ما هو إشعاع كروكس
يستخدم إشعاع كروكس لقياس درجات الإشعاع الكهرومغناطيسي عن طريق مراقبة سرعة دوران صفائح ذات وجهين مطلية بلونين مختلفين، أحدهما داكن اللون، والتي تكون موجودة ضمن حوجلة مخلاة بشكل جزئي من الهواء.
ما هو مقياس إشعاع كروكس
يتألف مقياس الاشعة من حوجلة زجاجية مفرغة جزئياً من الهواء تحتوي على أربعة صفائح ألماسية الشكل، يُطلى أحد وجهيها بلون أسود بينما يطلى الوجه الاخر بلون أبيض، تدور هذه الصفائح الأربع باتجاه يسمح بحركة الوجوه المطلية باللون الاسود بعيداً عن مصدر الضوء.
تكون الأوجه السوداء لهذه الصفائح أعلى حرارةً من الأوجه البيضاء، ما يعطي ذرات الهواء المتواجدة قربها طاقةً حركيةً أكبر، تنتج حركة الصفيحات الأربعة نتيجة اصطدام جزيئات الغاز هذه بالوجه الأسود للصفائح الأربعة.
تم اختراع مقياس إشعاع كروكس في القرن التاسع عشر من قبل العالم البريطاني وليام كروكس أثناء إجرائه بعض التجارب في تأثيرات الضوء المختلفة وفق قياسات وتجارب دقيقة ومتوازنة، ساعد اكتشاف ويليام كروكس لقياس الأشعة واختباراته عليها على تطوير الكثير من أنابيب تفريغ الغاز المتنوعة التي تدعى بأنابيب كروكس Crookes tubes، كما مهّدت هذه التجارب لكروكس اختراعه لأنبوبه الخاص بتفريغ التيار الكهربائي.
كيفية عمل مقياس إشعاع كروكس
تحدث التفاعلات ضمن مقاييس إشعار كروكس على حواف الصفائح، حيث تقوم جزيئات الهواء الساخن بالاصطدام بحواف الصفائح الأربع بزاوية مائلة وبقوة أكبر من مثيلاتها في الهواء البارد، مما يؤدي إلى دفع الصفائح الأربع بعيداً من منطقة الهواء الساخن الى مناطق تواجد الهواء الأكثر برودة.
والخُطوات التالية لقياس إشعاع كروكس تكون وِفق ما يلي:
- عند تعرض مقياس الأشعة لأشعة الضوء بشكل مباشرة، تتلقى الصفائح الموجودة فيه كميات كبيرة ومستمرة من الفوتونات الصادرة من الضوء المسلط عليها، بالاضافة الى جزئيات الهواء الموجودة بداخل الحوجلة.
- ترتد جزيئات الفوتون الموجودة في الضوء على الجانب المضيء من الصفيحة الموجودة ضمن المقياس منتيجةً عزماّ يُعادل ضعفي عزمها الأصلي وبدون إصدار أي طاقة، حيث يعادل متوسط مجموعة الزخم المتولد من هذه الفوتونات الضغط المطبق على الصفائح نتيجة التعرض للإشعاع (الضوء).
- على الجانب المظلم من الصفيحة في مقياس إشعاع كروكس يتم امتصاص الزخم والطاقة من الفوتونات الناتجة عن الضوء، يكون الضغط الذي يولده الإشعاع على هذا الجانب أقل، كما أن امتصاص هذه الفوتونات سيؤدي الى زيادة درجة الحرارة.
- تدور نتيجة ذلك الطاحونة المؤلفة من الصفائح بحيث يتجه الجانب المشع نحو مصدر الضوء. ترتد جزيئات الغاز عن وجه الصفيحة مطلقةً طاقة تختلف باختلاف اتجاه وسرعة الذرات المتواجدة ضمن الصفيحة.
- يكون الجانب المظلم من الصفيحة أعلى حراراةً من الجانب المضيء ما يعني أن الذرات في الجانب المظلم تمتلك سرعة أكثر من الذرات في الجانب المضيء، الأمر الذي يجعل تأثير جزئيات الهواء التي تصطدم بهذا الجانب أكبر من تأثيرها على الجانب الآخر، وهو ما يسبب الحركة الدورانية للصفائح.
أهمية الفراغ في مقياس إشعاع كروكس
الفراغ المتواجد في الحوجلة الزجاجية يمتلك دور كبير في عمل مقياس كروكس، فإذا ما امتلأت الحوجلة بالهواء لا تستطيع الصفائح الأربعة الحركة بسبب قوى السحب والمقاومة التي تطبقها ذرات الهواء على الصفائح.
كما أن خلو الحوجلة من الهواء بشكل كامل سيمنع أيضًا آلية عمل مقياس إشعاع كروكس بسبب انعدام الطاقة الحركية، نتيجة غياب الفوتونات الموجودة في جزيئات الهواء والتي مهمتها توليد الطاقة الحركية، عن طريق ارتدادها على سطح الصفيحة الأبيض ثم امتصاصها عبر السطح الأسود للصفيحة ما يؤدي إلى حركتها.
عند تواجد خلاء كافٍ ضمن الحوجلة تحدث ظاهرة فيزيائية جديدة تدعى السروب الحراري (بالانكليزية thermal transpiration) على أطراف الصفائح، حيث يظهر شعاع الضوء كأنه يقوم بدفع الوجه الأسود للصفيحة، الذي يبدو بدوره أنه يبتعد عن ها الضوء، ما يتسبب في دوران الصفائح.
أنواع مقاييس الأشعة
- مقياس إشعاع ميمس: مخترعه باتريك جانكوياك، يعطي هذا المقياس معلومات عن الإشارة الصادرة عنه بحيث يمكن تحليلها وقياسها ومعالجتها لتحديد درجة الإشعاع. يستخدم هذا النوع من المقاييس أطوال الموجات الصغيرة، بالإضافة الى غاز الأرجون حتى يتمكن من الدوران.
- مقياس إشعاع نيكولز: مقياس اشعاع مصمم من قبل العالمين إرنست فوكس نيكولز وجوردون فيري هال، يتميز هذا النوع من المقاييس بكونه أكثر حساسية من مقياس إشعاع كروكس . يستخدم مقياس إشعاع نيكولز لقياس الضغط الناتج عن الإشعاعات ويتألف من زوجين من المرايا الفضية الزجاجية المعلقة بشكل متوازن.
- مقياس إشعاع كروكس: وهو المقياس الذي ناقشناه في مقالنا، ويطلق عليه كذلك اسم طاحونة الضوء، اختُرع هذا القياس على يد السير وليام كروكس، وهو عبارة عن حوجلة زجاجية محكمة الاغلاق تحتوي على أربع صفائح من الألمنيوم تدور ضمن وسط من الفراغ الجزئي.
- أجهزة القياس الحديثة عالية الدقة: يتألف هذا النوع من المقاييس من ستة أجهزة تقوم بقياس أطوال مختلفة لموجات الإشعاعات بهدف إيجاد قراءة مناسبة عن طريق جمع المعطيات الناتجة عن هذه الأجهزة ومعالجتها.