Bir ışık kaynağından çıkarak düz bir çizgi halinde bize ulaşan ince ışık demetlerine ışın denir. Atomlardan, Güneş'ten ve öbür yıldızlardan yayılan enerjiye de bu terimden esinlenerek ışınım ya da ışıma denmiştir. Işınımın batı dillerindeki karşılığı olan ve gene ışın anlamındaki Latince bir sözcükten türetilen radyasyon terimi de çok kullanılır. Işık ışınları, ısı, X ışınları, radyoaktif maddelerin saldığı ışınlar ve evrenden gelen kozmik ışınların hepsi birer ışınım biçimidir.
Bazı ışınımlar çok küçük madde parçacıklarından, bazıları da dalgalardan oluşur. Radyoaktif maddelerin saldığı alfa ve beta ışınları ile yıldızlardan savrulan kozmik ışınlar parçacık biçiminde yayılan ışınımlardır. Kozmik ışınları oluşturan atom parçacıkları, genellikle de protonlar Dünya atmosferinin üst katmanlarındaki atomlarla çarpışır ve bu kez başka atom parçacıklarından oluşan "kozmik ışın sağanaklarına yol açar.
Elektromagnetik Işıma
Dalga biçimindeki ışımanın örneklerinden biri elektromagnetik dalgalardır. Gamma ışınları, X ışınları, morötesi (ültraviyole) ışınlar, görünür ışık, kızılötesi (enfraruj) ışınım, radarlarda kullanılan mikrodalgalar ve radyo dalgaları elektromagnetik ışıma biçimleridir. Bunlardan yalnızca ikisinin varlığını bir ölçü aygıtı kullanmaksızın saptayabiliriz: İnsan gözünün algılayabildiği görünür ışık ve etkisini ısı olarak hissettiğimiz uzun dalga boylu kızılötesi ışıma. Radyo dalgalarının varlığı radyo alıcılarıyla, öbür ışınımlardan çoğunun varlığı da çeşitli yöntemlerle saptanabilir.
Elektromagnetik ışınımların hepsi, denizdeki dalgalara ya da bir havuza taş atıldığında suyun yüzeyinde görülen dalgalanmaya benzeyen birer dalga hareketidir. Ama elektromagnetik dalgalar su dalgalarından farklı olarak boşlukta yol alabilir ve saniyede 300.000 km gibi olağanüstü bir hızla yayılır.
Çeşitli elektromagnetik ışınımlar arasında ki tek fark dalga boylarının değişik olmasıdır. Art arda iki tepe noktası arasındaki uzaklığa dalga boyu denir. Ama kısa elektromagnetik dalgaların dalga boylan öylesine küçüktür ki ancak nanometreyle ölçülebilir. Bir nanometre bir metrenin milyarda biridir. Bugün artık geçerli olmamakla birlikte, bir nanometrenin onda birine eşit olan angström de eskiden dalga boyu birimi olarak kullanılırdı.
En kısa dalga boyundaki ışınımlar gamma ışınlarıdır; bunların dalga boyu bazen nanometrenin binde biri düzeyinde olabilir. Gamma ışınları hem uranyum ve radyum gibi doğal radyoaktif maddelerce, hem de bir nükleer reaktörde ya da bir atom bombası patladığında atom çekirdeklerinin parçalanmasıyla salınır Bu ışınlar canlılar için zararlıdır; ama tıpta, urları yok etmek ve hastanelerin araç gereçlerini mikropsuzlaştırmak için bu ışınlardan yararlanılır.
X ışınlarının dalga boyları nanometrenin onda biri ile 100 nanometre arasında değişir; demek ki bunlar gamma ışınlarından neredeyse 100 kat daha uzundur. X ışınları tıpta iç organların incelenmesinde ya da bir kemikte kırık olup olmadığının araştırılmasında çok sık kullanılır. Örneğin koldaki bir kemiğin kırık olmasından kuşkulanmıyorsa, hastanın kolu X ışını kaynağı ile bir tür fotoğraf filmi arasına yerleştirilir. Işınlar etten daha kolay geçip kemikte zorlandığı için, banyo edilen filmde kemik koyu bir gölge halinde görülür. X ışınlarının bir adı da Röntgen ışınları olduğu için, bu yöntemle organların filminin çekilmesine genellikle "röntgen çekmek" denir
Morötesi ışınların dalga boyları 100 ile 400 nanometre arasında değişir. Güneş ışığındaki morötesi ışınlar vücudun D vitamini yapmasına yardımcı olduğu için çok önemlidir.
Görünür ışık, dalga boyu 400 nanometrenin biraz altında olan mor ışıktan, yaklaşık 740 nanometre dalga boyundaki kırmızı ışığa kadar uzanır. Bu ışık tayfının renkleri, gökkuşağında da görüldüğü gibi, küçülen dalga boylarına göre şu sırayla dizilmiştir: Kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi, lacivert ve mor.
Kızılötesi ışınımların dalga boyları yaklaşık 740 nanometre ile 100.000 nanometre (bir milimetrenin onda biri) arasındadır. Bunların arasında dalga boyu daha kısa olanlar sis ve bulutların içinden kolayca geçebilir; bu yüzden, görünür ışığın geçişini engelleyen kötü havalarda ve geceleri fotoğraf çekmek için kısa dalga boylu kızılötesi ışımadan yararlanılabilir. Dalga boyu daha uzun olan kızılötesi ışınımları ısı olarak algılayabiliriz; nitekim güneş ışınlarının ısısı bu ışımadan kaynaklanır.
Kızılötesi ışınımların ötesindeki bölgede, dalga boyları daha uzun olan bütün radyo dalgaları yer alır. Bunların en kısa olanları, dalga boyları birkaç milimetreden bir ya da birkaç metreye kadar uzanan mikrodalgalardır. Modern radar sistemlerinde, dalga boylan 3 ile 25 cm arasında kalan mikrodalgalardan yararlanılır. Mikrodalga fırınlarında kullanılan ışınlann dalga boylan genellikle 12 cm dolayındadır. Televizyon yayınlarında dalga boyları birkaç metre, radyo yayınlarında ise 1 km ya da daha uzun olan radyo dalgalan kullanılır.
Işınımların İnsan Sağlığına Zararları
Çeşitli ışınımların tıpta ve teknolojide kullanılması zararsız oldukları anlamına gelmez. Bütün ışınımlar vücuda yüksek dozda girdiğinde insan sağlığı için zararlıdır; bütün dokulardan kolayca geçerek derine işleyen ışınımlar ise en tehlikelileridir. Güneş ışığındaki morötesi ışınlar bir yandan vücudumuzun D vitamini yapmasını sağlarken, bir yandan da ağır güneş yanıklarına, hatta deri kanserine yol açabilir. Sıcak ülkelerde yaşayanların derilerinin koyu renkli olması bu zararlı ışınlardan bir ölçüde korunmalarını sağlar. Öte yandan kızılötesi ışınımların çok fazla alınması da deride ağır yanıklara neden olabilir.
Radyoaktif maddelerin saldığı alfa ışınları vücuda zarar verebilecek kadar derine işleyemez. Buna karşılık dokulara girim gücü daha yüksek olan beta ışınları deri yanıklarına ve yüksek dozda alındığında deri kanserine yol açabilir. Ama vücudun en derin dokularına kadar girebilen gamma ışınları ile X ışınları sağlık açısından çok daha tehlikelidir.
Yetişkinlerde kan hücreleri, deri hücreleri ve bağırsak duvarlarındaki hücreler gibi hızla gelişerek bölünen hücrelerin ışınımdan zarar görme olasılığı daha yüksektir. Doğmamış bir bebeğin bütün hücreleri ışınımlara çok duyarlı olduğundan, gebelik süresince kadınlara X ışını incelemesi uygulanmaz. İç dokulara kadar işleyen yüksek dozlardaki ışınım ya da uzun süre alınan alçak dozda ışınım lösemi (kan kanseri), katarakt (göz merceğinin saydamlığını yitirerek donuklaşması) ve kısırlık gibi bozukluklara yol açabilir. Bazen ışınımın verdiği zarar yıllar sonra ortaya çıkar. Daha da kötüsü, ışınım her zaman hücreleri yok etmeyip genlerde de değişiklikler yaratabileceğinden, bu değişiklikler sonraki kuşaklara aktarılarak insanın genlerinde kalıcı biçimde yer edebilir
1945'te Hiroşima'ya atılan atom bombası en az 75 bin insanın ölümüne neden oldu. İnsanların birçoğu patlamadan hemen sonra, bir bölümü de ışınımın yol açtığı hastalıklar nedeniyle çok sonra öldü. En kötüsü, hayatta kalanların neredeyse bütün çocukları sakat doğdu. Barış yıllarında yaşanan nükleer felaketlerin en yakın örneği de 1986 Nisan'ında SSCB'de, Kiev yakınlarındaki Çernobil nükleer reaktöründeki patlamadır. Bu patlamada en az 31 kişi ölmüş ve yeryüzünün büyük bir bölümü radyoaktif döküntülerle kirlenmiştir.