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2012 年 4 月 3 日

X 光太空天文台攝影特展 (3): X 光是種高溫熱輻射產生的電磁波

文字提供 : 陳輝樺

說明 : 當物體受熱時,由其原子或分子的熱擾動, 激發物體, 放出輻射能量。 熱輻射 (thermal radiation) 與物體的性質及溫度有關, 其輻射能量是連續能譜, 以電磁波形式向四面八方傳遞, 波長 (Wavelength)自遠稍 紅外光 區延伸至極短的 紫外光 區。其輻射能量對波長的分布呈山峰狀 , 峰頂所對應的波長 λmax 和物體表面溫度  T , 可用德國物理學家威廉•韋恩 (Wilhelm Wien,1864.1.13.-1928.8.30.) 對於黑體輻射的 位移定律 (Wien's displacement law) 來討論, 在一定溫度時,能量密度對輻射波長的關係式:「在能量密度最大處之波長與絕對溫度 T 的乘積為定值」或表示成  λmax•T = 2.898 × 10-3 m•K ( 2,897,768.5 nm•K,或 249.71066 nm•eV)。 如上圖不同顏色的波形所標示的不同溫度曲線。 事實上,當高能粒子在 碰撞過程中 、或在 高速加速下 也會輻射出 X 光。

        早期 (約 1814 年) 光譜科學家由太陽光譜的觀察發現某些元素會形成吸收譜線, 進而瞭解到熱的物體 (包括熱的固體、液體或高密度氣體) 都會發出「連續光譜」、 照射激發低密度氣體則會發出「放射光譜」、連續光經過低溫且低密度氣體會呈現「吸收光譜」的事實。 而在星光觀測時 (1823 年) 也發現相同譜線,促使天文學家對於星球光源和傳遞到我們地球的過程, 有了理論的依據和探究星球與星雲組成元素的方法。

         X 光 (X-ray,X 射線) 是一種穿透力很強的 電磁波 , 在 電磁波譜 中其範圍波長為 0.1 ∼ 100 (1 A0 = 10-8 公分 = 10-4 微米 ) 的電磁波。 X 射線是德國物理學家威廉•康拉德•倫琴 (Wilhelm Conrad Röntgen,1845.3.27.-1923.2.10.) 於 1895 年所發現的,所以 X 射線又被稱為「倫琴」射線。 X 射線通常是由高速電子與固體碰撞而產生的, 或是強光照射下所產生「螢光效應」也會有少量的 X 射線呈現。 因為它的強穿透力較不會損傷周遭組成物質, 所以可用來作非破壞性物品等材料檢驗,以及動物的身體內部骨骼等醫學檢查。 1948 年開始, X 光天文學和 紫外線天文學 都是可作為恆星 大氣成份 和高能量輻射的診斷。 事實上,X 光也是一種對人體有危害的游離輻射。

明日主題 : X 光太空天文台攝影特展 (4): X 光的發現與探測
天文史上的今天 : 1933 年 4 月 3 日,兩架英國雙翼飛機首次成功飛越喜馬拉雅山脈主峰 (聖母峰,Mount Everest),此次飛行是人類首次飛越聖母峰。  
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