Узагальнюючий урок "шкала електромагнітних випромінювань". Електромагнітне випромінювання - вплив на людину, захист

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. Усі вони є електромагнітні хвилі, породжувані зарядженими частинками. Виявляються електромагнітні хвилі, зрештою, з їхньої дії на заряджені частки. У вакуумі випромінювання будь-якої довжини хвилі поширюється зі швидкістю 300000 км/с. Кордони 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 методами реєстрації.

Всі перелічені види електромагнітного випромінювання породжуються також космічними об'єктами та успішно досліджуються за допомогою ракет, штучних супутниківЗемлі та космічних кораблів. Насамперед 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 відображення електромагнітних хвильтакож залежить від довжини хвилі. Але головне різницю між довгохвильовим і короткохвильовим випромінюваннями у цьому, що короткохвильове випромінювання виявляє властивості частинок.

Інфрачервоне випромінювання

Інфрачервоне випромінювання - електромагнітне випромінювання, що займає спектральну область між червоним кінцем видимого світла (з довжиною хвилі λ = 0,74 мкм) та мікрохвильовим випромінюванням(λ ~ 1-2 мм). Це не видиме випромінюванняз яскраво вираженою тепловою дією.

Інфрачервоне випромінювання було відкрито 1800 р. англійським ученим У. Гершелем.

Зараз весь діапазон інфрачервоного випромінювання ділять на три складові:

короткохвильова область: λ = 0,74-2,5 мкм;

середньохвильова область: λ = 2,5-50 мкм;

довгохвильова область: λ = 50-2000 мкм;

Застосування

ІЧ (інфрачервоні) діоди та фотодіоди повсюдно застосовуються в пультах дистанційного керування, системах автоматики, охоронних системахі т. п. Вони не відволікають увагу людини через свою невидимість. Інфрачервоні випромінювачі застосовують у промисловості для сушіння лакофарбових поверхонь.

Позитивним побічним ефектомтак само є стерилізація харчових продуктів, збільшення стійкості до корозії поверхонь, що покриваються фарбами. Недоліком є ​​істотно велика нерівномірність нагріву, що в ряді технологічних процесівабсолютно неприйнятно.

Електромагнітна хвиля певного частотного діапазону надає не лише термічний, а й біологічний вплив на продукт, що сприяє прискоренню біохімічних перетворень у біологічних полімерах.

Крім того, інфрачервоне випромінювання повсюдно застосовують для обігріву приміщень та вуличних просторів.

У приладах нічного бачення: біноклях, окулярах, прицілах стрілецької зброї, нічні фото- та відеокамери. Тут невидиме оком інфрачервоне зображення об'єкта перетворюється на видиме.

Тепловізори використовують у будівництві при оцінці теплоізоляційних властивостейконструкцій. З їх допомогою можна визначити області найбільших тепловтрат в будинку, що будується, і зробити висновок про якість застосовуваних будівельних матеріалівта утеплювачів.

Сильне інфрачервоне випромінювання в місцях високого нагріву може спричинити небезпеку для очей. Найнебезпечніше, коли випромінювання не супроводжується видимим світлом. У таких місцях необхідно надягати спеціальні захисні окуляри для очей.

Ультрафіолетове випромінювання

Ультрафіолетове випромінювання (ультрафіолет, УФ, UV) - електромагнітне випромінювання, що займає діапазон між фіолетовим кінцем видимого випромінювання та рентгенівським випромінюванням (380 - 10 нм, 7,9 1014 - 3 1016 Гц). Діапазон умовно ділять на ближній (380-200 нм) і дальній, або вакуумний (200-10 нм) ультрафіолет, останній так названий, оскільки інтенсивно поглинається атмосферою та досліджується лише вакуумними приладами. Це невидиме випромінювання, що володіє високою біологічною та хімічною активністю.

Поняття про ультрафіолетові промені вперше зустрічається в індійського філософа 13 століття. Атмосфера описаної місцевості містила фіолетові промені, які неможливо побачити звичайним оком.

У 1801 році фізик Йоган Вільгельм Ріттер виявив, що хлорид срібла, що розкладається під дією світла, швидше розкладається під дією невидимого випромінювання за межами фіолетової області спектру.

Джерела ультрафіолету
Природні джерела

Основне джерело ультрафіолетового випромінювання Землі - Сонце.

Штучні джерела

УФ ОУ типу «Штучний солярій», у яких використовуються УФ ЛЛ, що викликають досить швидке утворення засмаги.

Ультрафіолетові лампивикористовуються для стерилізації (знезараження) води, повітря та різних поверхоньу всіх сферах життєдіяльності людини.

Бактерицидне УФ випромінювання цих довжинах хвиль викликає димеризацию тиміну в молекулах ДНК. Накопичення таких змін у ДНК мікроорганізмів призводить до уповільнення темпів їх розмноження та вимирання.

Ультрафіолетова обробка води, повітря і поверхні не має пролонгованого ефекту.

Біологічний вплив

Руйнує сітківку ока, викликає опіки шкіри та рак шкіри.

Корисні властивостіУФ випромінювання

Потрапляючи на шкіру, викликає утворення захисного пігменту – засмаги.

Сприяє утворенню вітамінів групи Д

Викликає загибель хвороботворних бактерій

Застосування УФ-випромінювання

Використання невидимих ​​УФ-фарб для захисту банківських картокта грошових знаків від підробки. На карту наносять невидимі у звичайному світлі зображення, елементи дизайну або роблять всю карту, що світиться в УФ-променях.

Багато хто вже знає про те, що довжина електромагнітних хвиль, буває зовсім різною. Значення довжини хвиль можуть бути від 103 метрів (біля радіохвиль) до десяти сантиметрів у разі рентгенівського випромінювання.

Світлові хвилі - це дуже невелика частина найширшого діапазону електромагнітних випромінювань (хвиль).

Саме при вивченні цього явища були зроблені відкриття, що відкривають очі вчених на інші види випромінювань, що володіють досить незвичайними та раніше невідомими науці властивостями.

Електромагнітні випромінювання

Кардинальної різниці між різними видами електромагнітних випромінювань немає. Всі вони представляють електромагнітні хвилі, які утворюються за рахунок заряджених частинок, швидкість руху яких більша, ніж у частинок, що знаходяться в нормальному стані.

Виявити електромагнітні хвилі можна простеживши їх впливом інші заряджені частки. В абсолютному вакуумі (середовище з повною відсутністю кисню) швидкість переміщення електромагнітних хвиль дорівнює швидкості світла - 300000 кілометрів в секунду.

Кордони, встановлені на шкалі вимірювань електромагнітних хвиль, не постійні, а точніше умовні.

Шкала електромагнітних випромінювань

Електромагнітні випромінювання, що мають найрізноманітніші показники довжини, один від одного відрізняють по тому, яким способом вони отримані (теплові випромінювання, антенні випромінювання, а також випромінювання, отримані в результаті уповільнення швидкості обертання так званих швидких електронів).

Також, електромагнітні хвилі – випромінювання, відрізняються методами їх реєстрації, однією з яких є шкала електромагнітних випромінювань.

Об'єкти та процеси, що існують у космосі, такі як зірки, чорні дірки, що з'являються внаслідок вибуху зірок, також породжують перераховані види електромагнітних випромінювань. Дослідження цих явищ здійснюється за допомогою штучно створених супутників, ракет, що запускаються вченими та космічних кораблів.

В більшості випадків, дослідні роботиспрямовані на вивчення гама та рентгенівських випромінювань. Вивчення цього виду випромінювань практично неможливо повною мірою досліджувати на поверхні землі, оскільки більшість випромінювань, які виділяє сонце, затримує атмосфера нашої планети.

Зменшення довжини електромагнітних хвиль неминуче призводить до досить суттєвих якісних відмінностей. Електромагнітні випромінювання, що мають різні показники довжини, мають велику різницю між собою, за здатністю речовин поглинати подібні випромінювання.

Випромінювання, що мають низькі показники довжини хвиль (гама промені і рентгенівські випромінювання) слабо поглинаються речовинами. Для гамма та рентгенівських променів речовини, що є непрозорими для випромінювань оптичного діапазону, стають прозорими.

Земцова Катерина.

Дослідницька робота.

Завантажити:

Попередній перегляд:

Щоб користуватися попереднім переглядом презентацій, створіть собі обліковий запис Google і увійдіть до нього: https://accounts.google.com

Підписи до слайдів:

"Шкала електромагнітних випромінювань." Роботу виконала учениця 11 класу: Земцова Катерина Керівник: Фірсова Наталія Євгенівна Волгоград 2016

Зміст Введення Електромагнітне випромінювання Шкала електромагнітних випромінювань Радіохвилі Вплив радіохвиль на організм людини Як можна захиститися від радіохвиль? Інфрачервоне випромінювання Вплив інфрачервоного випромінювання організм Ультрафіолетове випромінювання Рентгенівське випромінювання Вплив рентгена на людину Вплив ультрафіолетового випромінювання Гамма-випромінювання Вплив радіаційного випромінювання на живий організм Висновки

Електромагнітні хвилі - неминучі супутники побутового комфорту. Вони пронизують простір навколо нас і наші тіла: джерела ЕМ-випромінювання зігрівають та освітлюють будинки, служать для приготування їжі, забезпечують миттєвий зв'язок із будь-яким куточком світу.

Актуальність Вплив електромагнітних хвиль на організм людини сьогодні є предметом частих суперечок. Однак, небезпечні не самі електромагнітні хвилі, без яких дійсно жоден апарат не зміг би працювати, а їхня інформаційна складова, яку не можна виявити звичайними осцилографами.

Завдання: Розглянути кожен вид електромагнітного випромінювання докладно Виявити, який вплив він на здоров'я людини

Електромагнітне випромінювання - це обурення, що поширюється в просторі (зміна стану) електромагнітного поля. Електромагнітне випромінювання поділяється на: радіохвилі (починаючи з наддовгих), інфрачервоне випромінювання, ультрафіолетове випромінювання, рентгенівське випромінювання гама випромінювання (жорстке)

Шкала електромагнітних випромінювань – сукупність всіх діапазонів частот електромагнітного випромінювання. В якості спектральної характеристики електромагнітного випромінювання використовують наступні величини: Довжину хвилі Енергію фотона (кванта електромагнітного поля)

Радіохвилі - електромагнітне випромінювання з довжинами хвиль в електромагнітному спектрі довше за інфрачервоне світло. Радіохвилі мають частоту від 3 кГц до 300 ГГц і відповідну довжину хвилі від 1 міліметра до 100 кілометрів. Як і інші електромагнітні хвилі, радіохвилі поширюються зі швидкістю світла. Природними джерелами радіохвиль є блискавки та астрономічні об'єкти. Штучно створені радіохвилі використовуються для стаціонарного та мобільного радіозв'язку, радіомовлення, радіолокації та інших навігаційних систем, супутників зв'язку, комп'ютерних мереж та інших незліченних додатків.

Радіохвилі поділяються на частотні діапазони: довгі хвилі, середні хвилі, короткі хвилі, і ультракороткі хвилі. Хвилі цього діапазону називаються довгими, оскільки їхній низькій частоті відповідає велика довжина хвилі. Вони можуть поширюватися на тисячі кілометрів, оскільки здатні огинати земну поверхню. Тому багато міжнародних радіостанцій ведуть мовлення на довгих хвилях. Довгі хвилі.

Поширюються не так на великі відстані, оскільки можуть відбиватися тільки від іоносфери (одного з шарів атмосфери Землі). Передачі на середніх хвилях краще приймають уночі, коли підвищується відбивна здатність іоносферного шару. Середні хвилі

Короткі хвилі багаторазово відбиваються від поверхні Землі і від іоносфери, завдяки чому поширюються на дуже великі відстані. Передачі радіостанції, що працює на коротких хвилях, можна приймати з іншого боку земної кулі. -можуть відбиватися тільки, від Землі і тому придатні для мовлення лише з дуже малі відстані. На хвилях УКХ-діапазону часто передають стереозвук, тому що на них слабші за перешкоди. Ультракороткі хвилі (УКХ)

Вплив радіохвиль на організм людини За якими параметрами відрізняється вплив радіохвиль на організм? Термічну дію можна пояснити на прикладі людського тіла: зустрічаючи по дорозі перешкода – тіло людини, хвилі проникають у нього. Людина вони поглинаються верхнім шаромшкіри. При цьому утворюється теплова енергія, що виводиться системою кровообігу 2. Нетермічна дія радіохвиль. Типовий приклад – хвилі, що походять від антени мобільного телефону. Тут можна звернути увагу на досліди, які проводяться вченими з гризунами. Вони змогли довести вплив на них нетермічних радіохвиль. Проте, не зуміли довести їхню шкоду на організм людини. Чим успішно користуються і прихильники, і противники мобільного зв'язку, маніпулюючи свідомістю людей.

Шкірний покрив людини, точніше його зовнішні шари, абсорбує (поглинає) радіохвилі, внаслідок чого виділяється тепло, яке абсолютно точно можна зафіксувати експериментально. Максимально допустиме підвищення температури для організму людини становить 4 градуси. З цього випливає, що для серйозних наслідків людина повинна піддаватися тривалому впливу досить потужних радіохвиль, що малоймовірно у повсякденних побутових умовах. Широко відомо, що електромагнітне випромінювання перешкоджає якісному прийому телесигналу. Смертельно небезпечні радіохвилі для власників електричних кардіостимуляторів – останні мають чіткий пороговий рівень, вище якого електромагнітне випромінювання, що оточує людину, не підніматиметься.

Прилади, з якими людина стикається у процесі своєї життєдіяльності мобільні телефони; радіопередаючі антени; радіотелефони системи DECT; мережеві бездротові пристрої; Bluetooth-пристрої; сканери; бебіфони; побутові електроприлади; високовольтні лінії електропередач.

Як можна захиститися від радіохвиль? Єдиний дієвий метод- Перебувати від них далі. Доза випромінювання знижується пропорційно відстані: тим менше, що далі від випромінювача перебуває людина. Побутові прилади(дрилі, пилососи) утворюють ел.магнітні поля навколо шнура живлення за умови неграмотно встановленої електропроводки. Чим більша потужність приладу, тим більший його вплив. Захиститися можна їх розташуванням якнайдалі від людей. Прилади, що не використовуються, повинні відключатися від мережі.

Інфрачервоне випромінювання також називають «тепловим» випромінюванням, оскільки інфрачервоне випромінювання від нагрітих предметів сприймається шкірою як відчуття тепла. У цьому довжини хвиль, випромінювані тілом, залежить від температури нагрівання: що стоїть температура, тим коротше довжина хвилі і від інтенсивність випромінювання. Спектр випромінювання абсолютно чорного тіла за відносно невисоких (до кількох тисяч Кельвінів) температур лежить в основному саме в цьому діапазоні. Інфрачервоне випромінювання випромінюють збуджені атоми чи іони. Інфрачервоне випромінювання

Глибина проникнення і прогріву організму інфрачервоним випромінюванням залежить від довжини хвилі. Короткохвильове випромінювання здатне проникати в організм на глибину кількох сантиметрів і нагріває внутрішні органи, тоді як довгохвильове випромінювання затримується вологою, що міститься в тканинах, і підвищує температуру покривів тіла. Особливо небезпечним є вплив інтенсивного інфрачервоного випромінювання на мозок - воно може викликати тепловий удар. На відміну від інших видів випромінювань, наприклад рентгенівського, НВЧ та ультрафіолету, інфрачервоне випромінювання нормальної інтенсивності не надає негативного впливуна організм. Вплив інфрачервоного випромінювання організм

Ультрафіолетове випромінювання – це невидиме оком електромагнітне випромінювання, що знаходиться на спектрі між видимим та рентгенівським випромінюваннями. Ультрафіолетове випромінювання Діапазон ультрафіолетового випромінювання, що сягає поверхні Землі, становить 400 - 280 нм, а короткі хвилі, що виходять від Сонця поглинаються ще в стратосфері за допомогою озонового шару.

Властивості УФ випромінювання хімічна активність (прискорює перебіг хімічних реакцій та біологічних процесів) проникаюча здатність знищення мікроорганізмів, сприятливий вплив на організм людини (у невеликих дозах) здатністю викликати люмінесценцію речовин (їх свічення з різним забарвленням світла, що випускається)

Вплив ультрафіолетового випромінювання на шкіру, що перевищує природну захисну здатність шкіри до засмаги, призводить до опіків. різного ступеня. Ультрафіолетове випромінювання може призводити до утворення мутацій (ультрафіолетовий мутагенез). Утворення мутацій, своєю чергою, може викликати рак шкіри, меланому шкіри та її передчасне старіння. Ефективним засобомзахисту від ультрафіолетового випромінювання служить одяг і спеціальні креми від засмаги c числом «SPF» більше 10. Ультрафіолетове випромінювання середньохвильового діапазону (280-315 нм) практично невідчутне для очей людини і в основному поглинається епітелієм рогівки, що при інтенсивному опроміненні викликає рогівки (електроофтальмія). Для захисту очей використовуються спеціальні захисні окуляри, що затримують до 100% ультрафіолетового випромінювання і прозорі у видимому спектрі. Для ще більш коротких хвиль немає відповідного за прозорістю матеріалу для лінз об'єктива, і доводиться застосовувати відбивну оптику - увігнуті дзеркала.

Рентгенівське випромінювання - електромагнітні хвилі, енергія фотонів яких лежить на шкалі електромагнітних хвиль ультрафіолетовим випромінюваннямі гамма-випромінюванням Застосування рентгенівського випромінювання в медицині Причиною застосування рентгенівського випромінювання в діагностиці послужила їхня висока проникаюча здатність. Спочатку після відкриття, рентгенівське випромінювання використовувалося здебільшого, для дослідження переломів кісток і визначення розташування сторонніх тіл (наприклад, куль) у тілі людини. В даний час застосовують кілька методів діагностики за допомогою рентгенівських променів.

Рентгеноскопія Після проходження рентгенівських променів через тіло пацієнта лікар спостерігає його тіньове зображення. Між екраном та очима лікаря має бути встановлене свинцеве вікно для того, щоб захистити лікаря від шкідливої ​​дії рентгенівських променів. Цей метод дозволяє вивчити функціональний стан деяких органів. Недоліки цього методу – недостатньо контрастні зображення та порівняно великі дози випромінювання, які пацієнт отримує під час процедури. Флюорографія Використовують зазвичай для попереднього дослідження стану внутрішніх органів пацієнтів за допомогою малих доз рентгенівського випромінювання. Рентгенографія Це метод дослідження за допомогою рентгенівських променів, під час якого зображення записується на фотографічну плівку. Рентгенівські фотографії містять більше деталей і тому є більш інформативними. Можуть бути збережені для подальшого аналізу. Загальна доза випромінювання менша, ніж застосовується в рентгеноскопії.

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.

Вплив рентгена на організм Рентгенівські промені мають велику проникаючу здатність, тобто. вони здатні безперешкодно проникати крізь органи, що вивчаються, і тканини. Вплив рентгена на організм проявляється тим, що рентгенівське випромінювання іонізує молекули речовин, що призводить до порушення початкової структури молекулярної будови клітин. Тим самим формуються іони (позитивно чи негативно заряджені частинки), і навіть молекули, що стають активними. Ці зміни в тій чи іншій мірі можуть бути причиною розвитку променевих опіків шкіри та слизових оболонок, променевої хвороби, а також мутацій, що призводить до формування пухлини, у тому числі і злоякісної. Однак ці зміни можуть виникнути лише в тому випадку, якщо тривалість та частота впливу рентгену на організм є значною. Чим потужніший рентгенівський промінь і чим триваліший вплив, тим вищий ризик отримання негативних ефектів.

У сучасній рентгенології використовуються прилади, які мають дуже маленьку енергію променя. Вважається, що ризик розвитку онкологічних захворювань після проведення одного стандартного рентгенівського дослідження вкрай малий і не перевищує 1 тисячного відсотка. У клінічній практиці застосовується дуже короткий проміжок часу за умови, що потенційна користь від отримання даних про стан організму, значно вища за його потенційну небезпеку. Лікарі-рентгенологи, а також техніки та лаборанти повинні дотримуватися обов'язкових заходів захисту. Лікар, що виробляє маніпуляцію, одягається в спеціальний захисний фартух, який є захисними свинцевими пластинами. Крім того, лікарі-рентгенологи мають індивідуальний дозиметр і як тільки він зафіксує, що доза опромінення велика, лікар усувається від роботи з рентгеном. Таким чином, рентгенівське випромінювання, хоч і має потенційно небезпечні ефекти щодо організму, на практиці безпечне.

Гамма-випромінювання - вид електромагнітного випромінювання з надзвичайно малою довжиною хвилі - менше 2 10-10 м має найвищу проникаючу здатність. Такий вид випромінювання може затримати товста свинцева або бетонна плита. Небезпека радіації полягає в її іонізуючому випромінюванні, що взаємодіє з атомами та молекулами, які цей вплив перетворює на позитивне заряджені іони, тим самим розриваючи хімічні зв'язкимолекул, що складають живі організми, та викликаючи біологічно важливі зміни.

Потужність дози - показує, яку дозу опромінення за проміжок часу отримає предмет, або живий організм. Одиниця виміру - Зіверт/год. Річні ефективні еквівалентні дози, мкЗв/рік Космічне випромінювання 32 Опромінення від будматеріалів та на місцевості 37 Внутрішнє опромінення 37 Радон-222, радон-220 126 Медичні процедури 169 Випробування ядерної зброї 1,5 Ядерна енергетика 0,01 Всього 400

Таблиця результатів одноразового впливу гамма-випромінювань на організм людини, що вимірюється в зівертах.

Вплив радіаційного випромінювання на живий організм викликає у ньому різні оборотні та необоротні біологічні зміни. І ці зміни поділяються на дві категорії - соматичні зміни, що викликаються безпосередньо в людини, та генетичні, що виникають у нащадків. Тяжкість впливу радіації на людину залежить від того, як відбувається ця дія - відразу або порціями. Більшість органів встигає відновитися в тій чи іншій мірі від радіації, тому вони краще переносять серію короткочасних доз порівняно з тією ж сумарною дозою опромінення, що отримується за один раз. Червоний кістковий мозок і органи кровотворної системи, репродуктивні органи та органи зору найбільш сильно схильні до впливу радіації Діти сильніше схильні до впливу радіації, ніж доросла людина. Більшість органів дорослої людини не так схильні до радіації - це нирки, печінка, сечовий міхурхрящових тканин.

Висновки Детально розглянуті види електромагнітного випромінювання Виявлено, що інфрачервоне випромінювання при нормальній інтенсивності не надає негативного впливу на організм. Рентгенівське випромінювання може бути причиною променевих опіків та злоякісних пухлин.

спасибі за увагу

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 мовленняучнів, 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 мізерну частину широкого спектра електромагнітних хвиль. Тим не менш, саме при вивченні цієї малої частини спектру були відкриті інші випромінювання з незвичайними властивостями.
Прийнято виділяти низькочастотне випромінювання, радіовипромінювання, інфрачервоні промені, видиме світло, ультрафіолетові промені, рентгенівські променіі -випромінювання.Найкоротохвильове -випромінювання випромінює атомні ядра.

Принципової різниці між окремими випромінюваннями немає. Усі вони є електромагнітні хвилі, породжувані зарядженими частинками. Виявляються електромагнітні хвилі, зрештою, за їх впливом на заряджені частки . У вакуумі випромінювання будь-якої довжини хвилі поширюється зі швидкістю 300000 км/с.Кордони 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 відноситься до рентгенівського та -випромінювання, що сильно поглинається атмосферою.

Кількісні відмінності в 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 відображення 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. Вивчення 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 у темряві, а також при дистанційному управлінні. Інфрачервоні промені використовуються для наведення на ціль снарядів та ракет, для виявлення замаскованого супротивника. Ці промені дозволяють визначити різницю температур окремих ділянок поверхні планет, особливості будови молекул речовини (спектральний аналіз). Інфрачервона фотографія застосовується в біології при вивченні хвороб рослин, у медицині при діагностиці шкірних та судинних захворювань, у криміналістиці при виявленні підробок. При дії людини викликає підвищення температури людського тіла.

(Слайд 8)

Видимо 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 світ. За своїми фізичним властивостямвона аналогічна до інших діапазонів спектра, будучи лише малою частиною спектра електромагнітних хвиль. Випромінювання, що має різну довжину хвилі (частоти) в 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, оранжевий, жовтий, зелений, блакитний, 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 у 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 ученим Йоганном Ріттером. Вивчаючи почорніння хлористого срібла під дією видимого світла, Ріттер виявив, що срібло чорніє ще більш ефективно в області, що знаходиться за краєм фіолетовим спектром, 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 тілмістить помітну частку ультрафіолетового випромінювання безперервного спектра, 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 малобажатинові фотошари. Застосовуються фотоелектричні приймачі, що використовують здатність ультрафіолетового випромінювання викликати іонізацію та фотоефект: фотодіоди, іонізаційні камери, лічильники фотонів, фотомножники.

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 системуорганізму, сприяючи розвитку деяких захворювань. Ультрафіолетове випромінювання має також бактерицидну дію: під дією цього випромінювання гинуть хвороботворні бактерії.

Ультрафіолетове випромінювання застосовується у люмінесцентних лампах, у криміналістиці (за знімками виявляють підробки документів), у мистецтвознавстві (за допомогою ультрафіолетових променів можна виявити на картинах не видимі окомсліди реставрації). 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 вбачають деякі тварини. Наприклад, голуб орієнтується по Сонцю навіть у похмуру погоду.

(Слайд 10)

Рентгенівське випромінювання - це електромагнітне іонізуюче випромінювання, що займає спектральну область між гамма- та ультрафіолетовим випромінюванням в межах довжин хвиль від 10 -12 - 1 0 -8 м (частот 3 * 1016-3-1020 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 можна отримати при бомбардуванні мішені іонами високої енергії. Як джерела рентгенівського випромінювання можуть бути 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, вторинно-електронних або каналових електронних помножувачів, мікроканальних пластин. Завдяки високій проникаючій здатності рентгенівське випромінювання застосовується у рентгеноструктурному аналізі (дослідженні структури кристалічних ґрат), при вивченні структури молекул, виявленні дефектів у зразках, у медицині (рентгенівські знімки, флюорографія, лікування ракових захворювань), у дефектоскопії (виявлення дефектів у виливках, рейках), у мистецтвознавстві (виявлення старовинного живопису, прихованого під шаром пізнього розпису), в астрономії (під час вивчення 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. Гама-випромінювання було відкрито французьким вченим Полем Вілларом у 1900 році.

Вивчаючи випромінювання радію в сильному магнітному полі, Віллар виявив короткохвильове електромагнітне випромінювання, що не відхиляється, як і світло, магнітним полем. Воно було названо гамма-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 різні видиелектромагнітного випромінювання

Якщо подумки розкласти ці види за зростанням частоти або спадання 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, решта – безпечні.

Розподіл електромагнітних випромінювань по діапазонах 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 загальні 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 (відбиття, 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 за малих частот і менш яскраво - за великих. І навпаки, квантові властивості яскравіше виявляються за більших частот і менш яскраво - за 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.

ЗАГАЛЬНИЙ 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 в електричних мережах(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), 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)

Світіння газорозрядної трубки, когерера

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

Застосування

Наддовгі- Радіонавігація, радіотелеграфний зв'язок, передача метеозведення

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 завдовжки 9 · 10 -6 м

Приймач

Термоелементи, болометри, фотоелементи, фоторезистори, фотоплівки

Історія відкриття

У. Гершель (1800 р.), Г. Рубенс та Е. 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 (у медицині), сушіння деревини та пофарбованих кузовів автомобілів, сигналізація при охороні приміщень, інфрачервоний телескоп.

Видимо 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 випромінюється, 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 за малих частот і менш яскраво - за великих. І навпаки, квантові властивості яскравіше виявляються за більших частот і менш яскраво - за 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

Тема: Види випромінювань. Джерела світла. Шкала електромагнітних хвиль».

Мета: встановити загальні властивості та відмінності на тему «Електромагнітні випромінювання»; порівняти різні види випромінювань.

Обладнання: презентація "Шкала електромагнітних хвиль".

Хід уроку.

I. Організаційний момент.

ІІ. Актуалізація знань.

Фронтальна розмова.

Якою хвилею є світло? Що таке когерентність? Які хвилі називають когерентними? Що називають інтерференцією хвиль, і за яких умов відбувається це явище? Що називають різницею ходу? Оптичною різницею ходу? Як записуються умови утворення інтерференційних максимумів та мінімумів? Застосування інтерференції у техніці. Що називають дифракцією світла? Сформулюйте принцип Ґюйгенса; принцип Ґюйгенса-Френеля. Назвіть дифракційні картини різних перешкод. Що являє собою дифракційні грати? Де застосовують дифракційні ґрати? Що таке поляризація світла? Навіщо використовують поляроїди?

ІІІ. Вивчення нового матеріалу.

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. Але знання - сила: відкривши природу електромагнітного випромінювання, людство протягом XX століття освоїло і поставило себе на службу різні його види.

Ми знаємо, що довжина електромагнітних хвиль буває різною. Світло становить мізерну частину широкого спектра електромагнітних хвиль. При вивченні цієї малої частини спектра відкрили інші випромінювання з незвичайними властивостями. Прийнято виділяти низькочастотне випромінювання, радіовипромінювання, інфрачервоні промені, видиме світло, ультрафіолетові промені, рентгенівські промені та г-випромінювання.

Понад сто років, фактично з початку XIX ст., тривало відкриття нових і нових хвиль. Єдність хвиль була підтверджена теорією Максвелла. До нього багато хвиль розглядалися як явища різної природи. Розглянемо шкалу електромагнітних хвиль, яка розділена на діапазони за частотою, а й за способом випромінювання. Суворих меж між окремими діапазонами електромагнітних хвиль немає. На межах діапазонів вид хвилі встановлюють за способом її випромінювання, тобто електромагнітна хвиля з однієї і тієї ж частоти може бути в тому чи іншому випадку віднесена до різного виглядухвиль. Наприклад, випромінювання з довжиною хвилі 100 мкм може бути віднесено до радіохвиль або до інфрачервоних хвиль. Виняток – видиме світло.

Види випромінювань.

вид випромінювання	довжина хвилі, частота	джерела	властивості	застосування	швидкість поширення у вакуумі
Низькочастотне	від 0 до 2104 Гц від1,5 104 до ∞ м.	генератори змінного струму	Відображення, поглинання, заломлення.	Застосовуються при плавці та загартуванні металів.
Радіохвилі		змінний струм. генератор радіочастот, зірки, у тому числі Сонце, галактики та метагалактики.	інтерференція, дифракція.	Для передачі на різні відстані. Передаються мова, музика (радіомовлення), телеграфні сигнали (радіозв'язок), зображення різних об'єктів (радіолокація).
Інфрачервоне	3 * 1011 - 3,85 * 1014 Гц. 780нм -1мм.	Випромінювання молекул та атомів при теплових та електричних впливах. Потужне джерело інфрачервоного випромінювання – Сонце	Відбиття, поглинання, заломлення, інтерференція, дифракція.
	3,85 1014-7,89 1014 Гц	Валентні електрони в атомах і молекулах, що змінюють своє становище у просторі, і навіть вільні заряди, які рухаються прискорено.	Відбиття, поглинання, заломлення, інтерференція, дифракція.	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
Ультрафіолетове	від 0,2 мкм до 0,38 мкм 8*1014-3*1016 Гц	валентні електрони атомів і молекул, також прискорено рухомі вільні заряди. Газорозрядні лампи з трубками з кварцу (кварцові лампи). Високотемпературна плазма.	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: зміни у розвитку речовин, дія на очі.	Медицина. Люмінес центні лампи. Криміналістика (за виявляють підробки документів). Мистецтвознавство (з ультрафіолетових променів можна виявити на картинах не видимі оком сліди реставрації)
Рентгенівське	10-12-10-8 м (частот 3*1016-3-1020 Гц	Деякі радіоактивні ізотопи, синхроноти накопичувачі електронів. Природними джерелами рентгенівського випромінювання є Сонце та ін.	Висока проникаюча здатність. Відбиття, поглинання, заломлення, інтерференція, дифракція.	Рентгеноструктур- ний аналіз, медицина, криміналістика, мистецтвознавство.
Гамма - випромінювання		Ядерні процеси.	Відбиття, поглинання, заломлення, інтерференція, дифракція.	При дослідженні ядерних процесів у дефектоскопії.

Подібність та відмінності.

Загальні властивості та характеристики електромагнітних хвиль.

Властивості	Характеристики
Поширення у просторі з часом	Швидкість електромагнітних хвиль у вакуумі стала і дорівнює приблизно 300 000 км/с
Усі хвилі поглинаються речовиною	Різні коефіцієнти поглинання
Усі хвилі межі розділу двох середовищ частково відбиваються, частково заломлюються.	Закони відображення та заломлення. Коефіцієнти відображення для різних середовищ та різних хвиль.
Усі електромагнітні випромінювання виявляють властивості хвиль: складаються, огинають перешкоди. Декілька хвиль одночасно можуть існувати в одній області простору	Принцип суперпозиції. Для когерентних джерел правила визначення максимумів. Принцип Ґюйгенса-Френеля. Хвилі між собою не взаємодіють
Складні електромагнітні хвилі при взаємодії з речовиною розкладаються у спектр – дисперсія.	Залежність показника заломлення середовища від частоти хвилі. Швидкість хвилі в речовині залежить від показника заломлення середовища v = c/n
Хвилі різної інтенсивності	Щільність потоку випромінювання

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 поглинаються слабо. Непрозорі хвиль оптичного діапазону речовини прозорі для цих випромінювань. Коефіцієнт відображення електромагнітних хвиль також залежить від довжини хвилі. Але головне різницю між довгохвильовим і короткохвильовим випромінюваннями у цьому, що короткохвильове випромінювання виявляє властивості частинок.

1 Низькочастотне випромінювання

Низькочастотне випромінювання виникає в діапазоні частот від 0 до 2104 Гц. Цьому випромінюванню відповідає довжина хвилі від1,5 104 до ∞ м. Випроміненням таких порівняно малих частот можна знехтувати. Джерелом низькочастотного випромінювання є генератори змінного струму. Застосовуються при плавці та загартуванні металів.

2 Радіохвилі

Радіохвилі займають діапазон частот 2 * 104-109 Гц. Їм відповідає довжина хвилі 0,3-1,5 * 104 м. Джерелом радіохвиль, як і низькочастотного 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, порівняно з низькочастотним 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. Вивчення радіовипромінювання космічних об'єктів – предмет радіоастрономії. У радіометеорології вивчають процеси за характеристиками хвиль, що приймаються.

3 Інфрачервоне випромінювання (ІЧ)

Інфрачервоне випромінювання займають діапазон частот 3 * 1011-3,85 * 1014 Гц. Їм відповідає довжина хвилі 780нм -1мм. Інфрачервоне випромінювання було відкрито 1800 року астрономом Вільямом Гершлем. 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 управлінні. Інфрачервоні промені використовуються для наведення на ціль снарядів та ракет, для виявлення замаскованого супротивника. Ці промені дозволяють визначити різницю температур окремих ділянок поверхні планет, особливості будови молекул речовини (спектральний аналіз). Інфрачервона фотографія застосовується в біології при вивченні хвороб рослин, у медицині при діагностиці шкірних та судинних захворювань, у криміналістиці при виявленні підробок. При дії людини викликає підвищення температури людського тіла.

Видиме випромінювання (світло)

Видиме випромінювання - єдиний діапазон електромагнітних хвиль, що сприймається людським оком. Світлові хвилі займають досить вузький діапазон: 380-780 нм (ν = 3,85 1014-7,89 1014 Гц). Джерелом видимого випромінювання є валентні електрони в атомах і молекулах, що змінюють своє становище у просторі, а також вільні заряди, що прискорено рухаються. Ця частина спектра дає людині максимальну інформацію про навколишній світ. За своїми фізичними властивостями вона аналогічна до інших діапазонів спектра, будучи лише малою частиною спектра електромагнітних хвиль. Випромінювання, що має різну довжину хвилі (частоти) в 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, оранжевий, жовтий, зелений, блакитний, 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 у 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 виділення кисню сприяє підтримці біологічного життя Землі. Також видиме випромінювання застосовується під час освітлення різних об'єктів.

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

5. Ультрафіолетове випромінювання

Ультрафіолетове випромінювання, яке не видно оком електромагнітне випромінювання, що займає спектральну область між видимим і рентгенівським випромінюванням у межах довжин хвиль 10 – 380 нм (ν=8*1014-3*1016 Гц). Ультрафіолетове випромінювання було відкрито 1801 року німецьким ученим Йоганном Ріттером. Вивчаючи почорніння хлористого срібла під дією видимого світла, Ріттер виявив, що срібло чорніє ще більш ефективно в області, що знаходиться за краєм фіолетовим спектром, де видиме випромінювання відсутня. Невидиме випромінювання, що спричинило це почорніння, було названо ультрафіолетовим. Джерело ультрафіолетового випромінювання - валентні електрони атомів і молекул, також прискорено вільні заряди, що рухаються. Випромінювання розжарених до температур - 3000 К твердих тіл містить помітну частку ультрафіолетового випромінювання безперервного спектра, 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 (λ>290 нм) досягає земної поверхні. Для реєстрації ультрафіолетового випромінювання при λ= 230 нм використовуються звичайні фотоматеріали, у більш короткохвильовій ділянці до нього чутливі спеціальні малобажатинові фотошари. Застосовуються фотоелектричні приймачі, що використовують здатність ультрафіолетового випромінювання, викликати іонізацію та фотоефект: фотодіоди, іонізаційні камери, лічильники фотонів, фотомножники.

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 дію цього випромінювання гинуть хвороботворні бактерії.

Ультрафіолетове випромінювання застосовується в люмінесцентних лампах, у криміналістиці (за знімками виявляють підробки документів), у мистецтвознавстві (за допомогою ультрафіолетових променів можна виявити на картинах сліди реставрації, що не видно оком). Практично не пропускає ультрафіолетове випромінювання шибку, тому що 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 не бачить ультрафіолетове випромінювання, тому що рогова оболонка ока та очна лінза поглинають ультрафіолет. Ультрафіолетове випромінювання вбачають деякі тварини. Наприклад, голуб орієнтується по Сонцю навіть у похмуру погоду.

6. Рентгенівське випромінювання

Рентгенівське випромінювання - це електромагнітне іонізуюче випромінювання, що займає спектральну область між гама - та ультрафіолетовим випромінюванням у межах довжин хвиль від 10-12-10-8 м (частот 3*1016-3-1020 Гц). Рентгенівське випромінювання було відкрито 1895 року німецьким фізиком. Найбільш поширеним джерелом рентгенівського випромінювання є рентгенівська трубка, у якій прискорені електричним нулем електрони бомбардують металевий анод. Рентгенівське випромінювання можна отримати при бомбардуванні мішені іонами високої енергії. Як джерела рентгенівського випромінювання можуть бути деякі радіоактивні ізотопи, синхротрони накопичувачі електронів. Природними джерелами рентгенівського випромінювання є Сонце та ін.

Вибрання предметів у рентгенівському випромінюванні одержують на спеціальній рентгенівській фотоплівці. Рентгенівське випромінювання можна реєструвати за допомогою іонізаційної камери, сцинтиляційного лічильника, вторинно-електронних 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) , в 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.

7. Гама випромінювання (γ - промені)

Гамма випромінювання - короткохвильове електромагнітне випромінювання, що займає весь діапазон частот ν> З*1020Гц, що відповідає довжинам хвиль λ<10-12 м. Гамма излучение было открыто французским ученым Полем Вилларом в 1900 году. Изучая излучение радия в сильном магнитном поле, Виллар обнаружил коротковолновое электромагнитное излучение, не отклоняющееся, как и свет, магнитным полем. Оно было названо Iгамма излучением. Гамма излучение связано с ядерными процессами, явлениями радиоактивного распада, происходящими с некоторыми веществами, как на Земле, так и в космосе. Гамма излучение можно регистрировать с помощью ионизационных и пузырьковых камер, а также с помощью специальных фотоэмульсий. Используются при исследовании ядерных процессов, в дефектоскопии. Гамма излучение отрицательно воздействует на человека.

IV. Закріплення вивченого матеріалу.

Низькочастотне випромінювання, радіохвилі, інфрачервоне випромінювання, видиме випромінювання, ультрафіолетове випромінювання, рентгенівське випромінювання, γ-випромінювання є різними видами електромагнітного випромінювання.

Якщо подумки розкласти ці види за зростанням частоти або зменшення довжини хвилі, то вийде широкий безперервний спектр - шкала електромагнітних випромінювань (вчитель показує шкалу). Розподіл електромагнітних випромінювань по діапазонах умовний. Чіткого кордону між областями немає. Назви областей склалися історично, вони лише є зручним засобом класифікації джерел випромінювань.

Усі діапазони шкали електромагнітних випромінювань мають спільні властивості:

Фізична природа всіх випромінювань однакова Всі випромінювання поширюються у вакуумі з однаковою швидкістю, що дорівнює 3*108 м/с.

А). Виконайте завдання щодо визначення виду випромінювання та його фізичної сутності.

1. Чи випромінюють електромагнітні хвилі дрова, що горять? Негорячі? (Випромінюють. Гарячі – інфрачервоні та видимі промені, а негорючі – інфрачервоні).

2. Чим пояснюється білий колір снігу, чорний колір сажі, зелений колір листя, червоний колір паперу? (Сніг все хвилі відбиває, сажа все поглинає, листя відбиває зелені, папір – червоні).

3. Яку роль грає атмосфера у житті Землі? (Захист від ультрафіолету).

4. Чому темне скло захищає очі зварювальника? (Скло не пропускає ультрафіолет, а темне скло та яскраве видиме випромінювання полум'я, яке виникає при зварюванні).

5. Коли через іонізовані шари атмосфери проходять супутники чи космічні кораблі, вони стають джерелами рентгенівського випромінювання. Чому? (В атмосфері електрони, що швидко рухаються, ударяються по стінках рухомих об'єктів і виникає рентгенівське випромінювання).

6.Що таке НВЧ-випромінювання і де використовується? (Надвисокочастотне випромінювання, мікрохвильові печі).

б). Перевірочний тест.

1. Інфрачервоне випромінювання має довжину хвилі:

А. Менше 4*10-7 м. Б. Більше 7,6*10-7 м В. Менше 10 –8 м

2. Ультрафіолетове випромінювання:

А. Виникає при різкому гальмуванні швидких електронів.

Б. Інтенсивно випромінюється нагрітими до високої температури тілами.

В. Випускається будь-яким нагрітим тілом.

3. Який діапазон довжин хвиль видимого випромінювання?

А. 4*10-7-7,5*10-7 м. Б. 4*10-7-7,5*10-7 см. В. 4*10-7-7,5*10-7 мм .

4. Найбільшу здатність, що проходить, має:

А. Видиме випромінювання Б. Ультрафіолетове випромінювання В. Рентгенівське випромінювання

5. Зображення предмета у темряві отримують за допомогою:

А. Ультрафіолетового випромінювання. Б. Рентгенівське випромінювання.

В. Інфрачервоного випромінювання.

6. Ким вперше було відкрито γ-випромінювання?

А. Рентгеном Б. Вілларом В. Гершелем

7. З якою швидкістю поширюється інфрачервоне випромінювання?

А. Більш ніж 3*108 м/с Б. Менше ніж 3*10 8 м/с В. 3*108 м/с

8. Рентгенівське випромінювання:

А. Виникає при різкому гальмуванні швидких електронів

Б. Випускається твердими тілами, нагрітими до великої температури

В. Випускається будь-яким нагрітим тілом

9. Які випромінювання використовуються у медицині?

Інфрачервоне випромінювання Ультрафіолетове випромінювання Видиме випромінювання Рентгенівське випромінювання

А. 1,2,4 Б. 1,3 В. Усі випромінювання

10. Звичайне скло практично не пропускає:

А. Видимо випромінювання. Б. Ультрафіолетове випромінювання. В. Інфрачервоне випромінювання Правильні відповіді:1(Б); 2 (Б); 3(А); 4 В); 5(В); 6(Б); 7(В); 8(А); 9(А); 10(Б).

Шкала оцінок: 5 – 9-10 завдань; 4 – 7-8 завдань; 3 – 5-6 завдань.

IV. Підсумок уроку.

V. Домашнє завдання: § 80,86.