مقياس الإشعاع الكهرومغناطيسي. الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية. عرض عن موضوع "مقياس الإشعاع الكهرومغناطيسي"

حجم موجات كهرومغناطيسيةهو تسلسل مستمر من ترددات وأطوال الإشعاع الكهرومغناطيسي ، وهي متغير ينتشر في الفضاء حقل مغناطيسي. نظرية الظواهر الكهرومغناطيسيةجعل جيمس ماكسويل من الممكن إثبات وجود موجات كهرومغناطيسية ذات أطوال مختلفة في الطبيعة.

لا يميز الطول الموجي أو تردد الموجة المرتبطة بها الموجة فحسب ، بل أيضًا الخصائص الكمومية للحقل الكهرومغناطيسي. وفقًا لذلك ، في الحالة الأولى ، يتم وصف الموجة الكهرومغناطيسية بواسطة القوانين الكلاسيكية التي تمت دراستها في هذا المقرر.

تأمل مفهوم طيف الموجات الكهرومغناطيسية. طيف الموجات الكهرومغناطيسية هو النطاق الترددي للموجات الكهرومغناطيسية الموجودة في الطبيعة.

طيف الإشعاع الكهرومغناطيسي بترتيب زيادة التردد هو:

هوائي

1) موجات منخفضة التردد (λ>) ؛

2) موجات الراديو () ؛

ذرة
3) الأشعة تحت الحمراء (م) ؛

4) انبعاث الضوء () ؛

5) الأشعة السينية () ؛

النوى الذرية

6) أشعة جاما (λ).

تختلف الأقسام المختلفة من الطيف الكهرومغناطيسي في طريقة إصدارها واستقبالها للموجات التي تنتمي إلى قسم أو آخر من الطيف. لهذا السبب ، بين مواقع مختلفةلا توجد حدود حادة في الطيف الكهرومغناطيسي ، ولكن يتم تحديد كل نطاق من خلال خصائصه الخاصة وانتشار قوانينه الخاصة ، والتي تحددها نسب المقاييس الخطية.

تدرس الديناميكا الكهربائية الكلاسيكية موجات الراديو. تتم دراسة ضوء الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية بواسطة كل من البصريات الكلاسيكية وفيزياء الكم. يتم دراسة الأشعة السينية وأشعة جاما في الفيزياء الكمومية والنووية.

الأشعة تحت الحمراء

الأشعة تحت الحمراء هي جزء من طيف الإشعاع الشمسي ، والذي يكون مجاورًا للجزء الأحمر من المنطقة المرئية من الطيف والذي لديه القدرة على تسخين معظم الأجسام. لا تستطيع العين البشرية أن ترى في هذا الجزء من الطيف ، لكن يمكننا أن نشعر بالدفء. كما تعلم ، فإن أي جسم تتجاوز درجة حرارته (-273) درجة مئوية يشع ، ولا يتم تحديد طيف إشعاعه إلا من خلال درجة حرارته وانبعاثه. الأشعة تحت الحمراء اثنين خصائص مهمة: الطول الموجي (التردد) للإشعاع وكثافته. يشتمل هذا الجزء من الطيف الكهرومغناطيسي على إشعاع بطول موجي من 1 مليمتر إلى ثمانية آلاف قطر ذري (حوالي 800 نانومتر).

تعتبر الأشعة تحت الحمراء آمنة تمامًا لجسم الإنسان ، على عكس الأشعة السينية أو الأشعة فوق البنفسجية أو الموجات الدقيقة. بعض الحيوانات (على سبيل المثال ، الأفاعي المختبئة) لديها أعضاء حسية تسمح لها بتحديد موقع فريستها من ذوات الدم الحار عن طريق الأشعة تحت الحمراء من جسمها.

افتتاح

تم اكتشاف الأشعة تحت الحمراء في عام 1800 من قبل العالم الإنجليزي دبليو هيرشل ، الذي اكتشف أنه في طيف الشمس الذي تم الحصول عليه بمنشور يتجاوز حدود الضوء الأحمر (أي في الجزء غير المرئي من الطيف) ، ترتفع درجة حرارة مقياس الحرارة (رسم بياني 1). في القرن 19 لقد ثبت أن الأشعة تحت الحمراء تخضع لقوانين البصريات ، وبالتالي فهي من نفس طبيعة الضوء المرئي.

طلب

تم استخدام الأشعة تحت الحمراء لعلاج الأمراض منذ العصور القديمة ، عندما استخدم الأطباء الفحم المحترق ، والمواقد ، والحديد الساخن ، والرمل ، والملح ، والطين ، إلخ. لعلاج قضمة الصقيع والقرح والجمرات والكدمات والكدمات وما إلى ذلك. وصف أبقراط كيف تم استخدامها لعلاج الجروح والقرح وإصابات البرد ، إلخ. في عام 1894 ، أدخلت شركة Kellogg المصابيح الكهربائية المتوهجة في العلاج ، وبعد ذلك تم تطبيق الأشعة تحت الحمراء بنجاح في الأمراض الجهاز اللمفاويالمفاصل صدر(ذات الجنب) ، الأعضاء تجويف البطن(التهاب معوي ، تشنجات ، إلخ) ، الكبد والمرارة.

يوجد في طيف الأشعة تحت الحمراء منطقة ذات أطوال موجية من حوالي 7 إلى 14 ميكرون (ما يسمى بجزء الطول الموجي الطويل من نطاق الأشعة تحت الحمراء) ، والتي لها تأثير مفيد فريد حقًا على جسم الإنسان. يتوافق هذا الجزء من الأشعة تحت الحمراء مع إشعاع جسم الإنسان بحد أقصى بطول موجة يبلغ حوالي 10 ميكرون. لذلك ، أي الإشعاع الخارجيبمثل هذه الأطوال الموجية ، يعتبرها جسمنا "خاصًا به". أشهر مصدر طبيعي للأشعة تحت الحمراء على الأرض هي الشمس ، وأشهر مصدر اصطناعي للأشعة تحت الحمراء طويلة الموجة في روس هو الموقد الروسي ، و يجب أن يكون كل شخص قد عانى من آثاره المفيدة.

تستخدم ثنائيات الأشعة تحت الحمراء والصمامات الضوئية على نطاق واسع في أجهزة التحكم عن بعد وأنظمة التشغيل الآلي وأنظمة الأمان وبعضها الهواتف المحمولةالخ. الأشعة تحت الحمراء لا تشتت انتباه الشخص بسبب اختفائها.

تستخدم بواعث الأشعة تحت الحمراء في الصناعة لتجفيف أسطح الطلاء. تتميز طريقة التجفيف بالأشعة تحت الحمراء بمزايا كبيرة مقارنة بالطريقة التقليدية بالحمل الحراري. بادئ ذي بدء ، هذا بالطبع تأثير اقتصادي. السرعة والطاقة المستهلكة في التجفيف بالأشعة تحت الحمراء أقل من تلك المستخدمة في الطرق التقليدية.

تستخدم أجهزة الكشف بالأشعة تحت الحمراء على نطاق واسع من قبل خدمات الإنقاذ ، على سبيل المثال ، للكشف عن الأشخاص الأحياء تحت الأنقاض بعد الزلازل أو غيرها الكوارث الطبيعيةوالكوارث من صنع الإنسان.

إيجابي أثر جانبيوكذلك التعقيم منتجات الطعاممما يزيد من مقاومة الأسطح المغطاة بالدهانات للتآكل.

تتمثل إحدى ميزات استخدام الأشعة تحت الحمراء في صناعة الأغذية في إمكانية اختراق الموجة الكهرومغناطيسية في المنتجات الشعرية المسامية مثل الحبوب والحبوب والدقيق وما إلى ذلك حتى عمق 7 مم. تعتمد هذه القيمة على طبيعة السطح والبنية وخصائص المادة واستجابة التردد للإشعاع. الموجة الكهرومغناطيسية لنطاق تردد معين ليس لها تأثير حراري فحسب ، بل لها تأثير بيولوجي أيضًا على المنتج ، وتساعد على تسريع التحولات الكيميائية الحيوية في البوليمرات البيولوجية (النشا والبروتين والدهون)

الأشعة فوق البنفسجية

تشمل الأشعة فوق البنفسجية الأشعة الكهرومغناطيسية ذات الطول الموجي من عدة آلاف إلى عدة أقطار ذرية (400-10 نانومتر). في هذا الجزء من الطيف ، يبدأ الإشعاع في التأثير على النشاط الحيوي للكائنات الحية. الأشعة فوق البنفسجية الناعمة في الطيف الشمسي (مع أطوال موجية تقترب من الجزء المرئي من الطيف) ، على سبيل المثال ، تسبب سمرة بجرعات معتدلة ، وحروق شديدة زائدة. الأشعة فوق البنفسجية الصلبة (ذات الطول الموجي القصير) ضارة بالخلايا البيولوجية ولذلك فهي تستخدم في الطب للتعقيم الأدوات الجراحيةو معدات طبية، تقتل جميع الكائنات الحية الدقيقة الموجودة على سطحها.

جميع أشكال الحياة على الأرض محمية من الآثار الضارة للأشعة فوق البنفسجية الصلبة بواسطة طبقة الأوزون من الغلاف الجوي للأرض ، والتي تمتص معظم المواد الصلبة. الأشعة فوق البنفسجيةفي طيف الإشعاع الشمسي. لولا هذا الدرع الطبيعي ، لما كانت الحياة على الأرض لتهبط من مياه المحيطات. ومع ذلك ، على الرغم من طبقة الأوزون الواقية ، فإن بعض الأشعة فوق البنفسجية الصلبة تصل إلى سطح الأرض ويمكن أن تسبب سرطان الجلد ، خاصة عند الأشخاص المعرضين بشكل طبيعي للشحوب ولا يتسمرون بشكل جيد في الشمس.

تاريخ الاكتشاف

بعد وقت قصير من اكتشاف الأشعة تحت الحمراء ، بدأ الفيزيائي الألماني يوهان فيلهلم ريتر بالبحث عن الإشعاع في الطرف الآخر من الطيف ، بطول موجي أقصر من الموجة. أرجواني. في عام 1801 ، اكتشف أن كلوريد الفضة ، الذي يتحلل تحت تأثير الضوء ، يتحلل بشكل أسرع تحت تأثير الإشعاع غير المرئي خارج المنطقة البنفسجية من الطيف. في ذلك الوقت ، اتفق العديد من العلماء ، بما في ذلك ريتر ، على أن الضوء يتكون من ثلاثة مكونات منفصلة: مكون مؤكسد أو حراري (الأشعة تحت الحمراء) ، ومكون مضيء (ضوء مرئي) ، ومكون مختزل (فوق بنفسجي). في ذلك الوقت ، كانت الأشعة فوق البنفسجية تسمى أيضًا "الإشعاع الشعاعي".

طلب

طاقة الكميات فوق البنفسجية كافية لتدمير الجزيئات البيولوجية ، ولا سيما الحمض النووي والبروتينات. هذه إحدى طرق تدمير الميكروبات.

يسبب حروق الشمس على الجلد وهو ضروري لإنتاج فيتامين د. لكن التعرض المفرط محفوف بتطور سرطان الجلد. الأشعة فوق البنفسجية ضارة بالعينين. لذلك ، على الماء وخاصة على الثلج في الجبال ، من الضروري ارتداء نظارات واقية.

لحماية المستندات من التزييف ، غالبًا ما يتم تزويدها بملصقات الأشعة فوق البنفسجية التي لا يمكن رؤيتها إلا في ظروف الضوء فوق البنفسجي. تحتوي معظم جوازات السفر ، وكذلك الأوراق النقدية من مختلف البلدان ، على عناصر أمنية على شكل طلاء أو خيوط تتوهج في الضوء فوق البنفسجي.

تحتوي العديد من المعادن على مواد تبدأ في إصدار الضوء المرئي عند إضاءتها بالأشعة فوق البنفسجية. كل شائبة تضيء بطريقتها الخاصة ، مما يجعل من الممكن تحديد تكوين معدن معين من خلال طبيعة التوهج.

الأشعة السينية

الأشعة السينية هي موجات كهرومغناطيسية تكمن طاقتها الفوتونية على مقياس طاقة بين الأشعة فوق البنفسجية وإشعاع جاما ، والذي يتوافق مع أطوال موجية من إلى م).

إيصال

يتم إنتاج الأشعة السينية عن طريق التسارع القوي للجسيمات المشحونة (الإلكترونات بشكل أساسي) أو عن طريق التحولات عالية الطاقة في غلاف الإلكترون للذرات أو الجزيئات. يتم استخدام كلا التأثيرين في أنابيب الأشعة السينية ، حيث يتم تسريع الإلكترونات المنبعثة من الكاثود الساخن (لا تنبعث أشعة سينية ، لأن التسارع منخفض جدًا) وتضرب الأنود ، حيث تتباطأ بشكل حاد (في هذه الحالة ، تنبعث الأشعة السينية: أي ن. bremsstrahlung) وفي نفس الوقت يتم إخراج الإلكترونات من غلاف الإلكترون الداخلي لذرات المعدن الذي يتكون منه الأنود. المساحات الفارغة في القذائف تشغلها إلكترونات أخرى للذرة. في هذه الحالة ، ينبعث إشعاع الأشعة السينية بخاصية طاقة معينة لمادة الأنود ( الإشعاع المميز)

في عملية التسارع والتباطؤ ، يذهب 1٪ فقط من الطاقة الحركية للإلكترون إلى الأشعة السينية ، ويتم تحويل 99٪ من الطاقة إلى حرارة.

افتتاح

يُعزى اكتشاف الأشعة السينية إلى Wilhelm Conrad Roentgen. كان أول من نشر مقالاً عن الأشعة السينية أطلق عليه اسم الأشعة السينية (x-ray). نُشر مقال رونتجن بعنوان "على نوع جديد من الأشعة" في 28 ديسمبر 1895.

أظهر الفحص الدقيق لرونتجن أن "الورق المقوى الأسود ، الشفاف لا للأشعة المرئية والأشعة فوق البنفسجية للشمس ، ولا لأشعة القوس الكهربائي ، يتخللها نوع من العوامل التي تسبب وميض قوي." قام رونتجن بالتحقيق في القوة المخترقة لهذا "العامل" ، والذي أسماه باختصار "الأشعة السينية" ، من أجل مواد مختلفة. وجد أن الأشعة تمر بحرية عبر طبقات رقيقة من المعدن ، والخشب ، والورق ، ولكنها تتأخر بشدة بسبب الرصاص.

تجربة الشكل كروكس مع أشعة الكاثود

ثم يصف التجربة المثيرة: "إذا وضعت يدك بين أنبوب التفريغ والشاشة ، يمكنك رؤية الظلال الداكنة للعظام في الخطوط العريضة الباهتة لظل اليد نفسها". كان أول الفحص بالأشعة السينيةجسم الانسان. استلام الأشعة السينية والأولى الأشعة السينيةمن خلال إرفاقها بالكتيب الخاص بك. تركت هذه اللقطات انطباعًا كبيرًا ؛ لم يكتمل الاكتشاف بعد ، وبدأت التشخيصات بالأشعة السينية رحلتها بالفعل. كتب عالم الفيزياء الإنجليزي شوستر: "غمر مختبري بالأطباء الذين جلبوا المرضى الذين اشتبهوا في أن لديهم إبرًا في أجزاء مختلفة من الجسم".

بالفعل بعد التجارب الأولى ، أثبت رونتجن بحزم أن الأشعة السينية تختلف عن أشعة الكاثود ، فهي لا تحمل شحنة ولا ينحرف عنها مجال مغناطيسي ، ولكنها تثيرها أشعة الكاثود. كتب رونتجن: "... الأشعة السينية ليست متطابقة مع أشعة الكاثود ، لكنها تثيرها في الجدران الزجاجية لأنبوب التفريغ".

شكل الخبرة مع أول أنبوب للأشعة السينية

كما أثبت أنهم متحمسون ليس فقط في الزجاج ، ولكن أيضًا في المعادن.

يشير رونتجن ، مشيرًا إلى فرضية هيرتز لينارد القائلة بأن أشعة الكاثود "ظاهرة تحدث في الأثير" ، "يمكننا أن نقول شيئًا مشابهًا عن أشعةنا". ومع ذلك ، فشل في الكشف عن الخصائص الموجية للأشعة ، فهي "تتصرف بشكل مختلف عن الأشعة فوق البنفسجية ، المرئية والأشعة تحت الحمراء المعروفة حتى الآن." وفقًا لرونتجن ، في تأثيراتها الكيميائية والإنارة ، فهي تشبه الأشعة فوق البنفسجية. في الاتصال الأول ، أعرب عن الاقتراح المتبقي فيما بعد بأنه يمكن أن تكون موجات طولية في الأثير.

طلب

بمساعدة الأشعة السينية ، يمكنك "تنوير" جسم الانسانونتيجة لذلك يمكن الحصول على صورة للعظام وفي الأجهزة الحديثة و اعضاء داخلية.

يُعرف اكتشاف العيوب في المنتجات (القضبان واللحام وما إلى ذلك) باستخدام الأشعة السينية باسم اكتشاف عيوب الأشعة السينية.

يتم استخدامها للتحكم التكنولوجي في المنتجات الإلكترونية الدقيقة وتسمح بتحديد الأنواع الرئيسية للعيوب والتغييرات في تصميم المكونات الإلكترونية.

في علم المواد وعلم البلورات والكيمياء والكيمياء الحيوية ، تُستخدم الأشعة السينية لتوضيح بنية المواد على المستوى الذري باستخدام تشتت الأشعة السينية.

يمكن استخدام الأشعة السينية لتحديد التركيب الكيميائيمواد. في المطارات ، يتم استخدام مناظير تلفزيون الأشعة السينية بشكل نشط ، مما يسمح لك بمشاهدة المحتويات حقيبة يدوالأمتعة من أجل الكشف البصري للأشياء الخطرة على شاشة الشاشة.

العلاج بالأشعة - القسم العلاج الإشعاعيتغطي النظرية والتطبيق الاستخدام العلاجي. يتم إجراء العلاج بالأشعة السينية بشكل أساسي مع الأورام السطحية ومع بعض الأمراض الأخرى ، بما في ذلك الأمراض الجلدية.

التأثير البيولوجي

الأشعة السينية مؤينة. يؤثر على أنسجة الكائنات الحية ويمكن أن يسبب مرض الإشعاع والحروق الإشعاعية و الأورام الخبيثة. لهذا السبب ، يجب اتخاذ تدابير وقائية عند العمل بالأشعة السينية. يُعتقد أن الضرر يتناسب طرديًا مع جرعة الإشعاع الممتصة. الأشعة السينية هي عامل مطفر.

خاتمة:

الإشعاع الكهرومغناطيسي هو تغيير في حالة المجال الكهرومغناطيسي (اضطراب) يمكن أن ينتشر في الفضاء.

بمساعدة الديناميكا الكهربية الكمومية ، يمكن اعتبار الإشعاع الكهرومغناطيسي ليس فقط كموجات كهرومغناطيسية ، ولكن أيضًا كتيار من الفوتونات ، أي الجسيمات التي تمثل إثارة كمومية أولية لمجال كهرومغناطيسي. تتميز الموجات نفسها بسمات مثل الطول (أو التردد) والاستقطاب والسعة. علاوة على ذلك ، فإن خصائص الجسيمات أقوى ، وكلما كان الطول الموجي أقصر. تتجلى هذه الخصائص بشكل خاص في ظاهرة التأثير الكهروضوئي (إخراج الإلكترونات من سطح المعدن تحت تأثير الضوء) ، التي اكتشفها جي هيرتز في عام 1887.

تم تأكيد هذه الثنائية من خلال صيغة بلانك ε = hν. تربط هذه الصيغة طاقة الفوتون ، وهي خاصية كمومية ، وتردد التذبذب ، وهو خاصية موجية.

اعتمادًا على نطاق التردد ، يتم تمييز عدة أنواع من الإشعاع الكهرومغناطيسي. على الرغم من أن الحدود بين هذه الأنواع عشوائية إلى حد ما ، لأن سرعة انتشار الموجات في الفراغ هي نفسها (تساوي 299،792،458 م / ث) ، لذلك فإن تردد التذبذب يتناسب عكسياً مع طول الموجة الكهرومغناطيسية.

تختلف أنواع الإشعاع الكهرومغناطيسي في طريقة الحصول عليها:

بالرغم من الاختلافات الفيزيائية ، في جميع مصادر الإشعاع الكهرومغناطيسي ، سواء كانت مادة مشعة أو مصباحًا متوهجًا أو جهاز إرسال تلفزيوني ، فإن هذا الإشعاع يتم تحفيزه بالتحرك مع التسارع الشحنات الكهربائية. هناك نوعان رئيسيان من المصادر . في المصادر "المجهرية" تقفز الجسيمات المشحونة من مستوى طاقة إلى آخر داخل الذرات أو الجزيئات. المشعات من هذا النوع تصدر أشعة جاما ، وأشعة سينية ، وفوق بنفسجية ، ومرئية ، وأشعة تحت حمراء ، وفي بعض الحالات إشعاعات ذات طول موجي أطول (مثال على هذا الأخير هو خط في طيف الهيدروجين يقابل طول موجي 21 سم ، يلعب دور مهمفي علم الفلك الراديوي). مصادر النوع الثانييمكن تسميته بالعين المجردة . في نفوسهم ، تؤدي الإلكترونات الحرة للموصلات تذبذبات دورية متزامنة.

هناك طرق تسجيل مختلفة:

ترى العين الضوء المرئي. الأشعة تحت الحمراء هي في الغالب إشعاع حراري. يتم تسجيله بالطرق الحرارية ، وكذلك جزئيًا بالطرق الكهروضوئية والتصوير. الأشعة فوق البنفسجية نشطة كيميائيا وبيولوجيا. يسبب ظاهرة التأثير الكهروضوئي والفلورة والفسفور (الوهج) لعدد من المواد. يتم تسجيله بالطرق الفوتوغرافية والكهروضوئية.

يتم امتصاصهم أيضًا وانعكاسهم بشكل مختلف بواسطة نفس الوسائط:

تختلف الإشعاعات ذات الأطوال الموجية المختلفة اختلافًا كبيرًا عن بعضها البعض من حيث امتصاصها حسب المادة. يتم امتصاص إشعاع الموجة القصيرة (الأشعة السينية وخاصة الأشعة السينية) بشكل ضعيف. المواد غير الشفافة للأطوال الموجية الضوئية شفافة لهذه الإشعاعات. يعتمد معامل انعكاس الموجات الكهرومغناطيسية أيضًا على الطول الموجي.

لها تأثيرات مختلفة على الكائنات البيولوجية بنفس كثافة الإشعاع:

تختلف تأثيرات أنواع مختلفة من الإشعاع على جسم الإنسان: تخترقه أشعة جاما والأشعة السينية مسببة تلف الأنسجة ، والضوء المرئي يسبب إحساسًا بصريًا في العين ، والأشعة تحت الحمراء ، وسقوطها على جسم الإنسان ، وتسخينه ، وموجات الراديو والتذبذبات الكهرومغناطيسية منخفضة التردد جسم الانسانولا يشعر بها على الإطلاق. على الرغم من هذه الاختلافات الواضحة ، فإن كل هذه الأنواع من الإشعاع هي في جوهرها جوانب مختلفة لنفس الظاهرة.

يشتمل مقياس الإشعاع الكهرومغناطيسي المشروط على سبعة نطاقات:

1. تذبذبات منخفضة التردد

2. موجات الراديو

3. الأشعة تحت الحمراء

4. إشعاع مرئي

5. الأشعة فوق البنفسجية

6. الأشعة السينية

7. أشعة جاما

لا يوجد فرق جوهري بين الإشعاعات الفردية. كلهم عبارة عن موجات كهرومغناطيسية تولدها الجسيمات المشحونة. يتم اكتشاف الموجات الكهرومغناطيسية ، في النهاية ، من خلال عملها على الجسيمات المشحونة. في الفراغ ، ينتقل الإشعاع بأي طول موجي بسرعة 300000 كم / ثانية. الحدود بين المناطق الفردية لمقياس الإشعاع تعسفية للغاية.

تختلف الإشعاعات ذات الأطوال الموجية المختلفة عن بعضها البعض في طريقة إنتاجها (إشعاع من هوائي ، إشعاع حراري ، إشعاع أثناء تباطؤ الإلكترونات السريعة ، إلخ) وطرق التسجيل.

يتم أيضًا إنشاء جميع أنواع الإشعاع الكهرومغناطيسي المدرجة بواسطة الأجسام الفضائية ويتم دراستها بنجاح باستخدام الصواريخ والأقمار الصناعية للأرض و سفن الفضاء. بادئ ذي بدء ، ينطبق هذا على الأشعة السينية والإشعاع G ، اللذين يمتصهما الغلاف الجوي بقوة.

مع انخفاض الطول الموجي ، تؤدي الاختلافات الكمية في الأطوال الموجية إلى اختلافات نوعية كبيرة.

الأشعة تحت الحمراء

الأشعة تحت الحمراء - الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي يشغل المنطقة الطيفية بين النهاية الحمراء للضوء المرئي (بطول موجة λ = 0.74 ميكرون) وإشعاع الميكروويف (λ ~ 1-2 مم). هذا إشعاع غير مرئي له تأثير حراري واضح.

تم اكتشاف الأشعة تحت الحمراء في عام 1800 من قبل العالم الإنجليزي دبليو هيرشل.

الآن يتم تقسيم النطاق الكامل للأشعة تحت الحمراء إلى ثلاثة مكونات:

منطقة الموجة القصيرة: λ = 0.74-2.5 ميكرومتر ؛

منطقة الموجة المتوسطة: λ = 2.5-50 ميكرومتر ؛

منطقة الموجة الطويلة: λ = 50-2000 ميكرومتر ؛

طلب

تستخدم ثنائيات الأشعة تحت الحمراء (IR) والصمامات الثنائية الضوئية على نطاق واسع في أجهزة التحكم عن بعد وأنظمة التشغيل الآلي وأنظمة الأمان وما إلى ذلك ، فهي لا تشتت انتباه الشخص بسبب عدم رؤيتها. تستخدم بواعث الأشعة تحت الحمراء في الصناعة لتجفيف أسطح الطلاء.

من الآثار الجانبية الإيجابية أيضًا تعقيم المنتجات الغذائية ، وزيادة مقاومة التآكل للأسطح المغطاة بالدهانات. العيب هو عدم انتظام التسخين بشكل كبير ، وهو أمر غير مقبول تمامًا في عدد من العمليات التكنولوجية.

الموجة الكهرومغناطيسية لنطاق تردد معين ليس لها تأثير حراري فحسب ، بل تأثير بيولوجي أيضًا على المنتج ، وتساهم في تسريع التحولات الكيميائية الحيوية في البوليمرات البيولوجية.

بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام الأشعة تحت الحمراء على نطاق واسع لتدفئة الغرف والأماكن الخارجية.

في أجهزة الرؤية الليلية: مناظير ، نظارات ، مشاهد للأسلحة الصغيرة ، صور ليلية وكاميرات فيديو. هنا ، يتم تحويل صورة الأشعة تحت الحمراء للجسم ، غير المرئية للعين ، إلى صورة مرئية.

تستخدم أجهزة التصوير الحراري في البناء عند تقييم خصائص العزل الحراري للهياكل. بمساعدتهم ، يمكنك تحديد المناطق التي تتعرض لأكبر قدر من فقدان الحرارة في منزل قيد الإنشاء والتوصل إلى استنتاج حول جودة المواد المطبقة. مواد بناءوالسخانات.

يمكن أن تكون الأشعة تحت الحمراء القوية في مناطق الحرارة العالية خطرة على العينين. يكون الأمر أكثر خطورة عندما لا يكون الإشعاع مصحوبًا بضوء مرئي. في مثل هذه الأماكن ، من الضروري ارتداء نظارات واقية خاصة للعيون.

الأشعة فوق البنفسجية

الأشعة فوق البنفسجية (الأشعة فوق البنفسجية ، والأشعة فوق البنفسجية ، والأشعة فوق البنفسجية) - الإشعاع الكهرومغناطيسي ، الذي يشغل النطاق بين النهاية البنفسجية للإشعاع المرئي والأشعة السينية (380-10 نانومتر ، 7.9 × 1014 - 3 × 1016 هرتز). النطاق مقسم بشكل مشروط إلى قريب (380-200 نانومتر) وبعيد ، أو فراغ (200-10 نانومتر) فوق بنفسجي ، وقد سمي هذا الأخير لأنه يمتصه الغلاف الجوي بشكل مكثف ولا تتم دراسته إلا بواسطة أجهزة التفريغ. هذا الإشعاع غير المرئي له نشاط بيولوجي وكيميائي مرتفع.

واجه فيلسوف هندي من القرن الثالث عشر مفهوم الأشعة فوق البنفسجية لأول مرة. أجواء المنطقة التي وصفها احتوت على أشعة بنفسجية لا يمكن رؤيتها بالعين السليمة.

في عام 1801 ، اكتشف الفيزيائي يوهان فيلهلم ريتر أن كلوريد الفضة ، الذي يتحلل تحت تأثير الضوء ، يتحلل بشكل أسرع تحت تأثير الإشعاع غير المرئي خارج المنطقة البنفسجية من الطيف.

مصادر الأشعة فوق البنفسجية
ينابيع طبيعية

المصدر الرئيسي للأشعة فوق البنفسجية على الأرض هو الشمس.

مصادر اصطناعية

نوع UV DU "مشمس اصطناعي" ، والذي يستخدم الأشعة فوق البنفسجية LL ، مما يتسبب في تكوين سريع إلى حد ما للسمرة.

تستخدم مصابيح الأشعة فوق البنفسجية لتعقيم (تطهير) الماء والهواء والأسطح المختلفة في جميع مجالات النشاط البشري.

تؤدي الأشعة فوق البنفسجية القاتلة للجراثيم عند هذه الأطوال الموجية إلى إضعاف الثايمين في جزيئات الحمض النووي. يؤدي تراكم مثل هذه التغييرات في الحمض النووي للكائنات الحية الدقيقة إلى تباطؤ في تكاثرها وانقراضها.

العلاج بالأشعة فوق البنفسجية للماء والهواء والأسطح ليس له تأثير طويل الأمد.

التأثير البيولوجي

يدمر شبكية العين ويسبب حروق الجلد وسرطان الجلد.

ميزات مفيدةالأشعة فوق البنفسجية

يتسبب الحصول على الجلد في تكوين صبغة واقية - حروق الشمس.

يعزز تكوين فيتامينات المجموعة د

يسبب موت البكتيريا المسببة للأمراض

تطبيق الأشعة فوق البنفسجية

استخدام أحبار الأشعة فوق البنفسجية غير المرئية لحماية البطاقات المصرفية والأوراق النقدية من التزوير. يتم تطبيق الصور أو عناصر التصميم غير المرئية في الضوء العادي أو التي تجعل الخريطة بأكملها تتوهج في الأشعة فوق البنفسجية على الخريطة.

تقع أطوال الموجات الكهرومغناطيسية التي يمكن تسجيلها بواسطة الأجهزة في نطاق واسع جدًا. كل هذه الموجات لها خصائص مشتركة: امتصاص ، انعكاس ، تداخل ، حيود ، تشتت. ومع ذلك ، يمكن أن تظهر هذه الخصائص بطرق مختلفة. مصادر الموجة وأجهزة الاستقبال مختلفة.

موجات الراديو

ν \ u003d 10 5-10 11 هرتز ، λ \ u003d 10 -3-10 3 م.

تم الحصول عليها باستخدام الدوائر التذبذبية والهزازات العيانية. ملكيات.يتم امتصاص وتعكس موجات الراديو ذات الترددات المختلفة وبأطوال موجية مختلفة بواسطة الوسائط بطرق مختلفة. طلباتصالات الراديو والتلفزيون والرادار. في الطبيعة ، تنبعث موجات الراديو من مصادر مختلفة خارج كوكب الأرض (نوى مجرة ، كوازارات).

الأشعة تحت الحمراء (الحرارية)

ν = 3-10 11-4. 10 14 هرتز ، λ = 8. 10-7-2. 10 -3 م.

تشع بواسطة ذرات وجزيئات المادة.

تنبعث الأشعة تحت الحمراء من جميع الأجسام في أي درجة حرارة.

يصدر الشخص موجات كهرومغناطيسية λ≈9. 10-6 م.

ملكيات

يمر من خلال بعض الأجسام المعتمة ، وكذلك من خلال المطر والضباب والثلج.
ينتج عنه تأثير كيميائي على لوحات التصوير.
تمتصها المادة وتسخنها.
يسبب تأثير كهروضوئي داخلي في الجرمانيوم.
غير مرئى.

التسجيل بالطرق الحرارية الكهروضوئية والتصويرية.

طلب. احصل على صور للأشياء في الظلام ، أجهزة الرؤية الليلية (مناظير ليلية) ، ضباب. يتم استخدامها في علم الطب الشرعي ، في العلاج الطبيعي ، في الصناعة لتجفيف المنتجات المطلية ، وبناء الجدران ، والخشب ، والفواكه.

جزء من الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي تدركه العين (من الأحمر إلى البنفسجي):

ملكيات.فييؤثر على العين.

(أقل من الضوء البنفسجي)

المصادر: مصابيح التفريغ بأنابيب الكوارتز (مصابيح الكوارتز).

تشع بواسطة جميع المواد الصلبة ذات T> 1000 درجة مئوية ، وكذلك بخار الزئبق المضيء.

ملكيات. نشاط كيميائي عالي (تحلل كلوريد الفضة ، وهج بلورات كبريتيد الزنك) ، غير مرئي ، قوة اختراق عالية ، يقتل الكائنات الحية الدقيقة ، بجرعات صغيرة له تأثير مفيد على جسم الإنسان (حروق الشمس) ، ولكن في الجرعات الكبيرة له تأثير بيولوجي سلبي التأثير: تغيرات في نمو الخلايا والمواد الأيضية التي تعمل على العين.

الأشعة السينية

تنبعث أثناء التسارع العالي للإلكترونات ، على سبيل المثال ، تباطؤها في المعادن. يتم الحصول عليها باستخدام أنبوب الأشعة السينية: يتم تسريع الإلكترونات الموجودة في أنبوب مفرغ (p = 10 -3 -10 -5 Pa) بواسطة مجال كهربائي بجهد عالٍ ، وصولاً إلى الأنود ، ويتم إبطاء سرعتها بشكل حاد عند الاصطدام. عند الكبح ، تتحرك الإلكترونات مع التسارع وتصدر موجات كهرومغناطيسية بطول قصير (من 100 إلى 0.01 نانومتر). ملكياتالتداخل ، حيود الأشعة السينية على الشبكة البلورية ، قوة اختراق كبيرة. التعرض لجرعات عالية الأسباب مرض الإشعاع. طلب. في الطب (تشخيص أمراض الأعضاء الداخلية) ، في الصناعة (مراقبة الهيكل الداخلي لمختلف المنتجات ، اللحامات).

γ إشعاع

مصادر: نواة ذرية(التفاعلات النووية). ملكيات. لها قوة اختراق هائلة ، ولها تأثير بيولوجي قوي. طلب. في الطب والتصنيع γ - كشف الخلل). طلب. في الطب ، في الصناعة.

من الخصائص المشتركة للموجات الكهرومغناطيسية أن جميع الإشعاعات لها خصائص كمومية وموجة. لا تستبعد خصائص الكم والموجة في هذه الحالة ، بل تكمل بعضها البعض. تكون خصائص الموجة أكثر وضوحًا عند الترددات المنخفضة وأقل وضوحًا عند الترددات العالية. على العكس من ذلك ، تكون الخصائص الكمومية أكثر وضوحًا عند الترددات العالية وأقل وضوحًا عند الترددات المنخفضة. كلما كان الطول الموجي أقصر ، كانت الخصائص الكمومية أكثر وضوحًا ، وكلما زاد طول الموجة ، زادت خصائص الموجة وضوحًا.

اللمعان الكيميائي في بعض التفاعلات الكيميائية التي تطلق الطاقة ، يتم إنفاق جزء من هذه الطاقة بشكل مباشر على انبعاث الضوء ، بينما يظل مصدر الضوء باردًا. اليراع قطعة من الخشب اخترقتها أفطورة مضيئة سمكة تعيش في أعماق كبيرة

إشعاع كهرومغناطيسي إشعاع راديو إشعاع راديو إشعاع الأشعة تحت الحمراء إشعاع الأشعة تحت الحمراء إشعاع مرئي إشعاع فوق بنفسجي إشعاع فوق بنفسجي إشعاع الأشعة السينية إشعاع الأشعة السينية إشعاع جاما إشعاع جاما

مقياس الإشعاع الكهرومغناطيسي يمتد مقياس الموجات الكهرومغناطيسية من موجات الراديو الطويلة إلى أشعة جاما. يتم تقسيم الموجات الكهرومغناطيسية ذات الأطوال المختلفة بشكل مشروط إلى نطاقات وفقًا لـ ميزات مختلفة(طريقة الحصول ، طريقة التسجيل ، طبيعة التفاعل مع المادة).

جميع أنواع الإشعاع لها في الأساس نفس الطبيعة الفيزيائية لويس دي بروجلي يعمل بشكل مستقل لملء الجدول أنواع الإشعاع نطاق الطول الموجي خصائص المصدر التطبيق الإشعاع الراديوي الأشعة تحت الحمراء الإشعاع المرئي الأشعة فوق البنفسجية الأشعة السينية - الإشعاع

أنواع نطاق الطول الموجي للإشعاع خصائص المصدر التطبيق موجات الراديو 10 كم (310 ^ 4 - 310 ^ 12 هرتز) دوائر الترانزستور الانعكاس والانكسار الانكسار الاستقطاب الاتصالات والملاحة الأشعة تحت الحمراء 0.1 م - 770 نانومتر (310 ^ 12-4 10 ^ 14 هرتز) انعكاس الموقد الكهربائي ، استقطاب الانكسار ، الاستقطاب ، الطهي ، التسخين ، التجفيف ، التصوير الحراري ضوء مرئي 770-380 نانومتر (410 ^ 14-810 ^ 14 هرتز) ساطع ، برق ، انعكاس اللهب ، انكسار الانكسار ، رصد الاستقطاب العالم المرئي، بشكل رئيسي عن طريق الانعكاس الأشعة فوق البنفسجية 380-5 نانومتر (810 ^ 14-610 ^ 16 هرتز) أنبوب التفريغ ، قوس الكربون المعالجة الكيميائية الضوئية للأمراض الجلدية ، قتل البكتيريا ، أجهزة المراقبة ، الأشعة السينية 5 نانومتر - 10 ^ -2 نانومتر (610) ^ 16 - 310 ^ 19 هرتز) انحراف اختراق أنبوب الأشعة السينية الأشعة السينية ، الأشعة ، الكشف عن التزوير الفني - 510 ^ ^ - 15 م إشعاع Cyclotron Cobalt - 60 تولد بواسطة الأجسام الفضائية التعقيم والطب وعلاج السرطان تحقق من إجاباتك

الموضوع: أنواع الإشعاع. مصادر الضوء. مقياس الموجات الكهرومغناطيسية.

الغرض: تحديد الخصائص والاختلافات المشتركة حول موضوع "الإشعاع الكهرومغناطيسي" ؛ قارن أنواع مختلفة من الإشعاع.

المعدات: عرض "مقياس الموجات الكهرومغناطيسية".

خلال الفصول.

I. لحظة تنظيمية.

ثانيًا. تحديث المعرفة.

محادثة أمامية.

ما هي موجة الضوء؟ ما هو التماسك؟ ما تسمى الموجات المتماسكة؟ ما يسمى تداخل الموجة ، وتحت أي ظروف تحدث هذه الظاهرة؟ ما هو اختلاف المسار؟ فرق السفر البصري؟ كيف يتم كتابة شروط تشكيل الحد الأقصى والحد الأدنى للتداخل؟ استخدام التدخل في التكنولوجيا. ما هو حيود الضوء؟ صياغة مبدأ Huygens ؛ مبدأ Huygens-Fresnel. قم بتسمية أنماط الحيود من مختلف العوائق. ما هو محزوز الحيود؟ أين يتم استخدام محزوز الحيود؟ ما هو استقطاب الضوء؟ ما هي صور بولارويد المستخدمة؟

ثالثا. تعلم مواد جديدة.

الكون محيط من الإشعاع الكهرومغناطيسي. يعيش الناس فيه ، في الغالب ، لا يلاحظون الأمواج التي تخترق الفضاء المحيط. الاحترار بجوار المدفأة أو إشعال شمعة ، يجبر الشخص مصدر هذه الموجات على العمل ، دون التفكير في خصائصها. لكن المعرفة قوة: بعد اكتشاف طبيعة الإشعاع الكهرومغناطيسي ، أتقنت البشرية خلال القرن العشرين أكثر أنواعها تنوعًا ووضعت في خدمتها.

نعلم أن طول الموجات الكهرومغناطيسية مختلف جدًا. الضوء جزء ضئيل مجال واسعموجات كهرومغناطيسية. في دراسة هذا الجزء الصغير من الطيف ، تم اكتشاف إشعاعات أخرى ذات خصائص غير عادية. من المعتاد التمييز بين الإشعاع منخفض التردد والإشعاع الراديوي والأشعة تحت الحمراء والضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية والإشعاع z.

لأكثر من مائة عام ، في الواقع ، التاسع عشر في وقت مبكرالقرن ، استمر اكتشاف المزيد والمزيد من الموجات الجديدة. أثبتت نظرية ماكسويل وحدة الأمواج. قبله ، كانت العديد من الموجات تعتبر ظواهر ذات طبيعة مختلفة. ضع في اعتبارك مقياس الموجات الكهرومغناطيسية ، المقسم إلى نطاقات حسب التردد ، ولكن أيضًا بطريقة الإشعاع. لا توجد حدود صارمة بين النطاقات الفردية للموجات الكهرومغناطيسية. عند حدود النطاقات ، يتم تعيين نوع الموجة وفقًا لطريقة إشعاعها ، أي يمكن أن تُعزى الموجة الكهرومغناطيسية من نفس التردد في حالة أو أخرى إلى نوع مختلفأمواج. على سبيل المثال ، يمكن الإشارة إلى الإشعاع الذي يبلغ طوله الموجي 100 ميكرون باسم موجات الراديو أو موجات الأشعة تحت الحمراء. الاستثناء هو الضوء المرئي.

أنواع الإشعاع.

نوع الإشعاع	الطول الموجي والتردد	مصادر	ملكيات	طلب	سرعة الانتشار في الفراغ
تردد منخفض	0 إلى 2104 هرتز من 1.5 إلى 104 ميكرومتر.	مولدات.	انعكاس ، امتصاص ، انكسار.	يتم استخدامها في صهر المعادن وتصلبها.
موجات الراديو		التيار المتناوب. مولد الترددات الراديوية ، النجوم ، بما في ذلك الشمس ، المجرات و metagalaxies.	التشوش، الانحراف.	لنقل المعلومات عبر مسافات مختلفة. يتم إرسال الكلام والموسيقى (البث) وإشارات التلغراف (الاتصالات اللاسلكية) وصور الكائنات المختلفة (الرادار).
الأشعة تحت الحمراء	3 * 1011- 3.85 * 1014 هرتز. 780nm -1 مم.	إشعاع الجزيئات والذرات تحت التأثيرات الحرارية والكهربائية. مصدر قوي للأشعة تحت الحمراء - الشمس	انعكاس ، امتصاص ، انكسار ، التشوش، الانحراف.
	3.85 1014 - 7.89 1014 هرتز	تكافؤ الإلكترونات في الذرات والجزيئات التي تغير موقعها في الفضاء ، وكذلك رسوم مجانيةيتحرك بسرعة.	انعكاس ، امتصاص ، انكسار ، التشوش، الانحراف.	يساهم امتصاص النباتات لثاني أكسيد الكربون نتيجة لعملية التمثيل الضوئي وإطلاق الأكسجين في الحفاظ على الحياة البيولوجية على الأرض. يستخدم الإشعاع المرئي أيضًا لإلقاء الضوء على كائنات مختلفة.
فوق بنفسجي	0.2 ميكرومتر إلى 0.38 ميكرومتر 8 * 1014-3 * 1016 هرتز	تكافؤ إلكترونات الذرات والجزيئات ، أيضًا تسريع تحريك الشحنات الحرة. مصابيح التفريغ مع أنابيب الكوارتز (مصابيح الكوارتز) المواد الصلبة مع T> 1000 درجة مئوية ، وكذلك بخار الزئبق المضيء. بلازما ذات درجة حرارة عالية.	نشاط كيميائي عالي (تحلل كلوريد الفضة ، وهج بلورات كبريتيد الزنك) ، غير مرئي ، قوة اختراق عالية ، يقتل الكائنات الحية الدقيقة ، بجرعات صغيرة له تأثير مفيد على جسم الإنسان (حروق الشمس) ، ولكن في الجرعات الكبيرة له تأثير بيولوجي سلبي التأثير: تغيرات في نمو الخلايا والمواد الأيضية التي تعمل على العين.	الدواء. لومينس مصابيح المائة. علم الإجرام (حسب يكتشف التزوير وثائق). تاريخ الفن (مع الأشعة فوق البنفسجية يمكن ايجاده بالصور لا مرئي للعينآثار الترميم)
الأشعة السينية	10-12-10-8 م (التردد 3 * 1016-3-1020 هرتز	بعض النظائر المشعة، والمراكم الإلكترونية السنكروترونات. المصادر الطبيعية للأشعة السينية هي الشمس والأجسام الفضائية الأخرى	قوة اختراق عالية. انعكاس ، امتصاص ، انكسار ، التشوش، الانحراف.	هيكل الأشعة السينية- تحليل، الطب وعلم الجريمة وتاريخ الفن.
أشعة غاما		العمليات النووية.	انعكاس ، امتصاص ، انكسار ، التشوش، الانحراف.	في دراسة العمليات النووية ، في كشف الخلل.

أوجه التشابه والاختلاف.

الخصائص والخصائص العامة للموجات الكهرومغناطيسية.

ملكيات	صفات
التوزيع في الفضاء بمرور الوقت	سرعة الموجات الكهرومغناطيسية في الفراغ ثابتة وتساوي حوالي 300000 كم / ثانية
تمتص المادة كل الموجات	معاملات امتصاص مختلفة
تنعكس جميع الموجات الموجودة في الواجهة بين وسيطين جزئيًا ومنكسرة جزئيًا.	قوانين الانعكاس والانكسار. معاملات الانعكاس لـ بيئات مختلفةوموجات مختلفة.
تُظهر جميع الإشعاعات الكهرومغناطيسية خواص الموجات: فهي تتراكم وتلتف حول العوائق. يمكن أن توجد عدة موجات في نفس الوقت في نفس المنطقة من الفضاء	مبدأ التراكب. للمصادر المتماسكة ، قواعد تحديد الحد الأقصى. مبدأ Huygens-Fresnel. لا تتفاعل الأمواج مع بعضها البعض
الموجات الكهرومغناطيسية المعقدة ، عند تفاعلها مع المادة ، تتحلل إلى طيف - تشتت.	اعتماد معامل الانكسار للوسط على تردد الموجة. تعتمد سرعة الموجة في المادة على معامل الانكسار للوسط v = c / n
موجات متفاوتة الشدة	كثافة تدفق الإشعاع

مع انخفاض الطول الموجي ، تؤدي الاختلافات الكمية في الأطوال الموجية إلى اختلافات نوعية كبيرة. تختلف الإشعاعات ذات الأطوال الموجية المختلفة اختلافًا كبيرًا عن بعضها البعض من حيث امتصاصها حسب المادة. يتم امتصاص إشعاعات الموجات القصيرة بشكل ضعيف. المواد غير الشفافة للأطوال الموجية الضوئية شفافة لهذه الإشعاعات. يعتمد معامل انعكاس الموجات الكهرومغناطيسية أيضًا على الطول الموجي. لكن الاختلاف الرئيسي بين إشعاع الموجات الطويلة والموجات القصيرة هو أن إشعاع الموجات القصيرة يكشف عن خصائص الجسيمات.

1 إشعاع منخفض التردد

يحدث الإشعاع منخفض التردد في نطاق التردد من 0 إلى 2104 هرتز. يتوافق هذا الإشعاع مع طول موجي يتراوح من 1.5 إلى 104 ميكرومتر ويمكن إهمال إشعاع مثل هذه الترددات المنخفضة نسبيًا. مصدر الإشعاع منخفض التردد هو المولدات. يتم استخدامها في صهر المعادن وتصلبها.

عدد 2 موجات راديو

تشغل موجات الراديو نطاق التردد 2 * 104-109 هرتز. إنها تتوافق مع طول موجة 0.3-1.5 * 104 م ، مصدر موجات الراديو ، وكذلك الإشعاع منخفض التردد ، هو التيار المتردد. أيضا ، المصدر هو مولد الترددات الراديوية ، والنجوم ، بما في ذلك الشمس والمجرات والمجرات. المؤشرات هي هزاز هيرتز ، الدائرة التذبذبية.

يؤدي التردد العالي لموجات الراديو ، مقارنة بالإشعاع منخفض التردد ، إلى إشعاع ملحوظ لموجات الراديو في الفضاء. هذا يسمح باستخدامهم لنقل المعلومات عبر مسافات مختلفة. يتم إرسال الكلام والموسيقى (البث) وإشارات التلغراف (الاتصالات اللاسلكية) وصور الكائنات المختلفة (الرادار). تستخدم موجات الراديو لدراسة بنية المادة وخصائص الوسط الذي تنتشر فيه. تعتبر دراسة البث الراديوي من الأجسام الفضائية موضوع علم الفلك الراديوي. في علم الأرصاد الجوية الراديوية ، تتم دراسة العمليات وفقًا لخصائص الموجات المستقبلة.

3 الأشعة تحت الحمراء (IR)

تحتل الأشعة تحت الحمراء نطاق التردد 3 * 1011 - 3.85 * 1014 هرتز. تتوافق مع الطول الموجي 780nm -1mm. تم اكتشاف الأشعة تحت الحمراء في عام 1800 بواسطة عالم الفلك ويليام هيرشل. عند دراسة ارتفاع درجة حرارة مقياس حرارة يتم تسخينه بواسطة الضوء المرئي ، وجد هيرشل أكبر تسخين لميزان الحرارة خارج منطقة الضوء المرئي (ما وراء المنطقة الحمراء). سمي الإشعاع غير المرئي ، نظرًا لمكانه في الطيف ، بالأشعة تحت الحمراء. مصدر الأشعة تحت الحمراء هو إشعاع الجزيئات والذرات تحت التأثيرات الحرارية والكهربائية. تعتبر الشمس مصدرًا قويًا للأشعة تحت الحمراء ، حيث يقع حوالي 50 ٪ من إشعاعها في منطقة الأشعة تحت الحمراء. تمثل الأشعة تحت الحمراء نسبة كبيرة (من 70 إلى 80٪) من الطاقة الإشعاعية للمصابيح المتوهجة ذات الفتيل التنغستن. تنبعث الأشعة تحت الحمراء بواسطة قوس كهربائي ومصابيح مختلفة لتفريغ الغاز. يقع إشعاع بعض أنواع الليزر في منطقة الأشعة تحت الحمراء من الطيف. مؤشرات الأشعة تحت الحمراء هي الصور والثرمستورات ومستحلبات الصور الخاصة. تستخدم الأشعة تحت الحمراء لتجفيف الأخشاب والمنتجات الغذائية وطلاءات الطلاء والورنيش المختلفة (التسخين بالأشعة تحت الحمراء) ، للإشارة في حالة ضعف الرؤية ، مما يجعل من الممكن استخدام الأجهزة البصرية التي تسمح لك بالرؤية في الظلام ، وكذلك مع جهاز التحكم عن بعد يتحكم. تستخدم أشعة الأشعة تحت الحمراء لتوجيه المقذوفات والصواريخ على الهدف ، لاكتشاف العدو المموه. تتيح هذه الأشعة تحديد الفرق في درجات حرارة الأقسام الفردية لسطح الكواكب ، والسمات الهيكلية لجزيئات المادة (التحليل الطيفي). يستخدم التصوير بالأشعة تحت الحمراء في علم الأحياء في دراسة أمراض النبات وفي الطب في تشخيص الجلد و أمراض الأوعية الدموية، في الطب الشرعي عند اكتشاف المنتجات المقلدة. عند تعرضه لشخص ما ، فإنه يتسبب في ارتفاع درجة حرارة جسم الإنسان.

إشعاع مرئي (ضوء)

الإشعاع المرئي هو النطاق الوحيد للموجات الكهرومغناطيسية التي تراها العين البشرية. تحتل موجات الضوء نطاقًا ضيقًا نوعًا ما: 380-780 نانومتر (ν = 3.85 1014-7.89 1014 هرتز). مصدر الإشعاع المرئي هو إلكترونات التكافؤ في الذرات والجزيئات التي تغير موقعها في الفضاء ، وكذلك الشحنات الحرة التي تتحرك بمعدل متسارع. يمنح هذا الجزء من الطيف الشخص أقصى قدر من المعلومات حول العالم من حوله. من تلقاء نفسها الخصائص الفيزيائيةإنه مشابه لنطاقات أخرى من الطيف ، كونه فقط جزء صغيرطيف الموجات الكهرومغناطيسية. يختلف الإشعاع الذي له طول موجي (تردد) مختلف في نطاق الإشعاع المرئي التأثير الفسيولوجيعلى شبكية العين البشرية ، مما يسبب إحساسًا نفسيًا بالضوء. اللون ليس خاصية لموجة الضوء الكهرومغناطيسية في حد ذاته ، ولكنه مظهر من مظاهر العمل الكهروكيميائي للنظام الفسيولوجي البشري: العيون والأعصاب والدماغ. تقريبًا ، هناك سبعة ألوان أساسية تتميز بها العين البشرية في النطاق المرئي (بترتيب تصاعدي لتردد الإشعاع): الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر والأزرق والنيلي والبنفسجي. يسهل تذكر تسلسل الألوان الأساسية للطيف بعبارة ، تبدأ كل كلمة منها بالحرف الأول من اسم اللون الأساسي: "كل صياد يريد أن يعرف أين يجلس الدراج". يمكن أن يؤثر الإشعاع المرئي على مسار التفاعلات الكيميائية في النباتات (التمثيل الضوئي) وفي الكائنات الحية البشرية والحيوانية. تنبعث الإشعاعات المرئية من الحشرات الفردية (اليراعات) وبعض أسماك أعماق البحار بسبب التفاعلات الكيميائية في الجسم. يساهم امتصاص النباتات لثاني أكسيد الكربون نتيجة لعملية التمثيل الضوئي ، وإطلاق الأكسجين ، في الحفاظ على الحياة البيولوجية على الأرض. يستخدم الإشعاع المرئي أيضًا لإلقاء الضوء على كائنات مختلفة.

الضوء هو مصدر الحياة على الأرض وفي نفس الوقت مصدر أفكارنا حول العالم من حولنا.

5. الأشعة فوق البنفسجية

الأشعة فوق البنفسجية ، الإشعاع الكهرومغناطيسي غير المرئي للعين ، يشغل المنطقة الطيفية بين الأشعة المرئية والأشعة السينية ضمن أطوال موجية من 10 - 380 نانومتر (ν = 8 * 1014-3 * 1016 هرتز). تم اكتشاف الأشعة فوق البنفسجية عام 1801 من قبل العالم الألماني يوهان ريتر. من خلال دراسة اسوداد كلوريد الفضة تحت تأثير الضوء المرئي ، وجد ريتر أن الفضة تصبح أكثر فاعلية في المنطقة الواقعة وراء النهاية البنفسجية من الطيف ، حيث لا يوجد إشعاع مرئي. كان الإشعاع غير المرئي الذي تسبب في هذا اللون الأسود يسمى الأشعة فوق البنفسجية. مصدر الأشعة فوق البنفسجية هو إلكترونات التكافؤ للذرات والجزيئات ، وكذلك الشحنات الحرة المتسارعة. تسخين الإشعاع إلى درجات حرارة - 3000 كلفن المواد الصلبةيحتوي على نسبة كبيرة من الطيف المستمر للأشعة فوق البنفسجية ، والتي تزداد شدتها مع زيادة درجة الحرارة. المصدر الأكثر قوة للأشعة فوق البنفسجية هو أي بلازما ذات درجة حرارة عالية. لتطبيقات مختلفة من الأشعة فوق البنفسجية ، يتم استخدام الزئبق والزينون وغيرها من مصابيح تفريغ الغاز. المصادر الطبيعية للأشعة فوق البنفسجية - الشمس والنجوم والسدم والأجسام الفضائية الأخرى. ومع ذلك ، يصل فقط الجزء ذو الطول الموجي الطويل من إشعاعها (λ> 290 نانومتر) سطح الأرض. لتسجيل الأشعة فوق البنفسجية عند λ = 230 نانومتر ، يتم استخدام مواد التصوير التقليدية ؛ في منطقة الطول الموجي الأقصر ، تكون طبقات التصوير الخاصة منخفضة الجيلاتين حساسة لها. تُستخدم المستقبلات الكهروضوئية التي تستخدم قدرة الأشعة فوق البنفسجية لإحداث التأين والتأثير الكهروضوئي: الثنائيات الضوئية ، وغرف التأين ، وعدادات الفوتون ، والمضاعفات الضوئية.

في الجرعات الصغيرة ، يكون للأشعة فوق البنفسجية تأثير مفيد وشفائي على الشخص ، وتنشيط تخليق فيتامين (د) في الجسم ، كما أنها تسبب حروق الشمس. يمكن أن تسبب جرعة كبيرة من الأشعة فوق البنفسجية حروقًا جلدية ونموًا سرطانيًا (80٪ قابلة للشفاء). بالإضافة إلى ذلك ، تضعف الأشعة فوق البنفسجية المفرطة الجهاز المناعيالكائن الحي ، مما يساهم في تطور بعض الأمراض. الأشعة فوق البنفسجية لها أيضا عمل مبيد للجراثيم: تحت تأثير هذا الإشعاع ، تموت البكتيريا المسببة للأمراض.

يتم استخدام الأشعة فوق البنفسجية في مصابيح الفلورسنت ، في الطب الشرعي (تم الكشف عن تزوير الوثائق من الصور) ، في تاريخ الفن (بمساعدة الأشعة فوق البنفسجية ، يمكن اكتشاف آثار الترميم غير المرئية للعين في اللوحات). عمليا لا يوجد إشعاع فوق البنفسجي زجاج النافذة، لأنه يمتص بواسطة أكسيد الحديد ، وهو جزء من الزجاج. لهذا السبب ، حتى في يوم مشمس حار ، لا يمكنك تان في غرفة بها نافذة مغلقة. لا تستطيع العين البشرية رؤية الأشعة فوق البنفسجية لأن قرنية العين وعدسة العين تمتص الأشعة فوق البنفسجية. يمكن لبعض الحيوانات رؤية الأشعة فوق البنفسجية. على سبيل المثال ، الحمامة توجهها الشمس حتى في الطقس الغائم.

6. الأشعة السينية

إشعاع الأشعة السينية هو إشعاع مؤين كهرومغناطيسي يشغل المنطقة الطيفية بين أشعة جاما والأشعة فوق البنفسجية ضمن أطوال موجية من 10-12-10-8 م (التردد 3 * 1016-3-1020 هرتز). تم اكتشاف إشعاع الأشعة السينية في عام 1895 من قبل فيزيائي ألماني. مصدر الأشعة السينية الأكثر شيوعًا هو أنبوب الأشعة السينية ، حيث تقصف الإلكترونات المتسارعة بواسطة مجال كهربائي أنودًا معدنيًا. يمكن الحصول على الأشعة السينية عن طريق قصف هدف بالأيونات عالية الطاقة. يمكن أيضًا أن تعمل بعض النظائر المشعة وسينكروترونات تخزين الإلكترون كمصادر للأشعة السينية. المصادر الطبيعية للأشعة السينية هي الشمس والأجسام الفضائية الأخرى

يتم الحصول على صور الأشياء في الأشعة السينية على فيلم خاص بالأشعة السينية. يمكن تسجيل إشعاع الأشعة السينية باستخدام غرفة التأين ، أو عداد التلألؤ ، أو مضاعفات الإلكترون أو القناة الثانوية ، أو لوحات القناة الدقيقة. نظرًا لقدرتها العالية على الاختراق ، تُستخدم الأشعة السينية في تحليل حيود الأشعة السينية (دراسة بنية الشبكة البلورية) ، في دراسة بنية الجزيئات ، واكتشاف العيوب في العينات ، في الطب (X - الرواسب ، التصوير الفلوري ، علاج السرطان) ، في كشف الخلل (اكتشاف العيوب في المسبوكات ، القضبان) ، في تاريخ الفن (اكتشاف اللوحات القديمة المخبأة تحت طبقة من الرسم المتأخر) ، في علم الفلك (عند دراسة مصادر الأشعة السينية) وعلم الطب الشرعي. تؤدي جرعة كبيرة من الأشعة السينية إلى حروق وتغيرات في بنية دم الإنسان. إنشاء مستقبلات الأشعة السينية ووضعها عليها محطات فضاءجعل من الممكن الكشف عن انبعاث الأشعة السينية لمئات النجوم ، وكذلك قذائف المستعرات الأعظمية والمجرات بأكملها.

7. أشعة جاما (γ - أشعة)

إشعاع جاما - إشعاع كهرومغناطيسي قصير الموجة ، يشغل نطاق التردد بأكمله ν> Z * 1020 هرتز ، والذي يتوافق مع الأطوال الموجية 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.

رابعا. توحيد المادة المدروسة.

الإشعاع منخفض التردد ، موجات الراديو ، الأشعة تحت الحمراء ، الإشعاع المرئي ، الأشعة فوق البنفسجية ، الأشعة السينية ، أشعة γ هي أنواع مختلفة من الإشعاع الكهرومغناطيسي.

إذا قمت بتحليل هذه الأنواع عقليًا من حيث زيادة التردد أو تقليل الطول الموجي ، فستحصل على طيف مستمر واسع - مقياس للإشعاع الكهرومغناطيسي (يوضح المعلم المقياس). إن تقسيم الإشعاع الكهرومغناطيسي إلى نطاقات مشروط. لا توجد حدود واضحة بين المناطق. لقد تطورت أسماء المناطق تاريخيًا ، وهي تعمل فقط كوسيلة ملائمة لتصنيف مصادر الإشعاع.

جميع نطاقات مقياس الإشعاع الكهرومغناطيسي لها خصائص مشتركة:

إن الطبيعة الفيزيائية لكل الإشعاع هي نفسها ، فكل الإشعاع ينتشر في الفراغ بنفس السرعة التي تساوي 3 * 108 م / ث ، وجميع الإشعاعات تظهر خصائص موجية مشتركة (الانعكاس ، الانكسار ، التداخل ، الانعراج ، الاستقطاب).

أ). أكمل المهام لتحديد نوع الإشعاع وطبيعته الفيزيائية.

1. هل يصدر حرق الأخشاب موجات كهرومغناطيسية؟ لا تحترق؟ (تنبعث. احتراق - الأشعة تحت الحمراء والمرئية ، وعدم الاحتراق - الأشعة تحت الحمراء).

2. ما الذي يفسر اللون الأبيض للثلج ، ولون السخام الأسود ، ولون الأوراق الخضراء ، ولون الورق الأحمر؟ (الثلج يعكس كل الأمواج ، والسخام يمتص كل شيء ، والأوراق تعكس اللون الأخضر ، والورق الأحمر).

3. ما هو الدور الذي يلعبه الغلاف الجوي في الحياة على الأرض؟ (حماية للأشعة الفوق بنفسجية).

4. لماذا يحمي الزجاج الداكن عيون اللحام؟ (الزجاج لا ينقل الأشعة فوق البنفسجية ، ولكن الزجاج الداكن وإشعاع اللهب المرئي الساطع الذي يحدث أثناء اللحام).

5. عندما تمر الأقمار الصناعية أو سفن الفضاء عبر الطبقات المؤينة من الغلاف الجوي ، فإنها تصبح مصادر للأشعة السينية. لماذا؟ (في الغلاف الجوي ، تصطدم الإلكترونات سريعة الحركة بجدران الأجسام المتحركة ويتم إنتاج الأشعة السينية.)

6. ما هو إشعاع الميكروويف وأين يتم استخدامه؟ (إشعاع عالي التردد ، أفران ميكروويف).

ب). اختبار التحقق.

1. الأشعة تحت الحمراء لها طول موجي:

أ أقل من 4 * 10-7 م ب. أكثر من 7.6 * 10-7 م م. أقل من 10 -8 م

2 - الأشعة فوق البنفسجية:

A. يحدث أثناء التباطؤ الحاد للإلكترونات السريعة.

ب. تنبعث بشكل مكثف من أجسام مسخنة لدرجة حرارة عالية.

ب- تنبعث من أي جسم ساخن.

3. ما هو مدى الطول الموجي للإشعاع المرئي؟

أ 4 * 10-7- 7.5 * 10-7 م.ب 4 * 10-7- 7.5 * 10-7 سم ج 4 * 10-7- 7.5 * 10-7 ملم.

4. أعظم قدرة على التمرير لها:

أ. الإشعاع المرئي ب. الإشعاع فوق البنفسجي. ج. الأشعة السينية

5. يتم الحصول على صورة كائن في الظلام باستخدام:

أ. الأشعة فوق البنفسجية. الأشعة السينية.

B. الأشعة تحت الحمراء.

6. من اكتشف إشعاع بيتا لأول مرة؟

A. Roentgen B. Villar W. Herschel

7. ما مدى سرعة الأشعة تحت الحمراء السفر؟

أكثر من 3 * 108 م / ث ب. أقل من 3 * 10 8 م / ث ج. 3 * 108 م / ث

8. الأشعة السينية:

A. يحدث أثناء التباطؤ الحاد للإلكترونات السريعة

ب. تنبعث من جوامد مسخنة لدرجة حرارة عالية

ب- تنبعث من أي جسم ساخن

9. ما هو نوع الإشعاع المستخدم في الطب؟

الأشعة تحت الحمراء الأشعة فوق البنفسجية الأشعة المرئية الأشعة السينية

أ 1.2.4 ب 1.3 ج. كل الإشعاع

10. الزجاج العادي لا يسمح عمليا بالمرور:

أ. الإشعاع المرئي. الأشعة فوق البنفسجية. الإجابات الصحيحة للإشعاع تحت الأحمر: 1 (ب) ؛ 2 (ب) ؛ 3 (أ) ؛ 4 (ب) ؛ 5 (ب) ؛ 6 (ب) ؛ 7 (ب) ؛ 8 (أ) ؛ 9 (أ) ؛ 10 (ب).

مقياس الدرجات: 5 - 9-10 مهام ؛ 4-7-8 مهام ؛ 3 - 5-6 مهام.

رابعا. ملخص الدرس.

خامساً: الواجبات المنزلية: §80 ، 86.