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순수한 물리적 효과

복사에 의한 효과를 크게 1차적 효과와 2차적 효과로 구분한다면 중성 원자의 이온화 과정은 물리적·화학적인 측면을 고려해 1차적인 효과라 할 수 있다. 이밖에도 비교적 오랜 시간을 통해 형성되지만 생물학적 효과, 화학반응의 최종 생성물과 같은 형태도 1차적 효과로 구분된다. 복사가 조사된 물질 내에서 나타나는 순수한 물리적 효과는 물질의 형태에 따라 다양하게 관찰된다.

복사와 상호 작용을 통해 에너지를 흡수한 분자들은 들뜬 상태로 여기되며, 이런 과정에서 가장 중요한 것은 전자들의 활성화이다. 광자의 흡수나 하전 입자의 충돌 등에 의해 발생된 에너지를 흡수하여 분자들은 활성화되며, 이때 나타나는 현상들은 다음과 같이 분류할 수 있다.

① 발광(luminescence)：여기된 전자들이 바닥 상태로 전이할 때 빛을 방출하며, 이러한 발광은 전이형태와 시간에 따라서 형광·인광으로 구분된다. 형광은 허용된 전이로 보통 10^－9초 내에 발생하며, 인광은 금지된 전이로서 10^－6초 또는 그 이상의 시간이 지속되기도 한다.

이온화와 화학적 변화

동일한 원자나 분자에서 하전 입자 충돌에 의해 에너지를 흡수해 이온화될 확률과, 빛에 의한 이온화 확률 사이에는 그 정도나 발생에 필요한 최소 에너지(문턱 에너지)가 서로 다르다. 이런 의미에서 이온화는 분자 활성화 과정에서 나타나는 특수한 현상으로 여겨지기보다는, 각 원자나 분자에 따라 확연하게 구분되는 특성으로 풀이된다. 이러한 과정에서 나타나는 화학적 변화는 입사되는 에너지의 정도에 따라 저에너지 반응인 광학적 과정은 광화학, 고에너지 복사 영역에서는 복사 화학으로 구분된다.