Eisimpleirean de Cheistean a’ Deasbad Ghathan Gamma agus Ghathan-X
Ann am fiosaig, gu h-àraidh ann am fiosaig niùclasach agus fiosaig mheidigeach, tha pàirt chudromach aig ghathan gamma agus ghathan-X. Tha triceadan àrda agus lùth gu leòr aig an dà sheòrsa rèididheachd electromagnetic seo gus a dhol a-steach do stuth cruaidh, gan dèanamh nan innealan riatanach ann an raon farsaing de thagraidhean, bho leigheas aillse gu ìomhaighean meidigeach. Bidh an t-artaigil seo a’ sgrùdadh grunn eisimpleirean de dhuilgheadasan co-cheangailte ri ghathan gamma agus ghathan-X, còmhla ri deasbadan gus ar tuigse a dhoimhneachadh.
1. A’ Tuigsinn Ghathan Gamma agus Ghathan-X
Ghathan gama
’S e seòrsa de rèididheachd electromagnetic a th’ ann an ghathan gama a thèid a chruthachadh le lobhadh rèidio-ghnìomhach ann an niuclasan atamach. Tha tricead glè àrd aig an rèididheachd seo, nas motha na 10^19 Hz, agus tonn-fhaid glè ghoirid, nas lugha na 10 picomeatairean. Tha cumhachd treòrachaidh fìor àrd aig ghathan gama agus faodaidh iad sreathan glè thiugh de stuth a dhol troimhe.
X-ghath
Air an làimh eile, bidh ghathan-X air an dèanamh bho ghluasadan dealanach ann an dadaman, gu h-àraidh nuair a thèid dealanach bho shligean a-staigh a chur an àite le dealanach bho shligean a-muigh a thig sìos gus an àite a ghabhail. Tha tricead ghathan-X eadar 10^16 Hz agus 10^21 Hz, le tonnan-fada eadar 0.01 nm agus 10 nm. Tha ghathan-X air an cleachdadh gu farsaing ann an rèidiografaireachd meidigeach agus criostalagrafaireachd ghathan-X.
2. Eisimpleirean de Cheistean agus Deasbadan
Eisimpleir Ceist 1: Lùth Ghathan Gamma
Ceist:
Tha tonn-fhaid de 0.01 nm aig gath de ghathan gamma. Obraich a-mach lùth foton a’ ghatha gamma. (Cleachd cunbhalach Planck h = 6.626 x 10^-34 Js agus astar solais c = 3 x 10^8 m/s).
Deasbad:
Faodar lùth foton obrachadh a-mach leis an fhoirmle:
[E = \frac{h \cdot c}{\lambda} \]
Tha fios air:
– Tonn-fhad (λ) = 0.01 nm = 0.01 x 10^-9 m = 10^-11 m
– Cunbhalachd Planck (h) = 6.626 x 10^-34 Js
– Astar solais (c) = 3 x 10^8 m/s
[E = \frac{6.626 \times 10^{-34} \times 3 \times 10^8}{10^{-11}}]
[E = \frac{19.878 \times 10^{-26}}{10^{-11}}]
[E = 1.9878 × 10⁻⁴ J]
Mar sin, is e lùth a’ foton ghathan gamma 1.9878 x 10^-14 J.
Eisimpleir Ceist 2: Gabhail a-steach X-ghathan
Ceist:
Bidh stuth a’ gabhail a-steach 70% de dhianachd nan ghathan-X a tha a’ dol troimhe. Ma tha dianachd tùsail nan ghathan-X 5 W/m^2, dè an dianachd a th’ aig na ghathan-X às dèidh dhaibh a dhol tron stuth?
Deasbad:
Faodar dianachd dheireannach nan ghathan-X (\(I_{final}\)) obrachadh a-mach le bhith a’ toirt air falbh an dianachd a tha an stuth a’ gabhail a-steach bhon dianachd thùsail (\(I_{initial}\)).
\[ I_{final} = I_{initial} – (I_{initial} \times \text{ceudad gabhail a-steach}) \]
[I_{deireadh} = 5 \, \text{W/m}^2 – (5 \, \text{W/m}^2 \times 0.70) \]
[I_{deireadh} = 5, W/m² – 3.5, W/m²]
\[ Deireadh I = 1.5 \, \text{W/m}^2 \]
Mar sin, tha dian nan ghathan-X às dèidh dhaibh a dhol tron stuth 1.5 W/m^2.
Eisimpleir Ceist 3: Coimeas eadar Treàdh Ghathan Gamma agus Treàdh Ghathan-X
Ceist:
Ma tha lùths de 1 MeV agus 100 keV aig ghathan gama agus ghathan-X fa leth, dè an lùth as fheàrr airson stuthan cruaidh a tholladh agus carson?
Deasbad:
Tha comas rèididheachd electromagnetic a dhol a-steach do stuth an urra gu mòr ri lùth nam fotonan aige. Mar as àirde lùth a’ foton, ’s ann as motha a chomas a dhol a-steach don stuth.
– Lùth ghathan gama: 1 MeV (1 MeV = 1 x 10^6 eV)
- Lùth X-ray: 100 keV (100 keV = 100 x 10^3 eV)
Tha 1 MeV nas motha na 100 keV, agus mar sin tha lùth nas motha aig ghathan gamma na tha aig ghathan-X. Mar sin, tha ghathan gamma nas fheàrr comasach air stuthan cruaidh a tholladh na ghathan-X.
Eisimpleir Ceist 4: Cleachdadh Ghathan Gamma ann an Leigheas
Ceist:
Ann an rèididheachd-leigheis aillse, thèid ghathan gamma aig neart dòs sònraichte a lìbhrigeadh don fhighe a tha fo bhuaidh. Ma tha an neart dòs a tha a dhìth 2 Grays (Gy) agus ma tha an sruth ghathan gamma 0.4 Gy/min, dè cho fada ’s a bu chòir an làimhseachadh a mhaireas?
Deasbad:
Gus an ùine làimhseachaidh a dhearbhadh, is urrainn dhuinn an dàimh eadar an dòs iomlan, sruthadh an dòs, agus an ùine a chleachdadh.
\[ \text{Dòs iomlan} = \text{Sruth dòs} \times \text{Ùine} \]
[2, Gy = 0.4, Gy/mionaid le ùine]
Mar sin, is e seo an ùine làimhseachaidh:
[Ùine = \frac{2 \, \text{Gy}}{0.4 \, \text{Gy/mion}}]
Ùine = 5, mionaidean
Mar sin, bu chòir an làimhseachadh a dhèanamh airson 5 mionaidean.
Eisimpleir Ceist 5: Cleachdadh X-ghathan ann an Ìomhaighean Meidigeach
Ceist:
Ann an ìomhaighean X-ghathan, bidh inneal-sgaoilidh X-ghathan a’ sgaoileadh rèididheachd airson 0.1 diogan aig nì agus a’ dèanamh film le dùmhlachd ìomhaigh sònraichte. Ma thèid an inneal-sgaoilidh ath-shuidheachadh gus rèididheachd a sgaoileadh airson 0.2 diogan, ciamar a dh’atharraicheas dùmhlachd na h-ìomhaigh air an fhilm?
Deasbad:
Tha dùmhlachd na h-ìomhaigh air film X-ghath dìreach co-rèireach ri meud na rèididheachd a gheibh am film. Le bhith a’ dùblachadh an ùine nochdaidh bho 0.1 diogan gu 0.2 diogan, dùblaichear meud na rèididheachd a gheibhear cuideachd.
Mar sin, bidh dùmhlachd an sgàil air an fhilm dà uair nas motha cuideachd.
Penutup
Tha gathan gama agus gathan-X nan dà sheòrsa rèididheachd electromagnetic làn lùth le iomadh cleachdadh ann an diofar raointean. Tro na h-eisimpleirean agus na còmhraidhean gu h-àrd, tha sinn air faicinn mar a ghabhas na bun-bheachdan fiosaig rèididheachd seo a chur an sàs ann an àireamhachadh practaigeach agus ann an tagraidhean làitheil leithid rèididheachd-leigheis aillse agus ìomhaighean meidigeach.
Cuidichidh tuigse mhath air mar a bhios an dà sheòrsa rèididheachd seo ag obair agus air feartan iad sinn gus teicneòlasan co-cheangailte a chleachdadh nas èifeachdaiche agus càileachd beatha agus slàinte a’ phobaill a leasachadh tro thagraidhean meidigeach ùr-ghnàthach.
