Шкала електромагнітних випромінювань якості. Шкала електромагнітних випромінювань

Довжини електромагнітних хвиль, які можуть бути зареєстровані приладами, лежать у широкому діапазоні. Всі ці хвилі мають спільні властивості: поглинання, відображення, інтерференція, дифракція, дисперсія. Властивості ці можуть проте проявлятися по-різному. Різними є джерела та приймачі хвиль.

Радіохвилі

ν =10 5 - 10 11 Гц, λ =10 -3 -10 3 м.

Отримують за допомогою коливальних контурів та макроскопічних вібраторів. Властивості.Радіохвилі різних частот і з різними довжинами хвиль по-різному поглинаються та відбиваються середовищами. ЗастосуванняРадіозв'язок, телебачення, радіолокація. У природі радіохвилі випромінюються різними позаземними джерелами (ядра галактик, квазари).

Інфрачервоне випромінювання (теплове)

ν =3-10 11-4. 10 14 Гц, λ =8. 10-7-2. 10-3 м.

Випромінюється атомами та молекулами речовини.

Інфрачервоне випромінювання дають усі тіла за будь-якої температури.

Людина випромінює електромагнітні хвилі λ9. 10-6 м.

Властивості

Проходить через деякі непрозорі тіла, а також крізь дощ, серпанок, сніг.
Здійснює хімічну дію на фотопластинки.
Поглинаючись речовиною, нагріває її.
Викликає внутрішній фотоефект у Німеччини.
Невидимо.

Реєструють тепловими методами, фотоелектричними та фотографічними.

Застосування. Отримують зображення предметів у темряві, приладах нічного бачення (нічні біноклі), тумані. Використовують у криміналістиці, фізіотерапії, промисловості для сушіння пофарбованих виробів, стін будівель, деревини, фруктів.

Частина електромагнітного випромінювання, що сприймається оком (від червоного до фіолетового):

Властивості.Увпливає на око.

(менше, ніж у фіолетового світла)

Джерела: газорозрядні лампи з трубками із кварцу (кварцові лампи).

Випромінюється всіма твердими тілами, у яких T>1000°С, а також парами ртуті, що світяться.

Властивості. Висока хімічна активність (розкладання хлориду срібла, свічення кристалів сульфіду цинку), невидимо, велика проникаюча здатність, вбиває мікроорганізми, у невеликих дозах благотворно впливає на організм людини (загар), але у великих дозах надає негативний біологічний вплив: обмін у розвитку речовин, дія на очі.

Рентгенівське проміння

Випромінюються при великому прискоренні електронів, наприклад, їх гальмування в металах. Отримують за допомогою рентгенівської трубки: електрони у вакуумній трубці (р = 10 -3 -10 -5 Па) прискорюються електричним полем при високій напрузі, досягаючи анода, при зіткненні різко гальмуються. При гальмуванні електрони рухаються з прискоренням та випромінюють електромагнітні хвилі з малою довжиною (від 100 до 0,01 їм). ВластивостіІнтерференція, дифракція рентгенівських променів на кристалічних ґратах, велика проникаюча здатність. Опромінення у великих дозах викликає променеву хворобу. Застосування. У медицині (діагностика захворювань внутрішніх органів), у промисловості (контроль внутрішньої структури різних виробів, зварних швів).

γ-випромінювання

Джерела: атомне ядро (ядерні реакції) Властивості. Має величезну проникаючу здатність, має сильний біологічний вплив. Застосування. У медицині, виробництві ( γ -Дефектоскопія). Застосування. У медицині, у промисловості.

Загальною властивістю електромагнітних хвиль є також те, що всі випромінювання мають одночасно квантові та хвильові властивості. Квантові та хвильові властивості в цьому випадку не виключають, а доповнюють одна одну. Хвильові властивості яскравіше виявляються при малих частотах і менш яскраво – при великих. І навпаки, квантові властивості яскравіше виявляються при великих частотах і менш яскраво – при малих. Чим менша довжина хвилі, тим яскравіше виявляються квантові властивості, а чим більша довжина хвилі, тим яскравіше виявляються хвильові властивості.

Шкала електромагнітних випромінювань умовно включає сім діапазонів:

1. Низькочастотні коливання

2. Радіохвилі

3. Інфрачервоне випромінювання

4. Видиме випромінювання

5. Ультрафіолетове випромінювання

6. Рентгенівське випромінювання

7. Гамма випромінювання

Принципової різниці між окремими випромінюваннями немає. Всі вони є електромагнітними хвилями, що породжуються зарядженими частинками. Виявляються електромагнітні хвилі, зрештою, з їхньої дії на заряджені частки. У вакуумі випромінювання будь-якої довжини хвилі поширюється зі швидкістю 300 000 км/с. Межі між окремими областями шкали випромінювань дуже умовні.

Випромінювання різної довжини хвилі відрізняються один від одного за способом їх отримання (випромінювання антени, теплове випромінювання, випромінювання при гальмуванні швидких електронів та ін.) та методів реєстрації.

Всі перелічені види електромагнітного випромінювання породжуються також космічними об'єктами та успішно досліджуються за допомогою ракет, штучних супутників Землі та космічних кораблів. У першу чергу це відноситься до рентгенівського та g-випромінювань, що сильно поглинається атмосферою.

У міру зменшення довжини хвилі кількісні відмінності у довжинах хвиль призводять до суттєвих якісних відмінностей.

Випромінювання різної довжини хвилі дуже відрізняються один від одного по поглинанню їх речовиною. Короткохвильові випромінювання (рентгенівське та особливо g-промені) поглинаються слабо. Непрозорі хвиль оптичного діапазону речовини прозорі для цих випромінювань. Коефіцієнт відбиття електромагнітних хвиль також залежить від довжини хвилі. Але головне різницю між довгохвильовим і короткохвильовим випромінюваннями у цьому, що короткохвильове випромінювання виявляє властивості частинок.

Рентгенівське випромінювання

Рентгенівське випромінювання- електромагнітні хвилі з довжиною хвилі від 8*10-6 см. до 10-10 см.

Розрізняють два види рентгенівського випромінювання: гальмівне та характеристичне.

Гальмівневиникає при гальмуванні швидких електронів будь-якою перешкодою, зокрема, металевими електронами.

Гальмівне випромінювання електронів має безперервний спектр, який відрізняється від безперервних спектрів випромінювання, створюваних твердими тілами або рідинами.

Характеристичне рентгенівське випромінюваннямає лінійний спектр. Характеристичне випромінювання виникає внаслідок того, що зовнішній швидкий електрон, що гальмується в речовині, вириває з атома речовини електрон, розташований на одній із внутрішніх оболонок. При переході на місце електрона, що звільнилося, більш віддаленого виникає рентгенівський фотон.

Пристрій для отримання рентгенівських променів - рентгенівська трубка.

Схематичне зображення рентгенівської трубки.

X - рентгенівські промені, K - катод, А - анод (іноді званий антикатодом), С - тепловідведення, U h- напруга розжарення катода, U a- прискорююча напруга, W in - впуск водяного охолодження W out - випуск водяного охолодження.

Катод 1 є вольфрамовою спіраль, що випускає електрони за рахунок термоелектронної емісії. Циліндр 3 фокусує потік електронів, які потім стикаються з металевим електродом (анодом) 2. При цьому з'являються рентгенівські промені. Напруга між анодом і катодом досягає кількох десятків кіловольт. У трубці створюється глибокий вакуум; тиск газу в ній не перевищує 10 _о мм рт. ст.

Електрони, випущені розжареним катодом, прискорюються (при цьому рентгенівські промені не випромінюються, тому що прискорення занадто мало) і ударяються про анод, де вони різко гальмуються (при цьому випромінюються рентгенівські промені: т. зв. гальмівне випромінювання)

У той самий час вибивають електрони з внутрішніх електронних оболонок атомів металу, з якого зроблено анод. Порожні місця в оболонках займаються іншими електронами атома. При цьому випромінюється рентгенівське випромінювання з певною, характерною для матеріалу анода, енергією (характеристичне випромінювання )

Для рентгенівських променів характерна мала довжина хвилі, велика "жорсткість".

Властивості:

висока проникаюча здатність;

вплив на фотопластинки;

здатність викликати іонізацію в речовинах, крізь які ці промені проходять.

Застосування:

Рентгенодіагностика. За допомогою рентгенівських променів можна «просвітити» людське тіло, внаслідок чого можна отримати зображення кісток, а в сучасних приладах та внутрішніх органів

Рентгенотерапія

Виявлення дефектів у виробах (рейках, зварювальних швах тощо) за допомогою рентгенівського випромінювання називається рентгенівською дефектоскопією.

У матеріалознавстві, кристалографії, хімії та біохімії рентгенівські промені використовуються для з'ясування структури речовин на атомному рівні за допомогою дифракційного розсіювання рентгенівського випромінювання (рентгеноструктурний аналіз). Відомим прикладом є визначення структури ДНК.

В аеропортах активно застосовуються рентгенотелевізійні інтроскопи, що дозволяють переглядати вміст ручної поклажі та багажу з метою візуального виявлення на екрані монітора предметів, що становлять небезпеку.

Мета уроку: забезпечити під час уроку повторення основних законів, властивостей електромагнітних хвиль;

Освітня:Систематизувати матеріал на тему, здійснити корекцію знань, деяке її поглиблення;

Розвиваюча: Розвиток мовлення учнів, творчих навичок учнів, логіки, пам'яті; пізнавальних здібностей;

Виховна: Формувати інтерес учнів до вивчення фізики виховувати акуратність та навички раціонального використання свого часу;

Тип уроку: урок повторення та корекції знань;

Устаткування: комп'ютер, проектор, презентація «Шкала електромагнітних випромінювань», диск «Фізика. Бібліотека наочних посібників».

Хід уроку:

1. Пояснення нового матеріалу.

1. Ми знаємо, що довжина електромагнітних хвиль буває різною: від значень порядку 1013 м (низькочастотні коливання) до 10 -10 м (g-промені). Світло становить незначну частину широкого спектра електромагнітних хвиль. Тим не менш, саме при вивченні цієї малої частини спектра були відкриті інші випромінювання з незвичайними властивостями.
2. Прийнято виділяти низькочастотне випромінювання, радіовипромінювання, інфрачервоні промені, видиме світло, ультрафіолетові промені, рентгенівські промені таg-випромінювання.З усіма цими випромінюваннями, крім g-Випромінювання, ви вже знайомі. Найбільш короткохвильове g-випромінювання випромінюють атомні ядра.
3. Принципової різниці між окремими випромінюваннями немає. Всі вони є електромагнітними хвилями, що породжуються зарядженими частинками. Виявляються електромагнітні хвилі, зрештою, за їх впливом на заряджені частки . У вакуумі випромінювання будь-якої довжини хвилі поширюється зі швидкістю 300 000 км/с. Межі між окремими областями шкали випромінювань дуже умовні.
4. Випромінювання різної довжини хвилі відрізняються один від одного за способом їх отримання(випромінювання антени, теплове випромінювання, випромінювання при гальмуванні швидких електронів та ін.) та методів реєстрації.
5. Всі перелічені види електромагнітного випромінювання породжуються також космічними об'єктами та успішно досліджуються за допомогою ракет, штучних супутників Землі та космічних кораблів. Насамперед це стосується рентгенівського і g-випромінюванням, що сильно поглинається атмосферою.
6. У міру зменшення довжини хвилі кількісні відмінності в довжинах хвиль призводять до суттєвих якісних відмінностей.
7. Випромінювання різної довжини хвилі дуже відрізняються один від одного по поглинанню їх речовиною. Короткохвильові випромінювання (рентгенівське та особливо g-Промені) поглинаються слабо. Непрозорі хвиль оптичного діапазону речовини прозорі для цих випромінювань. Коефіцієнт відбиття електромагнітних хвиль також залежить від довжини хвилі. Але головна відмінність між довгохвильовим та короткохвильовим випромінюваннями в тому, що короткохвильове випромінювання виявляє властивості частинок.

Узагальним знання про хвилі і запишемо всі види таблиць.

1. Низькочастотні коливання

	*Низькочастотні коливання*
Довжина хвилі(м)	10 13 - 10 5
Частота (Гц)	3 · 10 -3 - 3 · 10 3
Енергія(ЕВ)	1 - 1,24 · 10 -10
Джерело	Реостатний альтернатор, динамомашина, Вібратор Герца, Генератори електричних мереж (50 Гц) Машинні генератори підвищеної (промислової) частоти (200 Гц) Телефонні мережі (5000Гц) Звукові генератори (мікрофони, гучномовці)
Приймач	Електричні прилади та двигуни
Історія відкриття	Лодж (1893), Тесла (1983)
Застосування	Кіно, радіомовлення (мікрофони, гучномовці)

2. Радіохвилі

	*Радіохвилі*
Довжина хвилі(м)	10 5 - 10 -3
Частота (Гц)	3 · 10 3 - 3 · 10 11
Енергія(ЕВ)	1,24 · 10-10 - 1,24 · 10 -2
Джерело	Коливальний контур Макроскопічні вібратори
Приймач	Іскри у зазорі приймального вібратора Світлення газорозрядної трубки, когерера
Історія відкриття	Феддерсен (1862), Герц (1887), Попов, Лебедєв, Риги
Застосування	Наддовгі- Радіонавігація, радіотелеграфний зв'язок, передача метеозведень Довгі– Радіотелеграфний та радіотелефонний зв'язок, радіомовлення, радіонавігація Середні- Радіотелеграфія та радіотелефонний зв'язок радіомовлення, радіонавігація Короткі- радіоаматорський зв'язок УКХ- космічний радіозв'язок ДМВ- телебачення, радіолокація, радіорелейний зв'язок, стільниковий телефонний зв'язок СМВ-радіолокація, радіорелейний зв'язок, астронавігація, супутникове телебачення ММВ- радіолокація

	*Інфрачервоне випромінювання*
Довжина хвилі(м)	2 · 10 -3 - 7,6 · 10 -7
Частота (Гц)	3 · 10 11 - 3 · 10 14
Енергія(ЕВ)	1,24 · 10 -2 - 1,65
Джерело	Будь-яке нагріте тіло: свічка, піч, батарея водяного опалення, електрична лампа розжарювання Людина випромінює електромагнітні хвилі завдовжки 9 10 -6 м
Приймач	Термоелементи, болометри, фотоелементи, фоторезистори, фотоплівки
Історія відкриття	Рубенс і Нікольс (1896 р.),
Застосування	У криміналістиці, фотографування земних об'єктів у тумані та темряві, бінокль та приціли для стрільби у темряві, прогрівання тканин живого організму (в медицині), сушіння деревини та пофарбованих кузовів автомобілів, сигналізація при охороні приміщень, інфрачервоний телескоп,

4. Видиме випромінювання

5. Ультрафіолетове випромінювання

	*Ультрафіолетове випромінювання*
Довжина хвилі(м)	3,8 10 -7 - 3 · 10 -9
Частота (Гц)	8 · 10 14 - 10 17
Енергія(ЕВ)	3,3 - 247,5 ЕВ
Джерело	Входять до складу сонячного світла Газорозрядні лампи з трубкою із кварцу Випромінюються всіма твердими тілами, у яких температура більше 1000°С, що світяться (крім ртуті)
Приймач	Фотоелементи, Фотопомножувачі, Люмінесцентні речовини
Історія відкриття	Йоганн Ріттер, Лаймен
Застосування	Промислова електроніка та автоматика, Люмінісценнтні лампи, Текстильне виробництво Стерилізація повітря

6. Рентгенівське випромінювання

	*Рентгенівське випромінювання*
Довжина хвилі(м)	10 -9 - 3 · 10 -12
Частота (Гц)	3 · 10 17 - 3 · 10 20
Енергія(ЕВ)	247,5 - 1,24 · 105 ЕВ
Джерело	Електронна рентгенівська трубка (напруга на аноді – до 100 кВ. тиск у балоні – 10 -3 – 10 -5 н/м 2 , катод – нитка, що розжарюється. Матеріал анодів W, Mo, Cu, Bi, Co, Tl та ін. Η = 1-3%, випромінювання – кванти великої енергії) Сонячна корона
Приймач	Фотоплівка, Світіння деяких кристалів
Історія відкриття	В. Рентген, Міллікен
Застосування	Діагностика та лікування захворювань (у медицині), Дефектоскопія (контроль внутрішніх структур, зварних швів)

7. Гамма - випромінювання

Висновок
Вся шкала електромагнітних хвиль є свідченням того, що всі випромінювання мають одночасно квантові та хвильові властивості. Квантові та хвильові властивості в цьому випадку не виключають, а доповнюють одна одну. Хвильові властивості яскравіше виявляються при малих частотах і менш яскраво – при великих. І навпаки, квантові властивості яскравіше виявляються при великих частотах і менш яскраво – при малих. Чим менша довжина хвилі, тим яскравіше виявляються квантові властивості, а чим більша довжина хвилі, тим яскравіше виявляються хвильові властивості. Усе це є підтвердженням закону діалектики (перехід кількісних змін на якісні).

Література:

«Фізика-11» Мякішев
Диск «Уроки фізики Кирила та Мефодія. 11 клас»())) «Кирилл і Мефодій, 2006)
Диск Фізика. Бібліотека наочних посібників. 7-11 класи» ((1С: «Дрофа» та «Формоза» 2004)
Ресурси Інтернету

Шкала електромагнітних хвиль є безперервною послідовністю частот і довжин електромагнітних випромінювань, які є змінним магнітним полем, що розповсюджується в просторі. Теорія електромагнітних явищ Джеймса Максвелла дозволила встановити, що у природі існують електромагнітні хвилі різних довжин.

Довжина хвилі або пов'язана з нею частота хвилі характеризують як хвильові, а й квантові властивості електромагнітного поля. Відповідно в першому випадку електромагнітна хвиля описується класичними законами, що вивчаються у цьому курсі.

Розглянемо поняття діапазону електромагнітних хвиль. Спектром електромагнітних хвиль називається смуга частот електромагнітних хвиль, що у природі.

Спектр електромагнітного випромінювання у порядку збільшення частоти становлять:

Антена

1) Низькочастотні хвилі (λ>);

2) Радіохвилі();

атом
3) Інфрачервоне випромінювання (м);

4) Світлове випромінювання ();

5) Рентгенівське випромінювання ();

Атомні ядра

6) Гамма випромінювання (λ).

Різні ділянки електромагнітного спектра відрізняються за способом випромінювання та прийому хвиль, що належать тій чи іншій ділянці спектру. З цієї причини між різними ділянками електромагнітного спектру немає різких меж, але кожен діапазон обумовлений своїми особливостями і превалюванням своїх законів, що визначаються співвідношеннями лінійних масштабів.

Радіохвилі вивчає класична електродинаміка. Інфрачервоне світлове та ультрафіолетове випромінювання вивчає як класична оптика, так і квантова фізика. Рентгенівське та гамма-випромінювання вивчається у квантовій та ядерній фізиці.

Інфрачервоне випромінювання

Інфрачервоне випромінювання – це частина спектру випромінювання Сонця, яка безпосередньо примикає до червоної частини видимої області спектру і має здатність нагрівати більшість предметів. Людське око не може бачити в цій частині спектру, але ми можемо відчувати тепло. Як відомо, будь-який об'єкт, чия температура перевищує (-273) градусів Цельсія випромінює, а спектр його випромінювання визначається лише його температурою та випромінювальною здатністю. Інфрачервоне випромінювання має дві важливі характеристики: довжину хвилі (частоту) випромінювання та інтенсивність. Ця частина електромагнітного спектру включає випромінювання із довжиною хвилі від 1 міліметра до восьми тисяч атомних діаметрів (близько 800 нм).

Інфрачервоні промені абсолютно безпечні для організму людини на відміну від рентгенівських, ультрафіолетових або НВЧ. У деяких тварин (наприклад, у норних гадюк) є навіть органи почуттів, що дозволяють їм визначати місцезнаходження теплокровної жертви інфрачервоного випромінювання її тіла.

Відкриття

Інфрачервоне випромінювання було відкрито в 1800 р. англійським вченим В. Гершелем, який виявив, що в отриманому за допомогою призми спектрі Сонця за кордоном червоного світла (тобто в невидимій частині спектру) температура термометра підвищується (рис. 1). У 19 ст. було доведено, що інфрачервоне випромінювання підпорядковується законам оптики і, отже, має таку ж природу, як і видиме світло.

Застосування

Інфрачервоні промені для лікування хвороб почали використовуватися з античних часів, коли лікарі застосовували жар, вогнища, нагріте залізо, пісок, сіль, глину тощо. для лікування обморожування, виразок, карбункулів, ударів, синців і т.д. Гіпократ описував спосіб їх застосування для обробки ран, виразок, пошкоджень від холоду і т.д. У 1894 р. Келлог ввів у терапію електричні лампи розжарювання, після чого інфрачервоні промені були з успіхом застосовані при захворюваннях лімфатичної системи, суглобів, грудної клітини (плеврити), органів черевної порожнини (ентерити, різі тощо), печінки та жовчного міхура.

В інфрачервоному спектрі є область з довжинами хвиль приблизно від 7 до 14 мкм (так звана довгохвильова частина інфрачервоного діапазону), що надає на організм людини по-справжньому унікальну корисну дію. Ця частина інфрачервоного випромінювання відповідає випромінюванню людського тіла з максимумом на довжині хвилі близько 10 мкм. Тому будь-яке зовнішнє випромінювання з такими довжинами хвиль наш організм сприймає як «своє». собі їхній благотворний вплив.

Інфрачервоні діоди та фотодіоди повсюдно застосовуються в пультах дистанційного керування, системах автоматики, охоронних системах, деяких мобільних телефонах тощо. П. Інфрачервоні промені не відволікають увагу людини через свою невидимість.

Інфрачервоні випромінювачі застосовують у промисловості для сушіння лакофарбових поверхонь. Інфрачервоний метод сушіння має суттєві переваги перед традиційним конвекційним методом. Насамперед це, безумовно, економічний ефект. Швидкість і енергія, що витрачається при інфрачервоному сушінні менше тих же показників при традиційних методах.

Детектори інфрачервоних променів широко використовуються рятувальними службами, наприклад, виявлення живих людей під завалами після землетрусів чи інших стихійних лих і техногенних катастроф.

Позитивним побічним ефектом також є стерилізація харчових продуктів, збільшення стійкості до корозії поверхонь, що покриваються фарбами.

Особливістю застосування ІЧ-випромінювання у харчовій промисловості є можливість проникнення електромагнітної хвилі в такі капілярно-пористі продукти, як зерно, крупа, борошно тощо на глибину до 7 мм. Ця величина залежить від характеру поверхні, структури, властивостей матеріалу та частотної характеристики випромінювання. Електромагнітна хвиля певного частотного діапазону надає не тільки термічний, а й біологічний вплив на продукт, що сприяє прискоренню біохімічних перетворень у біологічних полімерах (крохмаль, білок, ліпіди)

Ультрафіолетові промені

До ультрафіолетових променів відносять електромагнітне випромінювання з довжиною хвилі від кількох тисяч до кількох атомних діаметрів (400-10 нм). У цій частині спектра випромінювання починає впливати на життєдіяльність живих організмів. М'які ультрафіолетові промені в сонячному спектрі (з довжинами хвиль, що наближаються до видимої частини спектру), наприклад, викликають у помірних дозах засмагу, а надмірних - важкі опіки. Жорсткий (короткохвильовий) ультрафіолет згубний для біологічних клітин і тому використовується в медицині для стерилізації хірургічних інструментів та медичного обладнання, вбиваючи всі мікроорганізми на їх поверхні.

Все живе на Землі захищене від згубного впливу жорсткого ультрафіолетового випромінювання озоновим шаром земної атмосфери, що поглинає більшу частину жорстких ультрафіолетових променів у спектрі сонячної радіації. Якби не цей природний щит, життя на Землі навряд чи вийшло б на сушу з вод Світового океану. Однак, незважаючи на захисний озоновий шар, якась частина жорстких ультрафіолетових променів досягає поверхні Землі і здатна викликати рак шкіри, особливо у людей, від народження схильних до блідості та погано засмагаючих на сонці.

Історія відкриття

Незабаром після того, як було виявлено інфрачервоне випромінювання, німецький фізик Йоганн Вільгельм Ріттер розпочав пошуки випромінювання і в протилежному кінці спектру, з довжиною хвилі коротшим, ніж у фіолетового кольору. В 1801 він виявив, що хлорид срібла, що розкладається під дією світла, швидше розкладається під дією невидимого випромінювання за межами фіолетової області спектру. Тоді, багато вчених, включаючи Ріттера, дійшли згоди, що світло складається з трьох окремих компонентів: окисного або теплового (інфрачервоного) компонента, освітлювального компонента (видимого світла), та відновного (ультрафіолетового) компонента. Тоді ультрафіолетове випромінювання називали також «актинічним випромінюванням».

Застосування

Енергії ультрафіолетових квантів достатньо для руйнування біологічних молекул, зокрема ДНК та білків. На цьому заснований один із методів знищення мікробів.

Він викликає на шкірі засмагу і необхідний для вироблення вітаміну D. Але надмірне опромінення загрожує розвитком раку шкіри. УФ випромінювання шкідливе для очей. Тому на воді та особливо на снігу в горах обов'язково потрібно носити захисні окуляри.

Для захисту документів від підробки їх часто постачають ультрафіолетовими мітками, які видно лише в умовах ультрафіолетового освітлення. Більшість паспортів, а також банкноти різних країн містять захисні елементи у вигляді фарби або ниток, що світяться в ультрафіолеті.

Багато мінералів містять речовини, які при освітленні ультрафіолетовим випромінюванням починають випромінювати видиме світло. Кожна домішка світиться по-своєму, що дозволяє характером світіння визначати склад даного мінералу.

Рентгенівське випромінювання

Рентгенівське випромінювання - електромагнітні хвилі, енергія фотонів яких лежить на енергетичній шкалі між ультрафіолетовим випромінюванням та гамма-випромінюванням, що відповідає довжинам хвиль від до м).

Отримання

Рентгенівські промені виникають при сильному прискоренні заряджених частинок (переважно електронів) або при високоенергетичних переходах в електронних оболонках атомів або молекул. Обидва ефекти використовуються в рентгенівських трубках, у яких електрони, випущені розжареним катодом, прискорюються (при цьому рентгенівські промені не випромінюються, тому що прискорення занадто мало) і ударяються об анод, де вони різко гальмуються (при цьому випромінюються рентгенівські промені: т.д. н. гальмівне випромінювання) і в той же час вибивають електрони із внутрішніх електронних оболонок атомів металу, з якого зроблено анод. Порожні місця в оболонках займаються іншими електронами атома. При цьому випромінюється рентгенівське випромінювання з певною, характерною для матеріалу анода, енергією ( характеристичне випромінювання)

У процесі прискорення-гальмування лише 1% кінетичної енергії електрона йде на рентгенівське випромінювання, 99% енергії перетворюється на тепло.

Відкриття

Відкриття рентгенівського випромінювання приписується Вільгельм Конрад Рентгену. Він був першим, хто опублікував статтю про рентгенівські промені, які він назвав ікс-променями (x-ray). Стаття Рентгена під назвою «Про новий тип променів» була опублікована 28 грудня 1895 року.

Ретельне дослідження показало Рентгену, що чорний картон, не прозорий ні для видимих і ультрафіолетових променів сонця, ні для променів електричної дуги, пронизується якимось агентом, що викликає енергійну флюоресценцію. Рентген досліджував проникаючу здатність цього «агента», який він для стислості назвав «Х-промені», для різних речовин. Він виявив, що промені вільно проходять через папір, дерево, ебоніт, тонкі шари металу, але затримуються свинцем.

Малюнок Досвід Крукса з катодиним променем

Потім він описує сенсаційний досвід: «Якщо тримати між розрядною трубкою та екраном руку, то видно темні тіні кісток у слабких контурах тіні самої руки». Це було перше рентгеноскопічне дослідження людського тіла. Рентген отримав і перші рентгенівські знімки, додавши їх до своєї брошури. Ці знімки справили величезне враження; відкриття ще не було завершено, а вже розпочала свій шлях рентгенодіагностика. "Моя лабораторія була наповнена лікарями, які приводили пацієнтів, які підозрювали, що вони мають голки в різних частинах тіла", - писав англійський фізик Шустер.

Вже після перших дослідів Рентген твердо встановив, що Х-промені відрізняються від катодних, вони не несуть заряду і не відхиляються магнітним полем, проте збуджуються катодними променями. "...Х-промені не ідентичні з катодними променями, але збуджуються ними в скляних стінках розрядної трубки", - писав Рентген.

Малюнок Досвід із першою рентгенівською трубкою

Він встановив також, що вони порушуються не лише у склі, а й у металах.

Згадавши про гіпотезу Герца - Ленарда, що катодні промені "є явище, що відбувається в ефірі", Рентген вказує, що "щось подібне ми можемо сказати і про наші промені". Однак йому не вдалося виявити хвильові властивості променів, вони «поводяться інакше, ніж відомі досі ультрафіолетові, видимі, інфрачервоні промені». За своїми хімічними та люмінесцентними діями вони, на думку Рентгена, подібні до ультрафіолетових променів. У першому повідомленні він висловив припущення, що вони можуть бути поздовжніми хвилями в ефірі.

Застосування

За допомогою рентгенівських променів можна «просвітити» людське тіло, внаслідок чого можна отримати зображення кісток, а в сучасних приладах та внутрішніх органів.

Використовуються для технологічного контролю мікроелектронних виробів та дозволяють виявляти основні види дефектів та зміни у конструкції електронних блоків.

За допомогою рентгенівських променів можна визначити хімічний склад речовини. В аеропортах активно застосовуються рентгенотелевізійні інтроскопи, що дозволяють переглядати вміст ручної поклажі та багажу з метою візуального виявлення на екрані монітора предметів, що становлять небезпеку.

Рентгенотерапія - розділ променевої терапії, що охоплює теорію та практику лікувального застосування. Рентгенотерапію проводять переважно при поверхнево розташованих пухлинах та при деяких інших захворюваннях, у тому числі захворюваннях шкіри.

Біологічний вплив

Рентгенівське випромінювання є іонізуючим. Воно впливає на тканини живих організмів і може бути причиною променевої хвороби, променевих опіків та злоякісних пухлин. Тому при роботі з рентгенівським випромінюванням необхідно дотримуватися заходів захисту. Вважається, що поразка прямо пропорційно поглиненою дозою випромінювання. Рентгенівське випромінювання є мутагенним фактором.

Висновок:

Електромагнітним випромінюванням називається зміна стану електромагнітного поля (обурення), здатне поширюватися у просторі.

За допомогою квантової електродинаміки можна розглядати електромагнітне випромінювання не тільки як електромагнітні хвилі, але і як потік фотонів, тобто частинок, що є елементарним квантовим збудженням електромагнітного поля. Самі ж хвилі характеризуються такими ознаками як довжина (або частота), поляризація та амплітуда. Причому властивості частинок тим сильніші, чим коротша довжина хвилі. Особливо яскраво ці властивості виявляються явище фотоефекту (вибивання електронів із поверхні металу під впливом світла), відкритого в 1887 Г.Герцем.

Такий дуалізм підтверджується формулою Планка ε = hν. Ця формула пов'язує енергію фотона, яка є квантовою характеристикою, та частоту коливань, що є хвильовою характеристикою.

Залежно від діапазону частоти виділяється кілька видів електромагнітного випромінювання. Хоча межі між цими типами досить умовні, адже швидкість поширення хвиль у вакуумі однакова (рівна 299 792 458 м/с), отже, частота коливання обернено пропорційна довжині електромагнітної хвилі.

Види електромагнітного випромінювання розрізняються способом одержання:

Незважаючи на фізичні відмінності, у всіх джерелах електромагнітного випромінювання, будь то радіоактивна речовина, лампа розжарювання або телевізійний передавач, це випромінювання збуджується зарядами, що рухаються з прискоренням. Розрізняють два основні типи джерел . У «мікроскопічних» джерелах заряджені частинки стрибками переходять з одного енергетичного рівня на інший усередині атомів чи молекул. Випромінювачі такого типу випускають гамма-, рентгенівське, ультрафіолетове, видиме та інфрачервоне, а в деяких випадках і ще більш довгохвильове випромінювання (прикладом останнього може служити лінія в спектрі водню, що відповідає довжині хвилі 21 см, що відіграє важливу роль у радіоастрономії). Джерела другого типуможна назвати макроскопічними . Вони вільні електрони провідників здійснюють синхронні періодичні коливання.

Розрізняються методами реєстрації:

Видимий світло сприймається оком. Інфрачервоне випромінювання є переважно тепловим випромінюванням. Його реєструють тепловими методами, а також частково фотоелектричними та фотографічними методами. Ультрафіолетове випромінювання хімічно та біологічно активно. Воно викликає явище фотоефекту, флуоресценцію та фосфоресценцію (свічення) ряду речовин. Його реєструють фотографічними та фотоелектричними методами.

Також вони по-різному поглинаються та відбиваються однаковими середовищами:

Надають різний вплив на біологічні об'єкти за однакової інтенсивності випромінювання:

Впливи різних видів випромінювання на організм людини різні: гамма- та рентгенівське випромінювання пронизують його, викликаючи пошкодження тканин, видиме світло викликає зорове відчуття в оці, інфрачервоне випромінювання, падаючи на тіло людини, нагріває його, а радіохвилі та електромагнітні коливання низьких частот людським організмом зовсім не відчуваються. Незважаючи на ці явні відмінності, всі названі види випромінювань – по суті, різні сторони одного явища.

Цілі уроку:

Тип уроку:

Форма проведення:лекція з презентацією

Карасьова Ірина Дмитрівна, 17.12.2017

2492 287

Вміст розробки

Конспект уроку на тему:

Види випромінювань. Шкала електромагнітних хвиль

Урок розроблено

вчителем ГУ ЛНР «ЛОУСОШ № 18»

Карасьової І.Д.

Цілі уроку:розглянути шкалу електромагнітних хвиль, дати характеристику хвиль різних діапазонів частот; показати роль різних видів випромінювань у житті, вплив різних видів випромінювань на людини; систематизувати матеріал за темою та поглибити знання учнів про електромагнітні хвилі; розвивати усне мовлення учнів, творчі навички учнів, логіку, пам'ять; пізнавальні здібності; формувати інтерес учнів до вивчення фізики; виховувати акуратність, працьовитість.

Тип уроку:урок формування нових знань

Форма проведення:лекція з презентацією

Обладнання:комп'ютер, мультимедійний проектор, презентація «Види випромінювань.

Шкала електромагнітних хвиль»

Хід уроку

Організаційний момент.

Мотивація навчальної та пізнавальної діяльності.

Всесвіт – це океан електромагнітних випромінювань. Люди живуть у ньому, здебільшого, не помічаючи хвиль, що пронизують навколишній простір. Гріючись біля каміна або запалюючи свічку, людина змушує працювати джерело цих хвиль, не замислюючись про їхні властивості. Знання - сила: відкривши природу електромагнітного випромінювання, людство протягом XX століття освоїло і поставило собі на службу різні його види.

Постановка теми та цілей уроку.

Сьогодні ми з вами здійснимо подорож шкалою електромагнітних хвиль, розглянемо види електромагнітного випромінювання різних діапазонів частот. Запишіть тему уроку: «Види випромінювань. Шкала електромагнітних хвиль» (Слайд 1)

Кожне випромінювання ми вивчатимемо за наступним узагальненим планом (Слайд 2).Узагальнений план вивчення випромінювання:

1. Назва діапазону

2. Довжина хвилі

3. Частота

4. Ким було відкрито

5. Джерело

6. Приймач (індикатор)

7. Застосування

8. Дія на людину

Під час вивчення теми ви маєте заповнити таку таблицю:

Таблиця "Шкала електромагнітних випромінювань"

Назва випромінювання

Довжина хвилі

Частота

Ким було

відкрито

Джерело

Приймач

Застосування

Дія на людину

Викладення нового матеріалу.

(Слайд 3)

Довжина електромагнітних хвиль буває різною: від значень порядку 10 13 м (низькочастотні коливання) до 10 -10 м ( -Промені). Світло становить незначну частину широкого спектра електромагнітних хвиль. Тим не менш, саме при вивченні цієї малої частини спектра були відкриті інші випромінювання з незвичайними властивостями.
Прийнято виділяти низькочастотне випромінювання, радіовипромінювання, інфрачервоні промені, видиме світло, ультрафіолетові промені, рентгенівські промені та -випромінювання.Найбільш короткохвильове -випромінювання випромінює атомні ядра.

Принципової різниці між окремими випромінюваннями немає. Всі вони є електромагнітними хвилями, що породжуються зарядженими частинками. Виявляються електромагнітні хвилі, зрештою, за їх впливом на заряджені частки . У вакуумі випромінювання будь-якої довжини хвилі поширюється зі швидкістю 300 000 км/с.Межі між окремими областями шкали випромінювань дуже умовні.

(Слайд 4)

Випромінювання різної довжини хвилі відрізняються один від одного за способом їх отримання(випромінювання антени, теплове випромінювання, випромінювання при гальмуванні швидких електронів та ін.) та методів реєстрації.

Всі перелічені види електромагнітного випромінювання породжуються також космічними об'єктами та успішно досліджуються за допомогою ракет, штучних супутників Землі та космічних кораблів. Насамперед, це стосується рентгенівського і -випромінювання, що сильно поглинається атмосферою.

Кількісні відмінності у довжинах хвиль призводять до суттєвих якісних відмінностей.

Випромінювання різної довжини хвилі дуже відрізняються один від одного по поглинанню їх речовиною. Короткохвильові випромінювання (рентгенівське та особливо -Промені) поглинаються слабо. Непрозорі хвиль оптичного діапазону речовини прозорі для цих випромінювань. Коефіцієнт відбиття електромагнітних хвиль також залежить від довжини хвилі. Але головна відмінність між довгохвильовим та короткохвильовим випромінюваннями в тому, що короткохвильове випромінювання виявляє властивості частинок.

Розглянемо кожне випромінювання.

(Слайд 5)

Низькочастотне випромінюваннявиникає у діапазоні частот від 3 · 10 -3 до 3 10 5 Гц. Цьому випромінюванню відповідає довжина хвилі від 1013 - 105 м. Випроміненням таких, порівняно малих частот, можна знехтувати. Джерелом низькочастотного випромінювання є генератори змінного струму. Застосовуються при плавці та загартуванні металів.

(Слайд 6)

Радіохвилізаймають діапазон частот 3 · 10 5 - 3 · 10 11 Гц. Їм відповідає довжина хвилі 105 - 10 -3 м. Джерелом радіохвиль, так само як інизькочастотного випромінювання є змінний струм. Також джерелом є генератор радіочастот, зірки, у тому числі Сонце, галактики та метагалактики. Індикаторами є вібратор Герца, коливальний контур.

Велика частота радіохвиль, в порівнянні знизькочастотним випромінюванням призводить до помітного випромінювання радіохвиль у простір. Це дозволяє використовувати їх передачі інформації на різні відстані. Передаються мова, музика (радіомовлення), телеграфні сигнали (радіозв'язок), зображення різних об'єктів (радіолокація).

Радіохвилі використовуються для вивчення структури речовини та властивостей того середовища, в якому вони поширюються. Дослідження радіовипромінювання космічних об'єктів – предмет радіоастрономії. У радіометеорології вивчають процеси за характеристиками хвиль, що приймаються.

(Слайд 7)

Інфрачервоне випромінюваннязаймає діапазон частот 3 · 1011 - 3,85 · 1014 Гц. Їм відповідає довжина хвилі 2 · 10 -3 - 7,6 · 10 -7 м.

Інфрачервоне випромінювання було відкрито 1800 року астрономом Вільямом Гершелем. Вивчаючи підвищення температури термометра, що нагрівається видимим світлом, Гершель виявив найбільше нагрівання термометра за межами видимого світла (за червоною областю). Невидиме випромінювання, враховуючи його місце у спектрі, було названо інфрачервоним. Джерелом інфрачервоного випромінювання є випромінювання молекул та атомів при теплових та електричних впливах. Могутнє джерело інфрачервоного випромінювання – Сонце, близько 50% його випромінювання лежить в інфрачервоній області. На інфрачервоне випромінювання припадає значна частка (від 70 до 80%) енергії випромінювання ламп розжарювання з вольфрамовою ниткою. Інфрачервоне випромінювання випромінює електрична дуга та різні газорозрядні лампи. Випромінювання деяких лазерів лежить в інфрачервоній області спектра. Індикаторами інфрачервоного випромінювання є фото та терморезистори, спеціальні фотоемульсії. Інфрачервоне випромінювання використовують для сушіння деревини, харчових продуктів та різних лакофарбових покриттів (інфрачервоне нагрівання), для сигналізації при поганій видимості, дає можливість застосовувати оптичні прилади, що дозволяють бачити в темряві, а також при дистанційному керуванні. Інфрачервоні промені використовуються для наведення на ціль снарядів та ракет, для виявлення замаскованого супротивника. Ці промені дозволяють визначити відмінність температур окремих ділянок поверхні планет, особливості будови молекул речовини (спектральний аналіз). Інфрачервона фотографія застосовується в біології щодо хвороб рослин, в медицині при діагностиці шкірних та судинних захворювань, в криміналістиці при виявленні підробок. При дії людини викликає підвищення температури людського тіла.

(Слайд 8)

Видиме випромінювання - Єдиний діапазон електромагнітних хвиль, що сприймається людським оком. Світлові хвилі займають досить вузький діапазон: 380 – 670 нм ( = 3,85 10 14 – 8 10 14 Гц). Джерелом видимого випромінювання є валентні електрони в атомах і молекулах, що змінюють своє становище у просторі, а також вільні заряди, що рухаються прискорено. Цячастина спектру дає людині максимальну інформацію про навколишній світ. За своїми фізичними властивостями вона аналогічна до інших діапазонів спектру, будучи лише малою частиною спектра електромагнітних хвиль. Випромінювання, що має різну довжину хвилі (частоти) у діапазоні видимого випромінювання, надає різну фізіологічну дію на сітківку людського ока, викликаючи психологічне відчуття світла. Колір – не властивість електромагнітної світлової хвилі самої по собі, а прояв електрохімічної дії фізіологічної системи людини: очей, нервів, мозку. Приблизно можна назвати сім основних кольорів, що розрізняються людським оком у видимому діапазоні (у порядку зростання частоти випромінювання): червоний, помаранчевий, жовтий, зелений, синій, фіолетовий. Запам'ятовування послідовності основних кольорів спектру полегшує фраза, кожне слово якої починається з першої літери назви основного кольору: «Кожен Мисливець Бажає Знати, Де Сидить Фазан». Видиме випромінювання може впливати на протікання хімічних реакцій в рослинах (фотосинтез) і в організмах тварин і людини. Видиме випромінювання випускають окремі комахи (світлячки) та деякі глибоководні риби за рахунок хімічних реакцій в організмі. Поглинання рослинами вуглекислого газу внаслідок процесу фотосинтезу та виділення кисню сприяє підтримці біологічного життя на Землі. Також видиме випромінювання застосовується під час освітлення різних об'єктів.

Світло - джерело життя Землі і водночас джерело наших поглядів на навколишній світ.

(Слайд 9)

Ультрафіолетове випромінювання,не видиме оком електромагнітне випромінювання, що займає спектральну область між видимим і рентгенівським випромінюванням в межах довжин хвиль 3,8 ∙10 -7 - 3∙10 -9 м. (=8*10 14 - 3*10 16 Гц). Ультрафіолетове випромінювання було відкрито 1801 року німецьким вченим Йоганном Ріттером. Вивчаючи почорніння срібла хлористого під дією видимого світла, Ріттер виявив, що срібло чорніє ще більш ефективно в області, що знаходиться за фіолетовим краєм спектра, де видиме випромінювання відсутня. Невидиме випромінювання, що спричинило це почорніння, було названо ультрафіолетовим.

Джерело ультрафіолетового випромінювання - валентні електрони атомів і молекул, що також прискорено рухаються вільні заряди.

Випромінювання розжарених до температур - 3000 К твердих тіл містить помітну частку ультрафіолетового випромінювання безперервного спектру, інтенсивність якого зростає зі збільшенням температури. Більш потужне джерело ультрафіолетового випромінювання – будь-яка високотемпературна плазма. Для різних застосувань ультрафіолетового випромінювання використовуються ртутні, ксенонові та ін газорозрядні лампи. Природні джерела ультрафіолетового випромінювання – Сонце, зірки, туманності та інші космічні об'єкти. Однак лише довгохвильова частина їхнього випромінювання (  290 нм) досягає земної поверхні. Для реєстрації ультрафіолетового випромінювання при

 = 230 нм використовуються звичайні фотоматеріали, у більш короткохвильовій ділянці до нього чутливі спеціальні маложелатинові фотошари. Застосовуються фотоелектричні приймачі, що використовують здатність ультрафіолетового випромінювання викликати іонізацію та фотоефект: фотодіоди, іонізаційні камери, лічильники фотонів, фотопомножувачі.

У малих дозах ультрафіолетове випромінювання надає сприятливий, оздоровчий вплив на людину, активізуючи синтез вітаміну D в організмі, а також викликаючи засмагу. Велика доза ультрафіолетового випромінювання може викликати опік шкіри та ракові новоутворення (80 % виліковні). Крім того, надмірне ультрафіолетове випромінювання послаблює імунну систему організму, сприяючи розвитку деяких захворювань. Ультрафіолетове випромінювання має також бактерицидну дію: під впливом цього випромінювання гинуть хвороботворні бактерії.

Ультрафіолетове випромінювання застосовується в люмінесцентних лампах, в криміналістиці (за знімками виявляють підробки документів), у мистецтвознавстві (за допомогою ультрафіолетових променів можна виявити на картинах сліди реставрації, що не видно оком). Майже не пропускає ультрафіолетове випромінювання шибку, т.к. його поглинає оксид заліза, що входить до складу скла. Тому навіть у спекотний сонячний день не можна засмагнути в кімнаті при закритому вікні.

Людське око бачить ультрафіолетове випромінювання, т.к. рогова оболонка ока та очна лінза поглинають ультрафіолет. Ультрафіолетове випромінювання бачать деякі тварини. Наприклад, голуб орієнтується Сонцем навіть у похмуру погоду.

(Слайд 10)

Рентгенівське випромінювання - це електромагнітне іонізуюче випромінювання, що займає спектральну область між гамма-і ультрафіолетовим випромінюванням в межах довжин хвиль від 10-12-10-8 м (частот 3*10 16 - 3-10 20 Гц ). Рентгенівське випромінювання було відкрито 1895 року німецьким фізиком У. До. Рентгеном. Найбільш поширеним джерелом рентгенівського випромінювання є рентгенівська трубка, у якій прискорені електричним нулем електрони бомбардують металевий анод. Рентгенівське випромінювання може бути отримано під час бомбардування мішені іонами високої енергії. Як джерела рентгенівського випромінювання можуть служити також деякі радіоактивні ізотопи, синхротрони - накопичувачі електронів. Природними джерелами рентгенівського випромінювання є Сонце та інші космічні об'єкти

Зображення предметів у рентгенівському випромінюванні одержують на спеціальній рентгенівській фотоплівці. Рентгенівське випромінювання можна реєструвати за допомогою іонізаційної камери, сцинтиляційного лічильника, вторинноелектронних або каналових електронних помножувачів, мікроканальних пластин. Завдяки високій проникаючій здатності рентгенівське випромінювання застосовується в рентгеноструктурному аналізі (дослідженні структури кристалічної решітки), при вивченні структури молекул, виявленні дефектів у зразках, в медицині (рентгенівські знімки, флюорографія, лікування ракових захворювань), в дефектоскопії (виявлення дефектів у відливах) , у мистецтвознавстві (виявлення старовинного живопису, прихованого під шаром пізнього розпису), в астрономії (при вивченні рентгенівських джерел), криміналістиці. Велика доза рентгенівського випромінювання призводить до опіків та зміни структури крові людини. Створення приймачів рентгенівського випромінювання та розміщення їх на космічних станціях дозволило виявити рентгенівське випромінювання сотень зірок, а також оболонок наднових зірок та цілих галактик.

(Слайд 11)

Гамма випромінювання - короткохвильове електромагнітне випромінювання, що займає весь діапазон частот  = 8∙10 14 - 10 17 Гц, що відповідає довжинам хвиль  = 3,8·10 -7 - 3∙10 -9 м. було відкрито французьким вченим Полем Вілларом у 1900 році.

Вивчаючи випромінювання радію в сильному магнітному полі, Віллар виявив короткохвильове електромагнітне випромінювання, яке, як і світло, не відхиляється магнітним полем. Воно було названогамма-випромінюванням. Гамма-випромінювання пов'язані з ядерними процесами, явищами радіоактивного розпаду, які з деякими речовинами, як у Землі, і у космосі. Гамма-випромінювання можна реєструвати за допомогою іонізаційних та бульбашкових камер, а також за допомогою спеціальних фотоемульсій. Використовуються для дослідження ядерних процесів, в дефектоскопії. Гамма-випромінювання негативно впливає на людину.

(Слайд 12)

Отже, низькочастотне випромінювання, радіохвилі, інфрачервоне випромінювання, видиме випромінювання, ультрафіолетове випромінювання, рентгенівське випромінювання,-випромінювання є різними видами електромагнітного випромінювання.

Якщо подумки розкласти ці види щодо зростання частоти або зменшення довжини хвилі, то вийде широкий безперервний спектр - шкала електромагнітних випромінювань (Вчитель показує шкалу). До небезпечних видів випромінювання відносяться: гамма-випромінювання, рентгенівські промені та ультрафіолетове випромінювання, інші – безпечні.

Розподіл електромагнітних випромінювань за діапазонами умовний. Чіткого кордону між областями немає. Назви областей склалися історично, вони лише є зручним засобом класифікації джерел випромінювань.

(Слайд 13)

Усі діапазони шкали електромагнітних випромінювань мають спільні властивості:

фізична природа всіх випромінювань однакова

всі випромінювання поширюються у вакуумі з однаковою швидкістю, що дорівнює 3*10 8 м/с

всі випромінювання виявляють загальні хвильові властивості (віддзеркалення, заломлення, інтерференцію, дифракцію, поляризацію)

5. Підбиття підсумків уроку

На закінчення уроку учні закінчують роботу над таблицею.

(Слайд 14)

Висновок:

Вся шкала електромагнітних хвиль є свідченням того, що всі випромінювання мають одночасно квантові та хвильові властивості.

Квантові та хвильові властивості в цьому випадку не виключають, а доповнюють одна одну.

Хвильові властивості яскравіше виявляються при малих частотах і менш яскраво – при великих. І навпаки, квантові властивості яскравіше виявляються при великих частотах і менш яскраво – при малих.

Чим менша довжина хвилі, тим яскравіше виявляються квантові властивості, а чим більша довжина хвилі, тим яскравіше виявляються хвильові властивості.

Усе це є підтвердженням закону діалектики (перехід кількісних змін на якісні).

Конспект (вивчити), заповнити у таблиці

останній стовпець (дія ЕМІ на людину) та

підготувати повідомлення про застосування ЕМІ

Вміст розробки

ГУ ЛНР «ЛОУСОШ № 18»

м. Луганська

Карасьова І.Д.

УЗАГАЛЬНИЙ ПЛАН ВИВЧЕННЯ ВИПРОМІНЮВАННЯ

1. Назва діапазону.

2. Довжина хвилі

3. Частота

4. Ким було відкрито

5. Джерело

6. Приймач (індикатор)

7. Застосування

8. Дія на людину

ТАБЛИЦЯ «ШКАЛА ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ХВИЛЬ»

Назва випромінювання

Довжина хвилі

Частота

Ким відкритий

Джерело

Приймач

Застосування

Дія на людину

Випромінювання відрізняються один від одного:

за способом одержання;
методом реєстрації.

Кількісні відмінності в довжинах хвиль призводять до суттєвих якісних відмінностей, по-різному поглинаються речовиною (короткохвильові випромінювання – рентгенівське та гамма-випромінювання) – поглинаються слабо.

Короткохвильове випромінювання виявляє властивості частинок.

Низькочастотні коливання

Довжина хвилі (м)

10 13 - 10 5

Частота (Гц)

3 · 10 -3 - 3 · 10 5

Джерело

Реостатний альтернатор, динамомашина,

Вібратор Герца,

Генератори електричних мереж (50 Гц)

Машинні генератори підвищеної (промислової) частоти (200 Гц)

Телефонні мережі (5000Гц)

Звукові генератори (мікрофони, гучномовці)

Приймач

Електричні прилади та двигуни

Історія відкриття

Олівер Лодж (1893 р.), Нікола Тесла (1983)

Застосування

Кіно, радіомовлення (мікрофони, гучномовці)

Радіохвилі

Довжина хвилі(м)

Частота (Гц)

10 5 - 10 -3

Джерело

3 · 10 5 - 3 · 10 11

Коливальний контур

Макроскопічні вібратори

Зірки, галактики, метагалактики

Приймач

Історія відкриття

Іскри у зазорі приймального вібратора (вібратор Герца)

Світлення газорозрядної трубки, когерера

Б. Феддерсен (1862), Г. Герц (1887), А.С. Попов, О.М. Лебедєв

Застосування

Наддовгі- Радіонавігація, радіотелеграфний зв'язок, передача метеозведень

Довгі– Радіотелеграфний та радіотелефонний зв'язок, радіомовлення, радіонавігація

Середні- Радіотелеграфія та радіотелефонний зв'язок радіомовлення, радіонавігація

Короткі- радіоаматорський зв'язок

УКХ- космічний радіозв'язок

ДМВ- телебачення, радіолокація, радіорелейний зв'язок, стільниковий телефонний зв'язок

СМВ-радіолокація, радіорелейний зв'язок, астронавігація, супутникове телебачення

ММВ- радіолокація

Інфрачервоне випромінювання

Довжина хвилі(м)

2 · 10 -3 - 7,6∙10 -7

Частота (Гц)

3∙10 11 - 3,85∙10 14

Джерело

Будь-яке нагріте тіло: свічка, піч, батарея водяного опалення, електрична лампа розжарювання

Людина випромінює електромагнітні хвилі довжиною 9 · 10 -6 м

Приймач

Термоелементи, болометри, фотоелементи, фоторезистори, фотоплівки

Історія відкриття

У. Гершель (1800 р.), Р. Рубенс та Е. Нікольс (1896 р.),

Застосування

У криміналістиці, фотографування земних об'єктів у тумані та темряві, бінокль та приціли для стрілянини у темряві, прогрівання тканин живого організму (в медицині), сушіння деревини та пофарбованих кузовів автомобілів, сигналізація при охороні приміщень, інфрачервоний телескоп.

Видиме випромінювання

Довжина хвилі(м)

6,7∙10 -7 - 3,8 ∙10 -7

Частота (Гц)

4∙10 14 - 8 ∙10 14

Джерело

Сонце, лампа розжарювання, вогонь

Приймач

Око, фотопластинка, фотоелементи, термоелементи

Історія відкриття

М. Меллоні

Застосування

Зір

Біологічне життя

Ультрафіолетове випромінювання

Довжина хвилі(м)

3,8 ∙10 -7 - 3∙10 -9

Частота (Гц)

8 ∙ 10 14 - 3 · 10 16

Джерело

Входять до складу сонячного світла

Газорозрядні лампи з трубкою із кварцу

Випромінюються всіма твердими тілами, у яких температура більше 1000°С, що світяться (крім ртуті)

Приймач

Фотоелементи,

Фотопомножувачі,

Люмінесцентні речовини

Історія відкриття

Йоганн Ріттер, Лаймен

Застосування

Промислова електроніка та автоматика,

Люмінісценнтні лампи,

Текстильне виробництво

Стерилізація повітря

Медицина, косметологія

Рентгенівське випромінювання

Довжина хвилі(м)

10 -12 - 10 -8

Частота (Гц)

3∙10 16 - 3 · 10 20

Джерело

Електронна рентгенівська трубка (напруга на аноді – до 100 кВ, катод – нитка, що розжарюється, випромінювання – кванти великої енергії)

Сонячна корона

Приймач

Фотоплівка,

Світіння деяких кристалів

Історія відкриття

В. Рентген, Р. Міллікен

Застосування

Діагностика та лікування захворювань (у медицині), Дефектоскопія (контроль внутрішніх структур, зварних швів)

Гамма - випромінювання

Довжина хвилі(м)

3,8 · 10 -7 - 3∙10 -9

Частота (Гц)

8∙10 14 - 10 17

Енергія(ЕВ)

9,03 10 3 – 1, 24 10 16 Ев

Джерело

Радіоактивні атомні ядра, ядерні реакції, процеси перетворення речовини на випромінювання

Приймач

лічильники

Історія відкриття

Поль Віллар (1900 р.)

Застосування

Дефектоскопія

Контроль технологічних процесів

Дослідження ядерних процесів

Терапія та діагностика в медицині

ЗАГАЛЬНІ ВЛАСТИВОСТІ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ВИПРОМІНЮВАНЬ

фізична природа

всіх випромінювань однакова

всі випромінювання поширюються

у вакуумі з однаковою швидкістю,

рівної швидкості світла

всі випромінювання виявляють

загальні хвильові властивості

поляризація

відображення

заломлення

дифракція

інтерференція

Вся шкала електромагнітних хвиль є свідченням того, що всі випромінювання мають одночасно квантові та хвильові властивості.
Квантові та хвильові властивості в цьому випадку не виключають, а доповнюють одна одну.
Хвильові властивості яскравіше виявляються при малих частотах і менш яскраво – при великих. І навпаки, квантові властивості яскравіше виявляються при великих частотах і менш яскраво – при малих.
Чим менша довжина хвилі, тим яскравіше виявляються квантові властивості, а чим більша довжина хвилі, тим яскравіше виявляються хвильові властивості.

§ 68 (читати)
заповнити останній стовпець таблиці (дія ЕМІ на людину)
підготувати повідомлення про застосування ЕМІ