلك المسار الذي يحتاج في أقل زمن ممكن”.
ولإثبات هذه الحقيقة سنقوم بإجراء النشاط رقم (1):
نشاط رقم (1)
الأدوات اللازمة: شمعة- ثلاث قطع كرتون مربعة (15سم ×15سم) في مركزها ثقب صغير- ثلاث قطع خشبية لتثبيت قطع الكرتون.
خطوات إجراء التجربة:
1- ضع قطع الكرتون بعد تثبيتها باستخدام القطع الخشبية فوق سطح الطاولة.
2- اجعل الثقوب الثلاث في القطع على نفس الخط المستقيم.
3- هل تستطيع رؤية ضوء الشمعة من الجهة الأخرى؟
4- الآن حرك أحد قطع الكرتون بحيث لا تصبح الثقوب على استقامة واحدة وحاول رؤية ضوء الشمعة مرة أخرى.
ما هو الشرط اللازم حتى تستطيع رؤية ضوء الشمعة؟
2- مبدأ استقلال الأشعة:
عندما تتقاطع الأشعة الضوئية فإن أحداً منها لا يؤثر على الآخر, بل يواصل كل منها السير في اتجاهه دون أن يتأثر بالإشعاع الآخر.
انكسار الأشعة الضوئية
قال تعالى : ” ألم تر إلى ربك كيف مد الظل و لو شاء جعله ساكناًً و جعلنا الشمس عليه دليلاً ، ثم قبضناه إلينا قبضاً يسيراً .” الفرقان ( 45) .
فالظل هنا هو الظل بمعناه العام ، سواء كان ظل حيوان أو نبات أو جماد بما في ذلك الليل الذي هو ظل الأرض .
تدعو الآية الكريمة أن نرى صنع الله ن الذي أتقن كل شيء صنعه ، فيما نرى ، في الظل . فهو الذي خلقه و خلق أسبابه و مده ، و لو شاء سبحانه لغير في أسبابه فجعله ساكناً لا يتحول و لا يزول ، كما يحدث في بعض الكواكب ، كعطارد مثلاً ، ذلك الكوكب القريب من الشمس ، و الذي يقابلها بوجه واحد فقط . فنهاره نهار أبدي ، و ليله ليل أبدي ،و الظل فيه ساكن .
و جعل سبحانه الشمس دليلاً على الظل فبها عرف و بها حدد .
ثم يعرض سبحانه واحدة من آياته في الآفاق . و إحدى معجزات هو الظل لعصرنا : ” ثم قبضناه إلينا قبضاً يسيراً”.
و يجب أن ننتبه هنا إلى أن الظل الذي ( قبضناه قبضاً يسيراً) هو الظل الذي دليله ضوء مصباح مثلاً ، أو ضوء نار ،لا يدخل في حكم الآية .
إن اله سبحانه لم يترك الظل الناتج في الأرض عن الشمس على امتداده الذي كان من الممكن أن يكون عليه . بل قبضه قليلاً ،و جعله أصغر أو أقل من ذلك .
لتفسير الآية و فهمها جيداً ، يجب ان ندرس حادثة انكسار الأشعة عندما تمر من وسط إلى آخر مختلف الكثافة .
ـ تسير الأشعة الضوئية بخطوط مستقيمة ما دامت في وسط متجانس ذي كثافة ثابتة ، حتى إذا صادفت طبقة أخرى مختلفة الكثافة ، اجتازتها ـ إن كان ذلك ممكنا ً ـ بعد أن ينحرف خط سرها انحرافاً يتناسب مع الفرق بين الكثافتين .
أظن أن كل واحد منا رأى هذه الحادثة عندما رأى صدفة ، أو غير صدفة ، قضيباً موضوعاً بشكل مائل في الماء ، و القسم الأعلى منه بارز في الهواء ، فإن سحبه من الماء وجده مستقيماً و إن أرجعه وجده معقوفاً . و لعل البعض لم يستطع أن يجد تعليلاً لهذه الحادثة .
إن تعليلها هو أن الأشعة تنحرف عندما تنتقل من الماء إلى الهواء بسبب اختلاف الكثافتين ، فيظهر القضيب و كأنه معقوف .
نعود إلى الظل الذي دليله الشمس .
ينبعث الضوء من الشمس ، و يسير عبر الفراغ الكوني بخطوط مستقيمة ، حتى إذا اصطدم بعضه بالهواء الأرضي ، ذي الكثافة العالية بالنسبة للفضاء ، انحرف ليسير في خط مستقيم آخر يشكل خط سيره في الفراغ زاوية ما .
هكذا يظهر لنا بوضوح كيف ا، حادثة الانكسار سبب قبض الظل قبضاً يسيراً .
الحيود هو انحناء الموجة حول فتحة صغيرة ، وتكون ظاهرة الحيود أوضح ما يمكن عندما يكون اتساع الفتحة مساوياً لطول الموجة أو أصغر منه قليلاً .
وللتعرف على حيود الموجات المائية ، نجري النشاط التالي :
* نشاط :
– الأدوات المستخدمة :
حوض التموجات المائية – مسطرة – حاجز فيه فتحة ضيقة .
– الخطوات :
1. ضع الماء في الحوض إلى مستوى مناسب .
2. حرك حافة مسطرة بحيث تهتز عند أحد جوانب الحوض .
3. ضع الحاجز في مسار الموجات .
ماذا تلاحظ ؟
نلاحظ تغير شكل الموجات بعد نفاذها من الفتحة الصغيرة بحيث يحدث لها انحناء حول الفتحة .
تفسير الحيود باستخدام مبدأ هويجنز
عند مرور الموجات من خلال فتحة وتكون الفتحة أصغر من الطول الموجي للموجات المستخدمة فإن جبهة الموجة التي تصطدم بالفتحة تعمل كمصدر لموجة ثانوية تنتشر خلف الفتحة على شكل دوائر متحدة المركز, مركزها هو الفتحة فيكون مقدار الانحناء أكبر ، أما في الحالة التي تكون الفتحة أكبر من الطول الموجي فإن الفتحة تعمل كجزء من جبهة الموجة ، يمكن اعتباره عدة نقاط تعمل كل منها كموجات ثانوية تشترك في عمل جبهة جديدة لموجة تنتشر خلف الفتحة ومقدار انحناء الجبهة الجديدة أقل من الحالة الأولى .
الإستقطاب Polarization
تطبيقات على خاصية الاستقطاب
مرشح البولارويد في كاميرات التصوير :
نرى بعض الأجسام المراد تصويرها تتعرض لكمية كبيرة من الضوء حسب نوعية الأجسام التي خلفها وعند التصوير تظهر الصورة غير واضحة وللتغلب على هذه المشكلة تم وضع مرشح من البولارويد أمام عدسة الكاميرا للتخلص من الضوء المنعكس من الأجسام خلف الجسم المراد تصويره ، ويكون معظمه في حالة استقطاب فيدار مستوى المرشح حتى يصبح عمودياً على مستوى استقطاب الضوء المنعكس أما الضوء المنعكس من الجسم المراد تصويره فلا يتأثر بالمرشح لأنه ضوء غير مستقطب
استطاع الإنسان منذ القدم أن يثبت أن الضوء ينساب بخط مستقيم داخل مكان معين وينعكس على المرآة حسب قوانين ثابتة وينكسر إذا ما انتقل من جسم إلى جسم حسب قوانين ثابتة أيضا . وقد ساعد اكتشاف هذه القوانين على إرساء قواعد علم مهم ألا وهو علم البصريات الهندسية الذي ساهم مساهمة فعالة في دفع عجلة التقدم العلمي والتقني للإنسان فتمت بفضله منذ قرون صناعة العدسات والمرآيا والميكروسكوب وأجهزة رصد النجوم.. الخ. وبقيت هذه القوانين وهذه الصناعة حتى اليوم مما يعني أن ملاحظات الإنسان الآنفة الذكر تشكل تقريبا (approximation) حسن الدقة للحقيقة المطلقة.
ولم يطرح الفيزيائيون السؤال الكبير عن طبيعة هذا الضوء إلا بعد أن بدأت بعض الملاحظات الجديدة تتناقض مع القوانين المذكورة أعلاه . فلما تبين للباحثين أن الضوء إذا مر عبر فتحة صغيرة ينتشر عند خروجه منها وكأن الفتحة هي مصدر الضوء فعرفوا أن قانون الإنسياب بخط مستقيم هو قانون قد يكون صحيحا وكافيا في بعض الميادين والتجارب ولكنه بالتأكيد قاصر عن تفسير كل الظواهر.
وبعد دراسة معمقة لكل خصائص الضوء اضطر الباحثون للتعلق بفرضية جديدة تقضي بأن الضوء هو عبارة عن موجة تنساب في المكان دون أن يكون بالإمكان تحديدها بنقطة وأن هذه الموجة(أو ذبذبتها ) يحدد لون الضوء. ولقد حال توزع الموجة في المكان وانتشارها دون حصر الطاقة بنقطة معينة مما جعل تفسير الظاهرة الكهرضوئية صعبا.
إذا أرسلنا ضوءا إلى مادة صلبة فمن الممكن في بعض الحالات أن يحرر الضوء الكترون من الجسم الصلب .وهذا يعني أن الضوء حمل معه طاقة كافية لسلخ الالكترون عن الذرة . ومن الضروري أن تكون هذه الطاقة محصورة قي مكان صغير ( هو حجم الكترون ) وهذا ما يتناقض مع الطبيعة الموجية.
وحدت هذه الظاهرة الفيزيائيين على طرح نظرية جديدة تقضي بأن الطاقة لا تنساب مع الضوء بشكل مستمر وغير متقطع وبأن الضوء مؤلف من حبيبات ضوء يسمى واحدها فوتون “Photon” تحمل الطاقة. وفي وسع هذه الفرضية تفسير الظاهرة الكهرضوئية ولكنها لا تستطيع تفسير ظواهر أخرى كالحيود مثلا. بينما تستطيع فرضية الطبيعة الموجية للضوء تفسير ظاهرة الحيود وتعجز عن تفسير ظاهرة (Compton) أو الظاهرة الكهرضوئية وهذا يعني أن الفرضيتين هما وجهان لحقيقة واحدة وأنه يحسن استعمال هذا الوجه أو الآخر حسب ميدان العمل . وهذا ما حدا الفيزيائي الفرنسي دوبرويل “De Broglie” للقول:”الموجات والجسيمات متصلة اتصالا وثيقا في الطبيعة وعلى الأقل في حالة الضوء “.
للضوء إذا طبيعة موجية وموجته كهرومغناطيسية يمكن تمييزها بطول الموجة “λ ” لمدا أو ذبذبتها . تجدر الملاحظة إلى أن طول الموجة يساوي حاصل قسمة سرعة الضوء C بالذبذبة N:
إن الجسم المضيء الذي يرسل ضوءا ما ذا ذبذبة معينة يستطيع أن يمتص ضوءا له نفس الذبذبة . وهذا ما دفع الفيزيائي”Planck “ بلانك للقول بأن الطاقة المنبعثة من الضوء أو الممتصة لا يمكن أن تتغير إلا بكميات متقطعة. وأصغر كمية طاقة أو حبيبة طاقة تساوي حاصل ضرب ذبذبة الموجة بثابت دائم “ثابت بلانك”.
وللأشعة السينية نفس طبيعة الضوء أي أنها موجة كهرومغناطيسية تختلف عن موجة الضوء المرئي بطول الموجة فقط إذ أن ذبذبة أي أشعة سينية أعلى من ذبذبة الضوء المرئي وبالتالي فإن الطاقة التي تحملها أكبر من تلك التي يحملها أي ضوء مرئي وتجدر الملاحظة إلى أن كل ما قيل حول ازدواجية طبيعة الضوء (موجية وجسيميه) يبقى صحيحا في ميدان الأشعة السينية.
إن كل قوانين البصريات الهندسية والبصريات الفيزيائية تسري على الأشعة السينية مع بعض المميزات الخاصة والمتعلقة بتعامل الأشعة السينية مع المادة نظرا لقصر طول الموجة “وضخامة” كمية الطاقة التي يحملها الفوتون السيني نسبيا: فطول الموجة السينية يوازي تقريبا قطر الذرة من ناحية والمسافات بين الذرات المتواجدة في المادة الصلبة من ناحية ثانية.
والطاقة التي تحملها حبيبة س موازية للطاقة اللازمة لاستخراج الكترون من الطبقات الداخلية في الذرة بينما الطاقة التي تحملها حبيبة الضوء العادي ( الفوتون ) توازي الطاقة اللازمة لفصل الكترون من الطبقات الخارجية.
وتجدر الملاحظة إلى أن مسار الأشعة السينية لا ينكسر عمليا عند مروره من مادة إلى مادة أخرى كما هو الحال بالنسبة للضوء المرئي وهذا يعني أنه لا يمكن صناعة عدسات خاصة بالأشعة السينية .
وبالرغم من الكثير من الصعوبات فقد استطاع العلماء صناعة مرايا عاكسة للأشعة السينية. وقد استخدمت هذه المرايا في ميادين عديدة خاصة في الميادين التي تحتاج لحصر كمية كبيرة من الضوء السيني في مساحة متناهية الصغر.
إن طول موجة الأشعة السينية أقصر بكثير من طول موجة أي أشعة مرئية . كما أن طول موجة الأشعة السينية يختلف حسب طبيعة معدن المهبط.
تجدر الإشارة أن وحدة القياس المستخدمة لقياس طول الأشعة السينية في هذا الميدان هي الأنغستروم “Angstrom:A” والتي تساوي جزءا من مئة مليون من السنتمتر.
إن التشابه من حيث الطبيعة بين الضوء وبين الأشعة السينية والفارق بينهما من حيث طول الموجة . طرحا بسرعة إمكانية استعمال هذه الأشعة لفحص ودراسة الأجسام المتناهية الصغر وخاصة الذرات والجزيئات حيث أن طول موجة الأشعة السينية يوازي تقريبا قطر الذرة ولكن عند الشروع بدراسة تركيب الأجسام الصلبة بهذه الطريقة يجب أخذ كل الاحتياطات اللازمة لتفسير نتائج التجارب تفسيرا صحيحا.
3. خصائص الأشعة السينية :
نستطيع أن نستنتج مما سبق بعض خصائص الأشعة السينية ولكن من أجل حصر أهم هذه الخصائص يمكننا ذكر تلك التي ساهمت في توضيح طبيعتها وفي تطور استعمالها في شتى الميادين.
ــ الأشعة السينية تنساب بخط مستقيم وبسرعة مساوية لسرعة الضوء.
ــ لا تتأثر بوجود حقل مغناطيسي أو حقل كهربائي وهذا ما يدل على أنها لا تحمل أي شحنة كهربائية.
ــ يتغير طول موجة الأشعة السينية بحسب طبيعة معدن المهبط بين جزء من ألف من الأنغستروم وبين ألف أنغستروم.
ــ تؤثر على أفلام التصوير.
ــ تسبب فلورة أو فسفرة بعض الأجسام.
ــ تستطيع جرح أو قتل الخلايا الحية وأحيانا إحداث تغيرات عضوية فيها.
ــ تتمتع كالضوء بازدواجية الطبيعة بحيث أنها تبدو في بعض الميادين كالموجة( الحيود مثلا ) وفي بعضها الآخر كمجموعة حبيبات طاقة قادرة على تحرير الكترون أو أكثر في بعض الأجسام الصلبة محدثة بذلك تيارا كهربائيا.
إن تنوع الخصائص إلى جانب تلك التي لم تذكر هنا أوجد العديد من التطبيقات المهمة . ويكفي أن نذكر على سبيل المثال الخدمات الجلية التي تقدمها الأشعة السينية في ميادين التصوير الطبي وفي ميدان دراسة تكوين الأجسام الصلبة وكيفية ترتيب الذرات داخلها . ونستطيع القول بأن عددا من هذه التطبيقات يدخل في ميادين الفيزياء والكيمياء والهندسة والطب والصناعة. إن السير نحو توحيد النظرية العلمية عند الإنسان يلاحظ بشكل واضح من تطور الأبحاث الأساسية في ميدان الأشعة السينية . فالفيزيائي الذي يستعمل الأشعة السينية في ميدان الأجسام الصلبة مضطر للإلمام بالكثير من النظريات الكيميائية خاصة فيما يتعلق بطبيعة الرباط بين الذرات داخل الجسم الصلب وبالتالي كمية الشحنة الكهربائية (أو عدد الالكترونات) المركزة في كل ذرة .
تصدر الأشعة السينية في كل مرة تتعرض فيها المادة للاصطدام بإلكتروناتٍ سريعة ذات قدرة حركية عالية. ويتألف أنبوب الأشعة الحديث من زجاج مفرغ من الهواء يحوي سلك وشيعة قابلاً للتوهج هو المهبط cathode، وقطعة من المعدن هي المصعد anode. وعندما يتوهج السلك بازدياد درجة حرارته عند تطبيق تيار كهربائي على طرفيه، تصدر عنه إلكترونات عدة بفعل الحادثة الفيزيائية المعروفة بالإصدار الحراري الشاردي (الإيوني)، فإذا طبق فرق كمون عال بين هذا السلك المتوهج (المهبط) والقطعة المعدنية (المصعد) تتسارع حركة الإلكترونات وتتجه نحو المصعد لترتطم به وتصدر عن هذا الارتطام فوتونات ذات طاقة متفاوتة يؤلف مجموعها الأشعة السينية وكمية كبيرة من الحرارة توجب تبريد المصعد تبريداً مستمراً، إذ إن الأشعة السينية الصادرة تكوّن 1% من طاقة الإلكترونات الحركية عند اصطدامها بالمصعد ويضيع القسم الأكبر من هذه الطاقة حرارياً.
تتألف الأشعة السينية الناجمة عن تصادم الإلكترونات والمادة من نوعين رئيسين يكون الأول منهما طيفاً متصلاً لأشعة ذات أطوال موجية متقاربة لا علاقة لها بنوع المادة الكيمياوي للمصعد، في حين يتمتع الثاني بطول موجة خاص يتميز على منحنى طيف الأشعة الصادرة بشكل خط حاد ذي علاقة بنوع المادة الكيمياوي للمصعد. لذلك سمي هذا النوع الأخير من الأشعة السينية الصادرة الأشعة المميزة.
تتعلق قدرة اختراق الأشعة للمادة أو نفوذها بطول موجتها، وبالتالي بالطاقة الحركية للإلكترونات المتصادمة مع المصعد، فكلما كانت طاقة هذه الإلكترونات عالية كان طول موجة الأشعة السينية قصيراً، وكانت شديدة النفوذ أو قاسية. وبالعكس كلما خفت هذه الطاقة كان طول موجة الأشعة السينية الصادرة طويلاً وكانت الأشعة قليلة النفوذ أو لينة، وتزداد طاقة الإلكترونات الحركية طرداً مع زيادة فرق الكمون المطبق (فولتاج) فاذا اقترب هذا من 500.000 فولط كان طول موجة الأشعة السينية الصادرة قريباً من أطوال موجة أشعة غاما.
خصائص الأشعة السينية
تمكن رونتغن منذ اكتشافه الأشعة السينية من دراسة خصائصها النوعية ولخصها بأن هذه الأشعة تسبب تفلور عدد من المواد من بينها مركب سيانيد البلاتين مع الباريوم. وتؤثر في المستحلبات الفضية المستخدمة في التصوير الضوئي. وتزيل الشحنة الكهربائية للمواد. ومعظم المواد شفافة لها. وتسير وفق خط مستقيم. ولا يغير اتجاهها مرورها عبر ساحات مغنطيسية، لذلك فهي ليست سيلاً من جزيئات مشحونة. وتصدر عندما تصطدم الأشعة المهبطية بأي مادة. وإن العناصر الثقيلة أكثر مردوداً من حيث إصدارها. ولا تنعكس ولا تنكسر بسهولة كالأشعة الضوئية.
وقد عكف الفيزيائيون منذ اكتشاف الأشعة السينية على دراسة خصائصها بالتفصيل وتبين لهم فيما بعد أنها تحدث بمرورها في المادة تأيناً ionisation في ذرات هذه المادة تختلف نسبته باختلاف طاقة فوتوناتها.
استعمال الأشعة السينية
استعملت الأشعة السينية في مجالات الطب والصناعة، وكان الأطباء أول المستفيدين من استعمالها بسبب اختلاف نسب امتصاصها في الأنسجة الحية باختلاف نوع هذه الأنسجة، فاستخدمت خاصة الفلورة في التنظير الشعاعي ودراسة حركية الأعضاء، ثم استخدمت الدارة التلفزيونية في نقل الصورة المتفلورة إلى شاشة التلفاز الذي أصبح يستخدم في التنظير الشعاعي، وبذلك تناقصت كمية الأشعة اللازمة للحصول على الصورة المفلورة المتلفزة.
وكذلك استعملت الأشعة السينية في التصوير الشعاعي لمختلف أعضاء الجسم، ثم أدخل استعمالها مع الحواسيب للحصول على صور أكثر دقة وتفصيلاً للأعضاء المختلفة (أجهزة التصوير الطبقي المحوري).
واستخدمت الأشعة السينية أيضاً في معالجة الأورام الخبيثة ومنع انتشارها، وجهد الفيزيائيون في زيادة قدرة نفوذها في الأنسجة المختلفة للجسم للوصول إلىالأورام العميقة، فاستعملت المسرعات الخطية التي أصبحت اليوم من أحدث أجهزة المعالجة الشعاعية.
استخدمت الأشعة السينية أيضاً في الصناعة لكشف الهنات والشقوق في القوالب المعدنية والأخشاب المستعملة في صناعة الزوارق، كما ساعدت دراسة طيف امتصاص هذه الأشعة في المادة على جعل الأشعة السينية طريقة لكشف العناصر الداخلة في تركيب المواد المختلفة وتحليلها. وتستعمل في هذه الحالة الأشعة السينية التي تميز كل عنصر من العناصر الكيمياوية.
تبين منذ السنوات العشر الأولى لاستعمال الأشعة السينية في الطب (التشخيص والمعالجة) أن هذه الأشعة لا تخلو من التأثيرات المؤذية. فقد عرف منذ البدء، عندما استخدمها الأطباء في التنظير الشعاعي لجبر كسور العظام، أنها تحدث حروقاً في أيدي الطبيب الفاحص وأن لها تأثيراً في خلايا نقي العظام والغدد التناسلية. وأظهرت الدراسات الخلوية الحيوية فيما بعد أن التأثيرات المؤذية للأشعة تسبب حتى بمقادير قليلة أحياناً تبدلات في صبغيات نواة الخلية الحية (طفرات) مع مايتلو ذلك من تشوهات ولادية أو من اضطراب تكاثر هذه الخلايا وبالتالي موتها.
وثبت أن تأثيرات الأشعة السينية في الخلية الحية تقع في أثناء الطور الثالث للانقسام الخلوي، لذلك كانت الأنسجة الحية ذات الانقسام الخلوي النشيط أشد تأثراً بها كأنسجة نقي العظام والغدد التناسلية.
لذلك فقد أحجم الأطباء عن استعمالها على المرأة الحامل في الأشهر الأولى من الحمل، واستخدمت الواقيات الرصاصية لحماية العاملين بها. كما أن الهيئة الدولية للطاقة الذرية واللجان المتفرعة عنها قامت بنشر توصيات الحماية والأمان الخاصة بالأشعة السينية في منشورات خاصة تناولت القوانين الناظمة لاستعمالات هذه الأشعة وفرضت معايير وأسساً لصناعة الأجهزة الشعاعية ألزمت الشركات الصانعة التقيد بها، كما حددت المقادير والجرعات الشعاعية العظمى المسموح بها التي لا تحدث ضرراً يذكر.
[/align]
