Füüsikas määratleb kiirguse kui energia kiirgamist või ülekandmist lainete või osakeste kujul läbi ruumi või läbi materiaalse keskkonna. See hõlmab erinevaid füüsikalisi protsesse, kus energia kandub edasi ilma aine makroskoopilise liikumiseta kandja suunas.
Peamised liigid
Kiirguse liike võib klassifitseerida vastavalt olemusele ja kandjale:
- elektromagnetiline kiirgus, nagu raadiolained, nähtav valgus ja röntgenkiirgus. Elektromagnetiline kiirgus koosneb elektri- ja magnetvälja perioodilisest muutumisest ning levib vaakumis valguse kiirusega. Selle spekter ulatub raadiolainetest gammakiirguseni.
- osakeste kiirgus, nagu α-, β- ja neutronkiirgus. Need kiirgused koosnevad kiiretest laetud või laenguta osakestest (näiteks elektronidest, prootonitest, neutronitest või heeliumituumadest) ning neil on oluline roll nukleaarprotsessides ja kiiritusradios.
- akustiline kiirgus, näiteks ultraheli, heli. Akustiline kiirgus on mehaaniliste lainete levik elastses või vedelas keskkonnas ja seda kasutatakse nii meditsiinis (ultraheli) kui tööstuses ja kommunikatsioonis.
- seismilised lained, mis tekivad maavärinate ja muude geotehniliste sündmuste korral ning levivad Maa sees ja mööda pinda.
Olulised omadused
- Sagedus ja lainepikkus: eriti elektromagnetilise ja akustilise kiirguse puhul määravad sagedus ja lainepikkus kiirguse käitumise, absorptsiooni ja interaktsiooni materjalidega.
- Energia ja intensiivsus: osakeste ja footonite energia määrab, kui sügavalt kiirgus suudab materjali läbi tungida ja milliseid muundusi see põhjustab (ioniseeriv vs mitteioniseeriv kiirgus).
- Levimine: sõltub keskkonnast — elektromagnetiline kiirgus levib ka vaakumis, akustilised ja seismilised lained vajavad meediumit.
- Interaktsioonid materjalidega: kiirgus võib peegelduse, murdumise, hajumise, neeldumise või ionisatsiooni läbi oma intensiivsust ja omadusi muuta.
Mõjud ja ohutus
Kiirgusel võivad olla nii kasulikud kui kahjulikud mõjud. Näited:
- Meditsiinis kasutatakse kontrollitud kiirgust diagnostikas (röntgen, MRI – mitteioniseeriv magnetväljal põhinev kujutamine) ning ravis (kiiritusravimid tuumorite raviks).
- Bioloogilised mõjud sõltuvad kiirguse tüübist ja annusest: ioniseeriv kiirgus (nt röntgen, γ-kiirgus, α- ja β-osakesed) võib kahjustada rakustruktuure ja DNA-d ning suurendada vähiriski. Mitteioniseeriv kiirgus (nt raadiolained, nähtav valgus) põhjustab tavaliselt kuumutust või muid mittespetsiifilisi efekte.
- Kaitsemeetmed hõlmavad varjestust (nt plii paksuse kasutamine röntgenkiirguse puhul), annuse piiranguid, aega ja kaugust: vähendades kokkupuute aega ja suurendades kaugust allikast, väheneb mõju.
Mõõtmine ja allikad
Kiirguse omadusi mõõdetakse erinevate detektorite ja instrumentidega: geiger–muelleri loendurid ja scintillatsioonidetektorid osakese- ja ioniseeriva kiirguse jaoks, spektromeetrid elektromagnetilise spektri analüüsiks, akustilised sensoorsüsteemid helilainete jaoks ning seismomeetrid maavärinalainete registreerimiseks. Tavalised allikad on looduslikud (päike, kosmiline kiirgus, radioaktiivsed materjalid) ning tehislikud (raadiosaatjad, meditsiiniseadmed, kiirgusallikatega tööstusseadmed).
Terminoloogialiselt võib sõna kiirgus kasutada nii protsessi (energia kordinaatide kaudu levimine) kui ka selle tulemuse ehk kiiratava energia, lainete või osakeste tähistamiseks: kiirgus võib viidata nii levivale energiale kui ka sellele, mis seda energiat kannab.
Lisamärkus: kiirguse täpne käitumine ja mõju sõltub alati konkreetsetest tingimustest — tüübist, energiast, kestusest ja keskkonnast — mistõttu konkreetsete olukordade hindamiseks kasutatakse standardeid ja mõõteprotseduure.