Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Електромагнітні випромінювання різних діапазонів довжин хвиль: радіохвилі, інфрачервоне, видиме, ультрафіолетове та рентгенівське проміння

Скачати 64.47 Kb.

Електромагнітні випромінювання різних діапазонів довжин хвиль: радіохвилі, інфрачервоне, видиме, ультрафіолетове та рентгенівське проміння




Скачати 64.47 Kb.
Дата конвертації08.05.2017
Розмір64.47 Kb.

Електромагнітні випромінювання різних діапазонів довжин хвиль: радіохвилі, інфрачервоне, видиме, ультрафіолетове та рентгенівське проміння.

Мета уроку: познайомити учнів із видами електромагнітних випромінювань, їх фізичними властивостями, методами одержання те реєстрації; розвивати логічне мислення учнів;

Довжина́ хви́лі - характеристика періодичної хвилі, що позначає найменшу відстань між точками простору, в яких хвиля має однакову фазу. Крива на представленому малюнку може розглядатися, наприклад, як миттєвий знімок збурень в струні, коли відхилення точок струни від положнення рівноваги задається виразом
Електромагн́ітне випром́інювання (англ. electromagnetic radiation) - взаємопов'язані коливання електричного (Е) i магнітного (B) полів, що утворюють електромагнітне поле а також, процес утворення вільного електро-магнітного поля при нерівномірному русі та взаємодії електричних зарядів.
Фіз́ичні власт́ивості - властивості будь якої речовини, які вона проявляє поза хімічною взаємодією: температура плавлення, температура кипіння, в'язкість, густина, розчинність, діелектрична проникність, теплоємність, теплопровідність, електропровідність, абсорбція, колір, концентрація, емісія, текучість, індуктивність, радіоактивність, гідрофільність і гідрофобність, теплота змочування та ін.
Міркування - зіставлення думок, пов’язання їх задля відповідних висновків, логічне мислення. Можна розглядати міркування як аналіз і синтез даних, та їхню оцінку. Хоча знання фактів і є точкою відліку у вивченні суспільних наук, людина також повинна мати здатність до логічного мислення-міркування, адже саме міркування наповнює факти, проблеми і поняття змістом: міркуючи над засвоєним знанням, людина приходить до повнішого розуміння предмета. Міркування є також предметом логіки, яка вказує нам правила, закони або норми, яким повинне підкорятися наше мислення для того, щоб бути істинним.
виховувати творчі здібності і бажання отримувати знання.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

Хід уроку.

І. Організаційний момент.

Оголошення теми і мети уроку.

ІІ. Актуалізація опорних знань.

В залежності від частоти чи довжини хвилі (ці величини пов'язані між собою), електромагнітні хвилі відносять до різних діапазонів.

Електромагні́тна хви́ля - процес розповсюдження електромагнітної взаємодії в просторі у вигляді змінних зв'язаних між собою електричного та магнітного полів. Прикладами електромагнітних хвиль є світло, радіохвилі, рентгенівські промені, гамма-промені.
Хвилі в різних діапазонах різним чином взаємодіють із фізичними тілами.

Електромагнітні хвилі з найменшою частотою (або найбільшою довжиною хвилі) належать до радіодіапазону. Радіодіапазон використовується для передачі сигналів на віддаль за допомогою радіо, телебачення, мобільних телефонів. У радіодіапазоні працює радіолокація. Радіодіапазон розділяється на метровий, дицеметровий, сантиметровий, міліметровий, в залежності від довжини електромагнітної хвилі.

Електромагнітні хвилі з вищою частотою належать до інфрачервоного діапазону. В інфрачервоному діапазоні лежить теплове випромінювання тіла. Реєстрація цього випромінювання лежить в основі роботи приладів нічного бачення.

Теплове випромінювання - це електромагнітне випромінювання, що створюється тепловим рухом заряджених частинок в речовині. Вся матерія з температурою вище абсолютного нуля випромінює теплове випромінювання.
Довжина - відстань від точки до точки, вимір кривої: для відрізка прямої довжина - відстань між його кінцями, для ламаної - сума довжин її ланок, для інших кривих - верхня границя довжини ламаної лінії, вписаної в цю криву.
Мобільний телефон Стільниковий телефон - автономний мобільний телефон, призначений для роботи в мережах стільникового зв'язку; використовує приймач радіодіапазону і традиційну телефонну комутацію для здійснення телефонного зв'язку на території зони покриття мережі.
Прилад нічного бачення При́лад нічнóго бáчення, ПНБ - оптичний прилад, що слугує для отримання у темряві видимого зображення об'єктів та місцевості. Призначений для виявлення, розпізнавання та спостереження цілей в умовах пониження освітленості.
Інфрачервоні хвилі застосовуються також для вивчення теплових коливань у тілах і допомагають встановити атомну структуру твердих тіл, газів та рідин.
Інфрачерво́не випромі́нювання (від лат. infra - нижче, скорочено ІЧ) - оптичне випромінювання з довжиною хвилі більшою, ніж у видимого випромінювання, що відповідає довжині хвилі, більшій від приблизно 750 нм.

Електромагнітне випромінювання з довжиною хвилі від 400 нм до 800 нм належать до діапазону видимого світла. В залежності від частоти й довжини хвилі видиме світло розрізняється за кольорами.

Хвилі з довжиною меншою за 400 нм називаються ультрафіолетовими. Людське око їх не розрізняє, хоча їхні властивості не дуже відрізняються від властивостей хвиль видимого діапазону. Більша частота, а, отже, й енергія квантів такого світла призводить до більш руйнівної дії ультрафіолетових хвиль на біологічні об'єкти. Земна поверхня захищена від шкідливої дії ультрафіолетових хвиль озоновим шаром.

Озо́новий екран або озоновий шар або озоносфера - шар атмосфери (стратосфери), в межах якого концентрація молекул озону (О3) в 10 разів вища, ніж біля поверхні Землі. Озоновий шар лежить в стратосфері на висоті від 15 до 35 км.
Ви́диме сві́тло - область спектру електромагнітних хвиль, що безпосередньо сприймається людським оком. Характеризується довжинами хвиль від 380 (фіолетовий колір) до 750 (червоний колір) нм.
Світло Св́ітло - електромагнітні хвилі видимого спектру. До видимого діапазону належать електромагнітні хвилі в інтервалі частот, що сприймаються людським оком (7.5×1014 - 4×1014 Гц), тобто з довжиною хвилі від 390 до 750 нанометрів.
Географі́чна оболо́нка (англ. geography envelope; нім. geografischer Mantel, m) - верхня комплексна оболонка Землі, що утворилася внаслідок взаємопроникнення і складної взаємодії окремих геосфер - літосфери, гідросфери, атмосфери і біосфери.
Для додаткового захисту природа наділила людей темною шкірою. Проте ультрафіолетові промені потрібні людині для продукування вітаміну D.
Ультрафіолетове випромінювання (від лат. ultra - «за межами»), скорочено УФ-випромінювання або ультрафіолет - невидиме оком людини електромагнітне випромінювання, що посідає спектральну область між видимим і рентгенівським випромінюваннями в межах довжин хвиль 400-10 нм.
Саме тому люди в північних широтах, де інтенсивність ультрафіолетових хвиль менша, втратили темне забарвлення шкіри.

Електомагнітні хвилі ще вищої частоти належать до рентгенівського діапазону. Вони називають так тому, що їх відкрив Рентген, вивчаючи випромінювання, яке утворюється при гальмуванні електронів. В закордонній літературі такі хвилі заведено називати X-променями, поважаючи бажання Рентгена, щоб промені не називали його іменем. Рентгенівські хвилі слабо взаємодіють із речовиною, сильніше поглинаючись там, де густина більша. Цей факт використовується в медицині для рентгенівської флюорографії. Рентгенівські хвилі застосовуються також для елементного аналізу та вивчення структури кристалічних тіл.

Елеме́нтний ана́ліз (від лат. elementum - первісна речовина) (рос. элементный анализ, англ. ultimate analysis, нім. Elementaranalyse f, нім. Verbrennungsanalyse f) - сукупність методів, за допомогою яких визначають якісний та кількісний склад органічних сполук.

Найвищу частоту й найменшу довжину мають γ-промені. Такі промені утворюються внаслідок ядерних реакцій і реакцій між елементарними частинками.

Ядерна реакція - явище перетворення ядер атомів хімічних елементів і елементарних частинок. Ядерні реакції можуть відбуватися спонтанно, або у зіткненнях частинок речовини з високою енергією. Спонтанні ядерні перетворення є причиною природної радіоактивності.
Елемента́рна части́нка - збірний термін, що стосується мікрооб'єктів в суб'ядерному масштабі, які неможливо розщепити на складові частини. Їх будова й поведінка вивчається фізикою елементарних частинок.
γ-промені мають велику руйнівну дію на біологічні об'єкти. Проте вони використовуються у фізиці для вивчення різних характеристик атомного ядра.

ІІІ. Вивчення нового матеріалу.

Шкала електромагнітних хвиль являє собою безперервну послідовність частот і довжин електромагнітних випромінювань, що представляють собою що розповсюджується в просторі змінне магнітне поле. Теорія електромагнітних явищ Джеймса Максвелла дозволила встановити, що в природі існують електромагнітні хвилі різних довжин.

Експериментальні роботи німецького вченого Г. Герца та російського вченого П. Н. Лєбєдєва підтвердили теорію Максвелла і довели, що світлове випромінювання являє собою дуже короткі електромагнітні хвилі, створювані природними вібраторами - атомами і молекулами.

Дже́ймс Клерк Ма́ксвелл (англ. James Clerk Maxwell, нар. 13 червня 1831, Единбург, Шотландія - † 5 листопада 1879, Кембридж, Англія) - шотландський вчений, який створив теорію електромагнітного поля і на підставі її зробив висновок, що змінні електричне і магнітне поля тісно пов'язані одне з одним, утворюючи єдине електромагнітне поле, яке поширюється у вигляді електромагнітних хвиль зі швидкістю світла. Ґрунтуючись на зв'язку електричних, магнітних та світлових явищ, Максвелл розробив теорію світла і тим об'єднав в одне ціле раніше розрізнені галузі електрики, магнетизму і оптики. Крім цього, Максвеллу належать великі відкриття і в інших галузях фізики, зокрема молекулярної кінетичної теорії газів.
Оптичне випромінювання (Світлове випромінювання) - 1) випромінювання, електромагнітна хвиля оптичного діапазону; термін, що поєднує видиме світло, інфрачервоне випромінювання і ультрафіолетове випромінювання.

Залежно від способу отримання електромагнітних хвиль їх поділяють на кілька діапазонів частот(або довжин хвиль). Між сусідніми діапазонами шкали немає чітких меж. Діапазони хвиль різних типів перекривають один одного, отже, хвилі таких довжин можна одержати двома способами.

Принципової різниці між окремими випромінюваннями немає, оскільки всі вони представляють електромагнітні хвилі, що породжуються зарядженими частинками. Але в залежності від довжини хвилі вони володіють різними властивостями: наприклад, проникаючої здатністю, видимістю,коефіцієнтом відображення і т.д.

Ці відмінності визначаються загальною закономірністю шкали електромагнітних хвиль: у міру зменшення довжини хвилі хвильові властивості світла, такі як інтерференція, дифракція і поляризація, проявляються слабше, а квантові властивості світла, пов'язані з властивостями частинок,проявляються сильніше.

У вакуумі електромагнітні хвилі досягають найбільшої швидкості - швидкості світла (c = 3·108 м/с). Властивості електромагнітних хвиль найлегше вивчати, використовуючи передавач і приймач, які працюють на сантиметровому діапазоні. Випромінювання і приймання таких хвиль можна зробити спрямованими. Досліди Герца і пізніше проведені експерименти показали, що електромагнітні хвилі мають такі властивості:

1) в однорідному середовищі поширюються рівномірно і прямолінійно;

2) відбиваються діелектриками, а ще краще провідниками, при цьому виконуються закони відбивання хвиль;

3) заломлюються;

4) фокусуються;

5) дають явища дифракції і інтерференції;

6) поляризуються.

Властивості електромагнітних хвиль виявились такими ж, як і властивості хвиль будь-якої іншої природи.

Електромагнітні хвилі мають майже необмежений діапазон частот і довжин хвиль. Весь діапазон поділяють на декілька вузьких ділянок, для яких установлено конкретні межі.

Радіохвилі поділяють на довгі (понад 10 км), середні (сотні метрів), короткі (десятки метрів). Усіх їх переважно використовують у радіозв'язку. Ультракороткі радіохвилі поділяють на метрові, дециметрові та міліметрові. Перші використовують у телебаченні, другі і треті - у радіолокації. Діапазон радіохвиль частково перекривається з інфрачервоними променями, які широко застосовують у техніці. У цьому діапазоні працюють лазери, фокусування променів яких дозволяє краще обробляти матеріали.

Ультрафіолетові промені використовують для знезаражування приміщень у лікарнях, стимуляції хімічних реакцій, утворення потрібних генних мутацій та ін.

Хімі́чна реа́кція - це перетворення речовин, при якому молекули одних речовин руйнуються і на їхньому місці утворюються молекули інших речовин з іншим атомним складом. Усі хімічні реакції зображують хімічними рівняннями.
У біології, мута́ції - зміни генетичного матеріалу (звичайно ДНК або РНК). Мутації можуть бути викликані помилками копіювання генетичного матеріалу на стадії поділу клітини, опроміненням жорсткою радіацією, хімічними речовинами (мутагенами), вірусами або можуть відбуватися свідомо під клітинним контролем протягом таких процесів як, наприклад, мейоз або гіпермутація.
Поверхня Землі захищена від шкідливих складових ультрафіолетових променів Сонця озоновим шаром (О3). Його збереження - це одна з важливих екологічних проблем.

Рентгенівське проміння отримують під час гальмування електронів, які прискорюються напругою в десятки кіловольтів. На відміну від світлового проміння видимого спектра й ультрафіолетового проміння, воно має значно меншу довжину хвиль. Причому довжина хвилі рентгенівського проміння є тим меншою, чим більша енергія електронів, які бомбардують перешкоду.

У встановленні природи цього випромінювання визначальними були дослідження українського вченого Івана Пулюя (1845 - 1918 рр.

Світловий промінь - крива, дотична до якої в будь-якій точці збігається із напрямком розповсюдження світла.
Іва́н Па́влович Пулю́й (Ivan Puluj, Johann Puluj; 2 лютого 1845(18450202), містечко Гримайлів, нині смт, Гусятинський район - 31 січня 1918, Прага) - український та австро-угорський фізик і електротехнік, винахідник, організатор науки, публіцист, перекладач Біблії українською мовою, громадський діяч.
) на електронних вакуумних трубках власної конструкції, проведені задовго до відкриття В. Рентгена. Однак, В. Рентген першим запатентував відкриття Х-променів і тому їх називають рентгенівськими.

На сучасному етапі для добування рентгенівського проміння розроблені досить досконалі пристрої, які називають рентгенівськими трубками (рис.5.2.17). Катод 1 - вольфрамова спіраль, яка випромінює електрони внаслідок термоелектронної емісії. Циліндр 2 фокусує потік електронів, які потім падають на металевий електрод (анод) 3. При цьому виникає рентгенівське проміння. Напруга між анодом і катодом досягає кількох десятків кіловольтів. У трубці створюється глибокий вакуум; тиск газу в ній не перевищує 10-5 мм. рт. ст.

У потужних рентгенівських трубках анод охолоджують проточною водою, оскільки внаслідок гальмування електронів виділяється велика кількість теплоти.

Термоелектро́нна емі́сія - явище, зумовлене тепловим рухом вильоту електронів за межі речовини. Синоніми – ефект Річардсона, ефект Едісона.
Кі́лькість теплоти́ (кі́лькість тепла́) або просто теплота́ - це фізична величина, що відповідає енергії, перенесення якої між двома тілами (різними ділянками тіла) здійснюється за рахунок різниці температур без виконання механічної роботи і не зв'язана з перенесенням речовини від одного тіла до іншого.
На корисне випромінювання йде лише близько 3 % енергії електронів.

Рентгенівські промені майже одразу знайшли застосування в медицині. Ці промені за довжиною перекриваються із g-промінням, яке утворюється під час розпаду нестійких ядер. Вони проходять через товстий шар металу, тому їх використовують для перевірки якості великих злитків, зон зварювання товстого металу та іншого. g-проміння використовують у медицині, геології та інших галузях.

ЗАПИТАННЯ:

1. Чому електромагнітні хвилі мають різні довжини?

2. Чи існують у природі закони, які обмежують довжину електромагнітної хвилі?

3. Як побудована логарифмічна шкала електромагнітних хвиль?

Логарифмі́чна шкала́ (англ. logarithmic scale) або логарифмі́чний масшта́б - тип шкали вимірювань, що побудована на основі використання логарифмічного перетворення. Для побудови логарифмічних шкал зазвичай використовуються системи десяткових або натуральних логарифмів, а також система логарифмів з основою два.

4. На які діапазони поділяють шкалу електромагнітних хвиль?

5. За якими ознаками виділяють діапазони електромагнітних хвиль?

6. На які частини поділяють радіодіапазон хвиль?

7. Чому в разі використання коротких хвиль досягають значних відстаней зв'язку?

8. У чому полягає причина відмінності у процесі поширення коротких хвиль: удень і вночі; влітку і взимку?

9. Які властивості ультракоротких хвиль?

10. Чому ультракороткі хвилі в наш час набули широкого застосування?

11. Які основні властивості інфрачервоних променів?

12. Що є джерелом інфрачервоного випромінювання?

13. Яке практичне застосування мають інфрачервоні промені?

14. Яке електромагнітне випромінювання називають інфрачервоним?

15. Яке електромагнітне випромінювання називають ультрафіолетовим?

16. Які основні властивості ультрафіолетового випромінювання?

17. Де застосовують ультрафіолетове випромінювання?

18. Як ультрафіолетове випромінювання взаємодіє з речовиною?

19. Яке електромагнітне випромінювання називають рентгенівським?

20. Як одержують рентгенівське випромінювання?

21. Які основні властивості рентгенівського випромінювання?

Рентге́нівське випромі́нювання, пулюївське випромінювання або Х-промені (англ. X-ray emission, roentgen radiation, нім. Röntgenstrahlung f) - короткохвильове електромагнітне випромінювання з довжиною хвилі від 10 нм до 0.

22. Хто з учених відкрив рентгенівські промені?

23. Де застосовують рентгенівські промені на практиці?

24. Чи можна змінювати довжину хвилі рентгенівського випромінювання і як?

ІV. Підсумок уроку.



Домашнє завдання: §


Скачати 64.47 Kb.

  • Земна поверхня