Vlnová dĺžka alebo s ňou spojená frekvencia vlny charakterizuje nielen vlnenie, ale aj kvantové vlastnosti elektromagnetického poľa. V prvom prípade je teda elektromagnetická vlna opísaná klasickými zákonmi študovanými v tomto kurze.
Zvážte koncept spektra elektromagnetických vĺn. Spektrum elektromagnetických vĺn je frekvenčné pásmo elektromagnetických vĺn, ktoré existujú v prírode.
Spektrum elektromagnetického žiarenia v poradí rastúcej frekvencie je:
anténa
1) Nízkofrekvenčné vlny (λ>);
2) Rádiové vlny();
Atom
3) infračervené (m);
4) Vyžarovanie svetla ();
5) röntgenové žiarenie ();
Atómové jadrá
6) Gama žiarenie (λ).
Rôzne časti elektromagnetického spektra sa líšia v spôsobe, akým vyžarujú a prijímajú vlny patriace do tej či onej časti spektra. Z tohto dôvodu medzi rôzne stránky V elektromagnetickom spektre neexistujú žiadne ostré hranice, ale každý rozsah je určený svojimi vlastnými charakteristikami a prevahou vlastných zákonov, ktoré sú určené pomermi lineárnych mierok.
Rádiové vlny študuje klasická elektrodynamika. Infračervené svetlo a ultrafialové žiarenie študuje klasická optika aj kvantová fyzika. Röntgenové a gama žiarenie sa študuje v kvantovej a jadrovej fyzike.
Infra červená radiácia
Infračervené žiarenie je časť spektra slnečného žiarenia, ktorá priamo susedí s červenou časťou viditeľnej oblasti spektra a ktorá má schopnosť zohrievať väčšinu predmetov. Ľudské oko v tejto časti spektra nevidí, no my môžeme cítiť teplo. Ako viete, každý objekt, ktorého teplota presahuje (-273) stupňov Celzia, vyžaruje a spektrum jeho žiarenia je určené iba jeho teplotou a emisivitou. Infračervené žiarenie má dve dôležité vlastnosti: vlnová dĺžka (frekvencia) žiarenia a intenzita. Táto časť elektromagnetického spektra zahŕňa žiarenie s vlnovou dĺžkou od 1 milimetra do osemtisíc atómových priemerov (asi 800 nm).Infračervené lúče sú pre ľudské telo absolútne bezpečné, na rozdiel od röntgenového žiarenia, ultrafialového žiarenia alebo mikrovĺn. Niektoré živočíchy (napríklad zmije hrabavé) majú dokonca zmyslové orgány, ktoré im umožňujú lokalizovať teplokrvnú korisť infračerveným žiarením z jej tela.
Otvorenie
Infračervené žiarenie objavil v roku 1800 anglický vedec W. Herschel, ktorý zistil, že v spektre Slnka získaného hranolom za hranicou červeného svetla (t.j. v neviditeľnej časti spektra) teplota teplomera stúpa. (obr. 1). V 19. storočí bolo dokázané, že infračervené žiarenie sa riadi zákonmi optiky, a preto má rovnakú povahu ako viditeľné svetlo.Aplikácia
Infračervené lúče na liečbu chorôb sa používali už v staroveku, keď lekári používali pálenie uhlia, ohniská, rozpálené železo, piesok, soľ, hlinu atď. liečiť omrzliny, vredy, karbunky, modriny, modriny atď. Hippokrates opísal, ako sa používali na liečenie rán, vredov, prechladnutí atď. V roku 1894 Kellogg zaviedol do terapie elektrické žiarovky, po ktorých sa infračervené lúče úspešne aplikovali pri chorobách lymfatický systém, kĺby, hrudník(pleuréza), orgány brušná dutina(enteritída, kŕče atď.), pečeň a žlčník.V infračervenom spektre sa nachádza oblasť s vlnovými dĺžkami približne 7 až 14 mikrónov (tzv. dlhovlnná časť infračerveného rozsahu), ktorá má skutočne jedinečný blahodarný vplyv na ľudský organizmus. Táto časť infračerveného žiarenia zodpovedá žiareniu samotného ľudského tela s maximom pri vlnovej dĺžke asi 10 mikrónov. Preto akékoľvek vonkajšie žiarenie s takýmito vlnovými dĺžkami ho naše telo vníma ako „svojho.“ Najznámejším prírodným zdrojom infračervených lúčov na našej Zemi je Slnko a najznámejším umelým zdrojom dlhovlnných infračervených lúčov v Rusku sú ruské kachle a každý človek musel zažiť ich blahodarné účinky .
Infračervené diódy a fotodiódy sú široko používané v diaľkových ovládačoch, automatizačných systémoch, bezpečnostných systémoch atď mobilné telefóny atď. Infračervené lúče nerozptyľujú pozornosť človeka kvôli svojej neviditeľnosti.
Infračervené žiariče sa používajú v priemysle na sušenie lakovaných povrchov. Infračervená metóda sušenia má významné výhody oproti tradičnej, konvekčnej metóde. V prvom rade ide samozrejme o ekonomický efekt. Rýchlosť a energia vynaložená pri infračervenom sušení je nižšia ako pri tradičných metódach.
Infračervené detektory sú široko používané záchrannými službami, napríklad na detekciu živých ľudí pod troskami po zemetraseniach alebo iných prírodné katastrofy a človekom spôsobených katastrof.
pozitívne vedľajší účinok tak isto aj sterilizacia produkty na jedenie, čím sa zvyšuje odolnosť povrchov pokrytých farbami proti korózii.
Charakteristickým znakom použitia infračerveného žiarenia v potravinárskom priemysle je možnosť prieniku elektromagnetickej vlny do takých kapilárno-poréznych produktov, ako je obilie, obilniny, múka a pod., do hĺbky až 7 mm. Táto hodnota závisí od charakteru povrchu, štruktúry, vlastností materiálu a frekvenčnej odozvy žiarenia. Elektromagnetická vlna určitého frekvenčného rozsahu má nielen tepelný, ale aj biologický účinok na produkt, pomáha urýchliť biochemické premeny v biologických polyméroch (škrob, bielkoviny, lipidy)
Ultrafialové lúče
Ultrafialové lúče zahŕňajú elektromagnetické žiarenie s vlnovou dĺžkou od niekoľkých tisíc do niekoľkých atómových priemerov (400-10 nm). V tejto časti spektra začína žiarenie ovplyvňovať životnú činnosť živých organizmov. Mäkké ultrafialové lúče v slnečnom spektre (s vlnovými dĺžkami približujúcimi sa k viditeľnej časti spektra) napríklad spôsobujú opálenie v miernych dávkach a nadmerné popáleniny. Tvrdé (krátkovlnné) ultrafialové žiarenie je škodlivé pre biologické bunky, a preto sa používa v medicíne na sterilizáciu chirurgické nástroje A medicínske vybavenie zabíja všetky mikroorganizmy na ich povrchu.Všetok život na Zemi je chránený pred škodlivými účinkami tvrdého ultrafialového žiarenia ozónová vrstva zemskej atmosféry, ktorá pohlcuje väčšinu tvrdých ultrafialové lúče v spektre slnečného žiarenia. Nebyť tohto prirodzeného štítu, život na Zemi by sotva prišiel na zem z vôd oceánov. Napriek ochrannej ozónovej vrstve sa však časť tvrdých ultrafialových lúčov dostáva na zemský povrch a môže spôsobiť rakovinu kože, najmä u ľudí, ktorí sú prirodzene náchylní na bledosť a na slnku sa neopaľujú dobre.
História objavov
Krátko po objave infračerveného žiarenia začal nemecký fyzik Johann Wilhelm Ritter hľadať žiarenie na opačnom konci spektra s vlnovou dĺžkou kratšou ako Fialová. V roku 1801 zistil, že chlorid strieborný, ktorý sa rozkladá pôsobením svetla, sa rýchlejšie rozkladá pôsobením neviditeľného žiarenia mimo fialovej oblasti spektra. V tom čase sa mnohí vedci vrátane Rittera zhodli, že svetlo pozostáva z troch samostatných zložiek: oxidačnej alebo tepelnej (infračervenej) zložky, osvetľovacej zložky (viditeľné svetlo) a redukčnej (ultrafialovej) zložky. V tom čase sa ultrafialové žiarenie nazývalo aj „aktinické žiarenie“.Aplikácia
Energia ultrafialového kvanta je dostatočná na zničenie biologických molekúl, najmä DNA a proteínov. Toto je jedna z metód ničenia mikróbov.Spôsobuje spálenie pokožky a je nevyhnutný pre tvorbu vitamínu D. Ale nadmerné vystavovanie je spojené so vznikom rakoviny kože. UV žiarenie je škodlivé pre oči. Preto je na vode a najmä na snehu v horách bezpodmienečne nutné nosiť ochranné okuliare.
Na ochranu dokumentov pred falšovaním sú často vybavené UV štítkami, ktoré sú viditeľné iba v podmienkach UV žiarenia. Väčšina pasov, ale aj bankoviek rôznych krajín obsahuje bezpečnostné prvky v podobe farby alebo nití, ktoré žiaria v ultrafialovom svetle.
Mnohé minerály obsahujú látky, ktoré po osvetlení ultrafialovým žiarením začnú vyžarovať viditeľné svetlo. Každá nečistota žiari svojím vlastným spôsobom, čo umožňuje určiť zloženie daného minerálu podľa charakteru žiary.
röntgenového žiarenia
Röntgenové žiarenie je elektromagnetické vlnenie, ktorého fotónová energia leží na energetickej škále medzi ultrafialovým žiarením a gama žiarením, čo zodpovedá vlnovým dĺžkam od do m).Potvrdenie
Röntgenové žiarenie vzniká silným zrýchlením nabitých častíc (hlavne elektrónov) alebo vysokoenergetickými prechodmi v elektrónových obaloch atómov alebo molekúl. Oba efekty sa využívajú v röntgenových trubiciach, v ktorých sú elektróny vyžarované z horúcej katódy zrýchlené (nevyžarujú sa žiadne röntgenové lúče, pretože zrýchlenie je príliš nízke) a dopadnú na anódu, kde sa prudko spomalia (v tomto prípade vyžarujú sa röntgenové lúče: t.j. n. brzdné svetlo) a zároveň vyradiť elektróny z vnútorných elektrónových obalov atómov kovu, z ktorého je anóda vyrobená. Prázdne miesta v obaloch sú obsadené inými elektrónmi atómu. V tomto prípade sa vyžaruje röntgenové žiarenie s určitou energiou charakteristickou pre materiál anódy ( charakteristické žiarenie)V procese zrýchlenia-spomalenia ide iba 1% kinetickej energie elektrónu do röntgenového žiarenia, 99% energie sa premení na teplo.
Otvorenie
Objav röntgenových lúčov sa pripisuje Wilhelmovi Conradovi Roentgenovi. Ako prvý publikoval článok o röntgene, ktorý nazval röntgen (röntgen). Roentgenov článok s názvom „O novom type lúčov“ vyšiel 28. decembra 1895.Starostlivé skúmanie ukázalo Roentgenovi, že „čierny kartón, priehľadný ani pre viditeľné a ultrafialové lúče slnka, ani pre lúče elektrického oblúka, je preniknutý nejakým druhom činidla, ktoré spôsobuje silnú fluorescenciu“. Roentgen skúmal prenikavú silu tohto „agenta“, ktorý nazval skrátene „röntgenové lúče“, napr. rôzne látky. Zistil, že lúče voľne prechádzajú cez papier, drevo, ebonit, tenké vrstvy kovu, ale sú silne oneskorené olovom. 
Experiment Figure Crookesa s katódovým lúčom
Potom opisuje senzačný zážitok: "Ak držíte ruku medzi výbojkou a obrazovkou, môžete vidieť tmavé tiene kostí v slabom obryse tieňa samotnej ruky." Bolo to prvé Röntgenové vyšetrenieĽudské telo. Röntgen prijatý a prvý röntgenových lúčov ich priložením k vašej brožúre. Tieto zábery urobili obrovský dojem; objav ešte nebol dokončený a röntgenová diagnostika už začala svoju púť. „Moje laboratórium bolo zaplavené lekármi, ktorí privážali pacientov, ktorí mali podozrenie, že majú ihly v rôznych častiach tela,“ napísal anglický fyzik Schuster.
Už po prvých experimentoch Roentgen pevne stanovil, že röntgenové lúče sa líšia od katódových, nenesú náboj a nie sú vychyľované magnetickým poľom, ale sú excitované katódovými lúčmi. "... Röntgenové lúče nie sú totožné s katódovými lúčmi, ale sú nimi excitované v sklenených stenách výbojky," napísal Roentgen.
Obrázok Skúsenosti s prvou röntgenovou trubicou
Zistil tiež, že ich vzrušuje nielen sklo, ale aj kovy.
Spomínajúc Hertzovu-Lenardovu hypotézu, že katódové lúče „sú fenomén vyskytujúci sa v éteri“, Roentgen poukazuje na to, že „niečo podobné môžeme povedať o našich lúčoch“. Nepodarilo sa mu však odhaliť vlnové vlastnosti lúčov, „správajú sa inak ako doteraz známe ultrafialové, viditeľné, infračervené lúče“. Vo svojich chemických a luminiscenčných účinkoch sú podľa Roentgena podobné ultrafialovým lúčom. V prvej komunikácii vyjadril neskôr zanechaný návrh, že by mohlo ísť o pozdĺžne vlny v éteri.
Aplikácia
Pomocou röntgenových lúčov môžete „osvietiť“ Ľudské telo, v dôsledku čoho je možné získať obraz kostí a v moderných zariadeniach a vnútorné orgány.Detekcia chýb vo výrobkoch (koľajnice, zvary atď.) pomocou röntgenového žiarenia sa nazýva röntgenová detekcia chýb.
Používajú sa na technologickú kontrolu mikroelektronických výrobkov a umožňujú identifikovať hlavné typy chýb a zmien v konštrukcii elektronických súčiastok.
V materiálovej vede, kryštalografii, chémii a biochémii sa röntgenové žiarenie používa na objasnenie štruktúry látok na atómovej úrovni pomocou difrakčného rozptylu röntgenového žiarenia.
Na určenie je možné použiť röntgenové lúče chemické zloženie látok. Na letiskách sa aktívne používajú röntgenové televízne introskopy, ktoré umožňujú prezeranie obsahu ručná batožina a batožinu, aby ste na obrazovke monitora vizuálne rozpoznali nebezpečné predmety.
Röntgenová terapia - sekcia rádioterapiu pokrývajúci teóriu a prax terapeutické využitie. Röntgenová terapia sa vykonáva hlavne pri povrchovo umiestnených nádoroch a pri niektorých ďalších ochoreniach vrátane kožných.
Biologický vplyv
Röntgenové lúče sú ionizujúce. Ovplyvňuje tkanivá živých organizmov a môže spôsobiť chorobu z ožiarenia, popáleniny z ožiarenia a zhubné nádory. Z tohto dôvodu je potrebné pri práci s röntgenovým žiarením prijať ochranné opatrenia. Predpokladá sa, že poškodenie je priamo úmerné absorbovanej dávke žiarenia. Röntgenové žiarenie je mutagénny faktor.Záver:
Elektromagnetické žiarenie je zmena stavu elektromagnetického poľa (poruchy), ktoré sa môže šíriť v priestore.Pomocou kvantovej elektrodynamiky možno elektromagnetické žiarenie považovať nielen za elektromagnetické vlnenie, ale aj za prúd fotónov, teda častíc, ktoré sú elementárnou kvantovou excitáciou elektromagnetického poľa. Samotné vlny sú charakterizované takými vlastnosťami, ako je dĺžka (alebo frekvencia), polarizácia a amplitúda. Navyše, vlastnosti častíc sú tým silnejšie, čím je vlnová dĺžka kratšia. Tieto vlastnosti sú obzvlášť výrazné pri fenoméne fotoelektrického javu (vyrážanie elektrónov z povrchu kovu pôsobením svetla), ktorý objavil v roku 1887 G. Hertz.
Takýto dualizmus potvrdzuje Planckov vzorec ε = hν. Tento vzorec dáva do súvisu energiu fotónu, ktorá je kvantovou charakteristikou, a frekvenciu oscilácií, ktorá je vlnovou charakteristikou.
V závislosti od frekvenčného rozsahu sa rozlišuje niekoľko druhov elektromagnetického žiarenia. Hoci hranice medzi týmito typmi sú skôr ľubovoľné, pretože rýchlosť šírenia vĺn vo vákuu je rovnaká (rovná sa 299 792 458 m/s), preto je frekvencia kmitov nepriamo úmerná dĺžke elektromagnetickej vlny.
Typy elektromagnetického žiarenia sa líšia spôsobom, akým sa získavajú:
Napriek fyzikálnym rozdielom vo všetkých zdrojoch elektromagnetického žiarenia, či už ide o rádioaktívnu látku, žiarovku alebo televízny vysielač, je toto žiarenie excitované pohybom so zrýchlením. elektrické náboje. Existujú dva hlavné typy zdrojov . V „mikroskopických“ zdrojoch nabité častice preskakujú z jednej energetickej úrovne na druhú v rámci atómov alebo molekúl. Radiátory tohto typu vyžarujú gama, röntgenové, ultrafialové, viditeľné a infračervené žiarenie a v niektorých prípadoch aj žiarenie s vyššou vlnovou dĺžkou (príkladom tohto typu je čiara vo vodíkovom spektre zodpovedajúca vlnovej dĺžke 21 cm, ktorá hrá dôležitá úloha v rádioastronómii). Zdroje druhého typu možno zavolať makroskopické . V nich voľné elektróny vodičov vykonávajú synchrónne periodické kmity.
Existujú rôzne spôsoby registrácie:
Viditeľné svetlo je vnímané okom. Infračervené žiarenie je prevažne tepelné žiarenie. Registruje sa tepelnými metódami, čiastočne aj fotoelektrickými a fotografickými metódami. Ultrafialové žiarenie je chemicky a biologicky aktívne. Spôsobuje jav fotoelektrického javu, fluorescenciu a fosforescenciu (žiaru) množstva látok. Zaznamenáva sa fotografickými a fotoelektrickými metódami.
Tie isté médiá ich tiež absorbujú a odrážajú odlišne:
Žiarenia rôznych vlnových dĺžok sa navzájom značne líšia, pokiaľ ide o ich absorpciu hmotou. Krátkovlnné žiarenie (röntgenové a najmä g-lúče) je absorbované slabo. Látky, ktoré sú nepriehľadné pre optické vlnové dĺžky, sú pre tieto žiarenia transparentné. Od vlnovej dĺžky závisí aj koeficient odrazu elektromagnetických vĺn.
Majú rôzne účinky na biologické objekty pri rovnakej intenzite žiarenia:
Účinky rôznych druhov žiarenia na ľudský organizmus sú rôzne: gama a röntgenové žiarenie ním preniká a spôsobuje poškodenie tkaniva, viditeľné svetlo spôsobuje zrakový vnem v oku, infračervené žiarenie, dopadá na ľudské telo, zahrieva ho, a rádiové vlny a nízkofrekvenčné elektromagnetické oscilácie Ľudské telo a nie sú vôbec cítiť. Napriek týmto zjavným rozdielom sú všetky tieto typy žiarenia v podstate odlišnými aspektmi toho istého javu.
Stupnica elektromagnetického žiarenia podmienečne zahŕňa sedem rozsahov:
1. Nízkofrekvenčné oscilácie
2. Rádiové vlny
3. Infračervené
4. Viditeľné žiarenie
5. Ultrafialové žiarenie
6. Röntgenové lúče
7. Gama lúče
Medzi jednotlivými žiareniami nie je zásadný rozdiel. Všetky z nich sú elektromagnetické vlny generované nabitými časticami. Elektromagnetické vlny sa v konečnom dôsledku detegujú pôsobením na nabité častice. Vo vákuu sa žiarenie akejkoľvek vlnovej dĺžky šíri rýchlosťou 300 000 km/s. Hranice medzi jednotlivými oblasťami radiačnej stupnice sú veľmi ľubovoľné.
Žiarenia rôznych vlnových dĺžok sa od seba líšia spôsobom výroby (žiarenie z antény, tepelné žiarenie, žiarenie pri spomaľovaní rýchlych elektrónov a pod.) a spôsobmi registrácie.
Všetky uvedené typy elektromagnetického žiarenia sú generované aj vesmírnymi telesami a sú úspešne študované pomocou rakiet, umelých satelitov Zeme a vesmírne lode. V prvom rade sa to týka röntgenového a g-žiarenia, ktoré je silne absorbované atmosférou.
Keď sa vlnová dĺžka znižuje, kvantitatívne rozdiely vo vlnových dĺžkach vedú k významným kvalitatívnym rozdielom.
Žiarenia rôznych vlnových dĺžok sa navzájom značne líšia, pokiaľ ide o ich absorpciu hmotou. Krátkovlnné žiarenie (röntgenové a najmä g-lúče) je absorbované slabo. Látky, ktoré sú nepriehľadné pre optické vlnové dĺžky, sú pre tieto žiarenia transparentné. Od vlnovej dĺžky závisí aj koeficient odrazu elektromagnetických vĺn. Ale hlavný rozdiel medzi dlhovlnným a krátkovlnným žiarením je ten, že krátkovlnné žiarenie odhaľuje vlastnosti častíc.
Infra červená radiácia
Infračervené žiarenie - elektromagnetické žiarenie zaberajúce spektrálnu oblasť medzi červeným koncom viditeľného svetla (s vlnovou dĺžkou λ = 0,74 mikrónov) a mikrovlnným žiarením (λ ~ 1-2 mm). Ide o neviditeľné žiarenie s výrazným tepelným efektom.
Infračervené žiarenie objavil v roku 1800 anglický vedec W. Herschel.
Teraz je celý rozsah infračerveného žiarenia rozdelený do troch zložiek:
krátkovlnná oblasť: A = 0,74-2,5 um;
strednovlnná oblasť: λ = 2,5-50 um;
dlhovlnná oblasť: A = 50-2000 um;
Aplikácia
IR (infračervené) diódy a fotodiódy sú široko používané v diaľkových ovládačoch, automatizačných systémoch, bezpečnostných systémoch atď. Nerozptyľujú pozornosť človeka vďaka svojej neviditeľnosti. Infračervené žiariče sa používajú v priemysle na sušenie lakovaných povrchov.
Pozitívnym sprievodným javom je aj sterilizácia potravinárskych výrobkov, zvýšenie odolnosti povrchov pokrytých farbami proti korózii. Nevýhodou je podstatne väčšia nerovnomernosť ohrevu, ktorá je v rade technologických procesov úplne neprípustná.
Elektromagnetická vlna určitého frekvenčného rozsahu pôsobí na produkt nielen tepelne, ale aj biologicky a prispieva k urýchleniu biochemických premien v biologických polyméroch.
Okrem toho sa infračervené žiarenie široko používa na vykurovanie miestností a vonkajších priestorov.
V prístrojoch nočného videnia: ďalekohľady, okuliare, mieridlá pre ručné zbrane, nočné foto a videokamery. Tu sa infračervený obraz objektu, pre oko neviditeľný, premení na viditeľný.
Termokamery sa využívajú v stavebníctve pri posudzovaní tepelnoizolačných vlastností konštrukcií. S ich pomocou môžete určiť oblasti najväčších tepelných strát v dome vo výstavbe a vyvodiť záver o kvalite aplikovaného stavebné materiály a ohrievače.
Silné infračervené žiarenie v oblastiach s vysokou teplotou môže byť nebezpečné pre oči. Najnebezpečnejšie je, keď žiarenie nie je sprevádzané viditeľným svetlom. Na takýchto miestach je potrebné nosiť špeciálne ochranné okuliare na oči.
Ultrafialové žiarenie
Ultrafialové žiarenie (ultrafialové, UV, UV) - elektromagnetické žiarenie, zaberajúce rozsah medzi fialovým koncom viditeľného žiarenia a röntgenovým žiarením (380 - 10 nm, 7,9 × 1014 - 3 × 1016 Hz). Rozsah je podmienečne rozdelený na blízke (380 - 200 nm) a vzdialené alebo vákuové (200 - 10 nm) ultrafialové žiarenie, ktoré sa tak nazýva, pretože je intenzívne absorbované atmosférou a je študované iba vákuovými zariadeniami. Toto neviditeľné žiarenie má vysokú biologickú a chemickú aktivitu.
S pojmom ultrafialové lúče sa prvýkrát stretol indický filozof z 13. storočia. Atmosféra oblasti, ktorú opísal, obsahovala fialové lúče, ktoré nie je možné vidieť normálnym okom.
V roku 1801 fyzik Johann Wilhelm Ritter zistil, že chlorid strieborný, ktorý sa rozkladá pôsobením svetla, sa rozkladá rýchlejšie pôsobením neviditeľného žiarenia mimo fialovej oblasti spektra.
UV zdroje
prírodné pramene
Hlavným zdrojom ultrafialového žiarenia na Zemi je Slnko.
umelé zdroje
UV DU typu "Umelé solárium", ktoré využívajú UV LL, spôsobujúce pomerne rýchlu tvorbu opálenia.
Ultrafialové lampy sa používajú na sterilizáciu (dezinfekciu) vody, vzduchu a rôznych povrchov vo všetkých sférach ľudskej činnosti.
Germicídne UV žiarenie pri týchto vlnových dĺžkach spôsobuje dimerizáciu tymínu v molekulách DNA. Hromadenie takýchto zmien v DNA mikroorganizmov vedie k spomaleniu ich reprodukcie a zániku.
Ultrafialové ošetrenie vody, vzduchu a povrchov nemá predĺžený účinok.
Biologický vplyv
Ničí sietnicu oka, spôsobuje popáleniny kože a rakovinu kože.
Užitočné vlastnosti UV žiarenie
Dostať sa na pokožku spôsobuje tvorbu ochranného pigmentu – spálenie od slnka.
Podporuje tvorbu vitamínov skupiny D
Spôsobuje smrť patogénnych baktérií
Aplikácia UV žiarenia
Použitie neviditeľných UV atramentov na ochranu bankových kariet a bankoviek pred falšovaním. Na mapu sú aplikované obrázky, dizajnové prvky, ktoré sú na bežnom svetle neviditeľné, alebo aby celá mapa žiarila v UV lúčoch.
Dĺžky elektromagnetických vĺn, ktoré môžu zariadenia zaregistrovať, sú vo veľmi širokom rozsahu. Všetky tieto vlny majú spoločné vlastnosti: absorpcia, odraz, interferencia, difrakcia, disperzia. Tieto vlastnosti sa však môžu prejaviť rôznymi spôsobmi. Zdroje vĺn a prijímače sú rôzne.
rádiové vlny
ν \u003d 10 5 - 10 11 Hz, λ \u003d 10 -3 -10 3 m.
Získané pomocou oscilačných obvodov a makroskopických vibrátorov. Vlastnosti. Rádiové vlny rôznych frekvencií a s rôznymi vlnovými dĺžkami sú absorbované a odrážané médiami rôznymi spôsobmi. Aplikácia Rádiokomunikácia, televízia, radar. V prírode sú rádiové vlny vyžarované rôznymi mimozemskými zdrojmi (galaktické jadrá, kvazary).
Infračervené žiarenie (tepelné)
ν = 3-1011-4. 10 14 Hz, λ =8. 10-7-2. 10-3 m.
Vyžarované atómami a molekulami hmoty.
Infračervené žiarenie vyžarujú všetky telesá pri akejkoľvek teplote.
Osoba vyžaruje elektromagnetické vlny λ≈9. 10-6 m.
Vlastnosti
- Prechádza cez niektoré nepriehľadné telesá, ako aj cez dážď, opar, sneh.
- Vytvára chemický efekt na fotografických platniach.
- Absorbovaný látkou, ohrieva ju.
- Spôsobuje vnútorný fotoelektrický efekt v germániu.
- Neviditeľný.
Zaregistrujte sa tepelnými metódami, fotoelektrickými a fotografickými.
Aplikácia. Získajte obrázky objektov v tme, prístroje na nočné videnie (nočné ďalekohľady), hmlu. Používajú sa vo forenznej vede, vo fyzioterapii, v priemysle na sušenie lakovaných výrobkov, stien budov, dreva, ovocia.
Časť elektromagnetického žiarenia vnímaná okom (od červenej po fialovú):
Vlastnosti.IN ovplyvňuje oko.
(menej ako fialové svetlo)
Zdroje: výbojky s kremennými trubicami (kremenné lampy).
Vyžarované všetkými pevnými látkami s T > 1000 °C, ako aj svietivými ortuťovými parami.
Vlastnosti. Vysoká chemická aktivita (rozklad chloridu strieborného, žiara kryštálov sulfidu zinočnatého), neviditeľná, vysoká penetračná sila, zabíja mikroorganizmy, v malých dávkach priaznivo pôsobí na ľudský organizmus (spálenie), ale vo veľkých dávkach má negatívny biologický účinok účinok: zmeny vo vývoji buniek a látkovej výmene látky pôsobiace na oči.
röntgenové lúče
Vyžarujú sa pri veľkom zrýchlení elektrónov, napríklad pri ich spomalení v kovoch. Získané pomocou röntgenovej trubice: elektróny vo vákuovej trubici (p = 10 -3 -10 -5 Pa) sú urýchľované elektrickým poľom pri vysokom napätí, dosahujúc anódu a pri náraze sú prudko spomalené. Pri brzdení sa elektróny pohybujú so zrýchlením a vyžarujú elektromagnetické vlny s krátkou dĺžkou (od 100 do 0,01 nm). Vlastnosti Interferencia, röntgenová difrakcia na kryštálovej mriežke, veľká penetračná sila. Vystavenie vysokým dávkam spôsobuje choroba z ožiarenia. Aplikácia. V medicíne (diagnostika chorôb vnútorných orgánov), v priemysle (kontrola vnútornej štruktúry rôznych výrobkov, zvarov).
γ žiarenie
Zdroje: atómové jadro(jadrové reakcie). Vlastnosti. Má obrovskú prenikavú silu, má silný biologický účinok. Aplikácia. V medicíne, vo výrobe γ - detekcia kazov). Aplikácia. V medicíne, v priemysle.
Spoločnou vlastnosťou elektromagnetických vĺn je tiež to, že všetky žiarenia majú kvantové aj vlnové vlastnosti. Kvantové a vlnové vlastnosti sa v tomto prípade nevylučujú, ale dopĺňajú. Vlnové vlastnosti sú výraznejšie pri nízkych frekvenciách a menej výrazné pri vysokých frekvenciách. Naopak, kvantové vlastnosti sú výraznejšie pri vysokých frekvenciách a menej výrazné pri nízkych frekvenciách. Čím je vlnová dĺžka kratšia, tým sú kvantové vlastnosti výraznejšie a čím dlhšia vlnová dĺžka, tým výraznejšie sú vlastnosti vlny.
Chemiluminiscencia Pri niektorých chemických reakciách, pri ktorých sa uvoľňuje energia, sa časť tejto energie priamo minie na emisiu svetla, zatiaľ čo zdroj svetla zostáva studený. Svetluška Kus dreva prepichnutý svetelným mycéliom Ryba, ktorá žije vo veľkých hĺbkach
Elektromagnetické žiarenie Rádiové žiarenie Rádiové žiarenie Infračervené žiarenie Infračervené žiarenie Viditeľné žiarenie Ultrafialové žiarenie Ultrafialové žiarenie Röntgenové žiarenie Röntgenové žiarenie Gama žiarenie Gama žiarenie
Škála elektromagnetického žiarenia Škála elektromagnetických vĺn siaha od dlhých rádiových vĺn až po gama lúče. Elektromagnetické vlny rôznych dĺžok sú podmienene rozdelené do rozsahov podľa rôzne znaky(spôsob získania, spôsob registrácie, charakter interakcie s látkou).
Všetky druhy žiarenia majú v podstate rovnakú fyzikálnu povahu Louis de Broglie Samostatná práca na vyplnenie tabuľky Druhy žiarenia Rozsah vlnových dĺžok Zdroj Vlastnosti Aplikácia Rádiové žiarenie Infračervené žiarenie Viditeľné žiarenie Ultrafialové žiarenie Röntgenové žiarenie - žiarenie
Typy žiarenia Rozsah vlnových dĺžok Zdroj Vlastnosti Použitie Rádiové vlny 10 km (310^4 - 310^12 Hz) Tranzistorové obvody Odraz, Refrakcia Difrakcia Polarizácia Komunikácia a navigácia Infračervené žiarenie 0,1 m - 770 nm (310^12 - 4 10^14 Hz ) Elektrický krb Odraz, Refrakcia Difrakcia Polarizácia Varenie Ohrev, sušenie, Tepelné fotokopírovanie Viditeľné svetlo 770 - 380 nm (410^ 14 - 810 ^14 Hz) Žiarovka, Blesk, Odraz plameňa, Refrakcia Difrakcia Polarizácia Pozorovanie viditeľný svet, Hlavne odrazom Ultrafialové žiarenie 380 - 5 nm (810^ 14 - 610 ^16 Hz) Výbojka, uhlíkový oblúk Fotochemická liečba kožných chorôb, ničenie baktérií, strážne zariadenia Röntgenové žiarenie 5 nm - 10^ -2 nm (610 ^ 16 – 310^19 Hz) Röntgenová trubica Penetrácia Difrakcia Röntgen, rádiológia, detekcia falzifikátov - 510^^-15 m žiarenie Cyklotrón kobalt - 60 Splodený vesmírnymi objektmi Sterilizácia, medicína, liečba rakoviny Skontrolujte odpovede
Téma: „Druhy žiarenia. Zdroje svetla. Stupnica elektromagnetických vĺn.
Účel: stanoviť spoločné vlastnosti a rozdiely na tému "Elektromagnetické žiarenie"; porovnať rôzne druhy žiarenia.
Vybavenie: prezentácia "Stupnica elektromagnetických vĺn".
Počas vyučovania.
I. Organizačný moment.
II. Aktualizácia znalostí.
Frontálny rozhovor.
Aká vlna je svetlo? čo je súdržnosť? Aké vlny sa nazývajú koherentné? Čo sa nazýva vlnové rušenie a za akých podmienok k tomuto javu dochádza? Aký je rozdiel v ceste? Optický cestovný rozdiel? Ako sa píšu podmienky pre vznik interferenčných maxím a miním? Použitie rušenia v technológii. Aká je difrakcia svetla? Formulovať Huygensov princíp; Huygensov-Fresnelov princíp. Pomenujte difrakčné obrazce z rôznych prekážok. Čo je to difrakčná mriežka? Kde sa používa difrakčná mriežka? Čo je polarizácia svetla? Na čo slúžia polaroidy?
III. Učenie sa nového materiálu.
Vesmír je oceánom elektromagnetického žiarenia. Ľudia v ňom väčšinou žijú a nevnímajú vlny prenikajúce do okolitého priestoru. Zohrievaním pri krbe alebo zapálením sviečky človek núti zdroj týchto vĺn pracovať, bez toho, aby premýšľal o ich vlastnostiach. Vedomosti sú však sila: po objavení podstaty elektromagnetického žiarenia si ľudstvo počas 20. storočia osvojilo a nasadilo jeho najrozmanitejšie druhy.
Vieme, že dĺžka elektromagnetických vĺn je veľmi rozdielna. Svetlo je nepodstatná súčasť široký rozsah elektromagnetické vlny. Pri štúdiu tejto malej časti spektra boli objavené ďalšie žiarenia s neobvyklými vlastnosťami. Je zvykom rozlišovať nízkofrekvenčné žiarenie, rádiové žiarenie, infračervené lúče, viditeľné svetlo, ultrafialové lúče, röntgenové lúče a z-žiarenie.
V skutočnosti už viac ako sto rokov začiatkom XIX storočia pokračovalo objavovanie ďalších a ďalších nových vĺn. Jednotu vĺn dokázala Maxwellova teória. Pred ním sa mnohé vlny považovali za javy inej povahy. Zoberme si škálu elektromagnetických vĺn, ktorá je rozdelená do rozsahov podľa frekvencie, ale aj podľa spôsobu žiarenia. Medzi jednotlivými rozsahmi elektromagnetických vĺn neexistujú prísne hranice. Na hraniciach rozsahov je typ vlny nastavený podľa spôsobu jej vyžarovania, t.j. elektromagnetickej vlne z rovnakej frekvencie možno v tom či onom prípade pripísať iný druh vlny. Napríklad žiarenie s vlnovou dĺžkou 100 mikrónov možno označiť ako rádiové vlny alebo infračervené vlny. Výnimkou je viditeľné svetlo.
Druhy žiarenia.
typ žiarenia | vlnová dĺžka, frekvencia | zdrojov | vlastnosti | aplikácie | rýchlosť šírenia vo vákuu |
nízka frekvencia | 0 až 2104 Hz od 1,5 104 do ∞ m. | alternátory. | Odraz, absorpcia, lom. | Používajú sa pri tavení a kalení kovov. | |
rádiové vlny | striedavý prúd. rádiofrekvenčný generátor, hviezdy vrátane Slnka, galaxie a metagalaxie. |
rušenie, difrakcia. | Na prenos informácií na rôzne vzdialenosti. Prenáša sa reč, hudba (vysielanie), telegrafné signály (rádiová komunikácia), obrazy rôznych predmetov (radar). | ||
infračervené | 3*1011- 3,85*1014 Hz. 780 nm - 1 mm. | Žiarenie molekúl a atómov pod tepelnými a elektrickými vplyvmi. Výkonný zdroj infračerveného žiarenia - Slnko | odraz, absorpcia, lom, rušenie, difrakcia. | ||
3,85 1014 - 7,89 1014 Hz | Valenčné elektróny v atómoch a molekulách, ktoré menia svoju polohu v priestore, ako aj bezplatné poplatky pohybujúce sa rýchlo. | odraz, absorpcia, lom, rušenie, difrakcia. | Absorpcia oxidu uhličitého rastlinami ako výsledok procesu fotosyntézy a uvoľňovanie kyslíka prispieva k zachovaniu biologického života na Zemi. Viditeľné žiarenie sa používa aj na osvetlenie rôznych predmetov. | ||
ultrafialové | 0,2 um až 0,38 um 8*1014-3*1016Hz | valenčné elektróny atómov a molekúl, tiež zrýchlené pohybujúce sa voľné náboje. Výbojky s kremennými trubicami (kremenné výbojky).Tuhé látky s T> 1000 °C, ako aj svetelná ortuťová para. Vysokoteplotná plazma. | Vysoká chemická aktivita (rozklad chloridu strieborného, žiara kryštálov sulfidu zinočnatého), neviditeľná, vysoká penetračná sila, zabíja mikroorganizmy, v malých dávkach priaznivo pôsobí na ľudský organizmus (spálenie), ale vo veľkých dávkach má negatívny biologický účinok účinok: zmeny vo vývoji buniek a látkovej výmene látky pôsobiace na oči. | Liek. Lumines centové lampy. Kriminalistika (podľa objaviť falzifikáty Dokumenty). História umenia (s ultrafialové lúče môže byť najdený v obrázkoch nie okom viditeľný stopy po obnove) | |
röntgen | 10-12- 10-8 m (frekvencia 3*1016-3-1020 Hz | Niektorí rádioaktívne izotopy, synchrotrónové elektrónové akumulátory. Prirodzenými zdrojmi röntgenového žiarenia sú Slnko a iné vesmírne objekty | Vysoká penetračná sila. odraz, absorpcia, lom, rušenie, difrakcia. | Röntgenová štruktúra - analýza, medicína, kriminológia, dejiny umenia. | |
Gama žiarenie | Jadrové procesy. | odraz, absorpcia, lom, rušenie, difrakcia. | Pri štúdiu jadrových procesov, pri zisťovaní chýb. |
Podobnosti a rozdiely.
Všeobecné vlastnosti a charakteristiky elektromagnetických vĺn.
Vlastnosti | Charakteristika |
Distribúcia v priestore v čase | Rýchlosť elektromagnetických vĺn vo vákuu je konštantná a rovná sa približne 300 000 km/s |
Všetky vlny sú absorbované hmotou | Rôzne absorpčné koeficienty |
Všetky vlny na rozhraní medzi dvoma médiami sa čiastočne odrážajú, čiastočne lámu. | Zákony odrazu a lomu. Koeficienty odrazu pre rôzne prostredia a rôzne vlny. |
Všetko elektromagnetické žiarenie vykazuje vlastnosti vĺn: sčítavajú sa, obchádzajú prekážky. V tej istej oblasti priestoru môže súčasne existovať niekoľko vĺn | Princíp superpozície. Pri koherentných zdrojoch pravidlá určovania maxím. Huygensov-Fresnelov princíp. Vlny medzi sebou neinteragujú |
Komplexné elektromagnetické vlny sa pri interakcii s hmotou rozkladajú na spektrum – disperziu. | Závislosť indexu lomu prostredia od frekvencie vlny. Rýchlosť vĺn v hmote závisí od indexu lomu média v = c/n |
Vlny rôznej intenzity | Hustota toku žiarenia |
Keď sa vlnová dĺžka znižuje, kvantitatívne rozdiely vo vlnových dĺžkach vedú k významným kvalitatívnym rozdielom. Žiarenia rôznych vlnových dĺžok sa navzájom značne líšia, pokiaľ ide o ich absorpciu hmotou. Krátkovlnné žiarenie je absorbované slabo. Látky, ktoré sú nepriehľadné pre optické vlnové dĺžky, sú pre tieto žiarenia transparentné. Od vlnovej dĺžky závisí aj koeficient odrazu elektromagnetických vĺn. Ale hlavný rozdiel medzi dlhovlnným a krátkovlnným žiarením je ten, že krátkovlnné žiarenie odhaľuje vlastnosti častíc.
1 Nízkofrekvenčné žiarenie
Nízkofrekvenčné žiarenie sa vyskytuje vo frekvenčnom rozsahu od 0 do 2104 Hz. Toto žiarenie zodpovedá vlnovej dĺžke od 1,5 104 do ∞ m. Žiarenie takýchto relatívne nízkych frekvencií možno zanedbať. Zdrojom nízkofrekvenčného žiarenia sú alternátory. Používajú sa pri tavení a kalení kovov.
2 Rádiové vlny
Rádiové vlny zaberajú frekvenčný rozsah 2 * 104-109 Hz. Zodpovedajú vlnovej dĺžke 0,3-1,5 * 104 m Zdrojom rádiových vĺn, ako aj nízkofrekvenčného žiarenia je striedavý prúd. Zdrojom je tiež rádiofrekvenčný generátor, hviezdy vrátane Slnka, galaxie a metagalaxie. Indikátory sú Hertzov vibrátor, oscilačný obvod.
Vysoká frekvencia rádiových vĺn v porovnaní s nízkofrekvenčným žiarením vedie k citeľnému vyžarovaniu rádiových vĺn do priestoru. To umožňuje ich použitie na prenos informácií na rôzne vzdialenosti. Prenáša sa reč, hudba (vysielanie), telegrafné signály (rádiová komunikácia), obrazy rôznych predmetov (radar). Rádiové vlny sa používajú na štúdium štruktúry hmoty a vlastností prostredia, v ktorom sa šíria. Štúdium rádiovej emisie z vesmírnych objektov je predmetom rádioastronómie. V rádiometeorológii sa procesy študujú podľa charakteristík prijímaných vĺn.
3 infračervené (IR)
Infračervené žiarenie zaberá frekvenčný rozsah 3 * 1011 - 3,85 * 1014 Hz. Zodpovedajú vlnovej dĺžke 780nm -1mm. Infračervené žiarenie objavil v roku 1800 astronóm William Hershl. Pri skúmaní nárastu teploty teplomera vyhrievaného viditeľným svetlom Herschel zistil najväčšie zahrievanie teplomera mimo oblasti viditeľného svetla (za červenou oblasťou). Neviditeľné žiarenie sa vzhľadom na jeho miesto v spektre nazývalo infračervené. Zdrojom infračerveného žiarenia je žiarenie molekúl a atómov pod tepelnými a elektrickými vplyvmi. Silným zdrojom infračerveného žiarenia je Slnko, asi 50 % jeho žiarenia leží v infračervenej oblasti. Infračervené žiarenie predstavuje významný podiel (70 až 80 %) energie žiarenia žiaroviek s volfrámovým vláknom. Infračervené žiarenie je vyžarované elektrickým oblúkom a rôznymi plynovými výbojkami. Žiarenie niektorých laserov leží v infračervenej oblasti spektra. Indikátory infračerveného žiarenia sú foto a termistory, špeciálne fotoemulzie. Infračervené žiarenie sa používa na sušenie dreva, potravinárskych výrobkov a rôznych náterov farieb a lakov (infračervené vykurovanie), na signalizáciu v prípade zlej viditeľnosti, umožňuje použitie optických zariadení, ktoré umožňujú vidieť v tme, ako aj s diaľkovým ovládaním. ovládanie. Infračervené lúče sa používajú na nasmerovanie projektilov a rakiet na cieľ, na odhalenie maskovaného nepriateľa. Tieto lúče umožňujú určiť rozdiel teplôt jednotlivých častí povrchu planét, štruktúrne vlastnosti molekúl látky (spektrálna analýza). Infračervená fotografia sa využíva v biológii pri štúdiu chorôb rastlín, v medicíne pri diagnostike kože a cievne ochorenia, v kriminalistike pri odhaľovaní falzifikátov. Pri kontakte s osobou spôsobuje zvýšenie teploty ľudského tela.
Viditeľné žiarenie (svetlo)
Viditeľné žiarenie je jediným rozsahom elektromagnetických vĺn vnímaných ľudským okom. Svetelné vlny zaberajú pomerne úzky rozsah: 380-780 nm (ν = 3,85 1014-7,89 1014 Hz). Zdrojom viditeľného žiarenia sú valenčné elektróny v atómoch a molekulách, ktoré menia svoju polohu v priestore, ako aj voľné náboje pohybujúce sa zrýchlenou rýchlosťou. Táto časť spektra dáva človeku maximum informácií o svete okolo neho. Svojimi fyzikálne vlastnosti je to podobné ako v iných rozsahoch spektra, ibaže malá časť spektrum elektromagnetických vĺn. Žiarenie s rôznou vlnovou dĺžkou (frekvenciou) vo viditeľnom rozsahu žiarenia má inú fyziologický vplyv na sietnici ľudského oka, čo spôsobuje psychologický pocit svetla. Farba nie je vlastnosťou samotnej elektromagnetickej svetelnej vlny, ale prejavom elektrochemického pôsobenia ľudského fyziologického systému: očí, nervov, mozgu. Existuje približne sedem základných farieb, ktoré ľudské oko rozlišuje vo viditeľnom rozsahu (vo vzostupnom poradí frekvencie žiarenia): červená, oranžová, žltá, zelená, modrá, indigová, fialová. Zapamätanie si postupnosti základných farieb spektra uľahčuje fráza, ktorej každé slovo začína prvým písmenom názvu základnej farby: „Každý lovec chce vedieť, kde sedí bažant“. Viditeľné žiarenie môže ovplyvňovať priebeh chemických reakcií v rastlinách (fotosyntéza) a v živočíšnych a ľudských organizmoch. Viditeľné žiarenie vyžarujú jednotlivé druhy hmyzu (svetlušky) a niektoré hlbokomorské ryby v dôsledku chemických reakcií v tele. Absorpcia oxidu uhličitého rastlinami v dôsledku procesu fotosyntézy, uvoľňovania kyslíka, prispieva k zachovaniu biologického života na Zemi. Viditeľné žiarenie sa používa aj na osvetlenie rôznych predmetov.
Svetlo je zdrojom života na Zemi a zároveň zdrojom našich predstáv o svete okolo nás.
5. Ultrafialové žiarenie
Ultrafialové žiarenie, okom neviditeľné elektromagnetické žiarenie, ktoré zaberá spektrálnu oblasť medzi viditeľným a röntgenovým žiarením v rámci vlnových dĺžok 10 - 380 nm (ν = 8 * 1014-3 * 1016 Hz). Ultrafialové žiarenie objavil v roku 1801 nemecký vedec Johann Ritter. Štúdiom sčernania chloridu strieborného pri pôsobení viditeľného svetla Ritter zistil, že striebro sčernie ešte efektívnejšie v oblasti za fialovým koncom spektra, kde nie je viditeľné žiadne žiarenie. Neviditeľné žiarenie, ktoré spôsobilo toto sčernenie, sa nazývalo ultrafialové. Zdrojom ultrafialového žiarenia sú valenčné elektróny atómov a molekúl, ako aj zrýchlené pohybujúce sa voľné náboje. Žiarenie zahriate na teploty - 3000 K pevné látky obsahuje významný podiel spojitého spektra ultrafialového žiarenia, ktorého intenzita sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou. Výkonnejším zdrojom ultrafialového žiarenia je akákoľvek vysokoteplotná plazma. Na rôzne aplikácie ultrafialového žiarenia sa používajú ortuťové, xenónové a iné plynové výbojky. Prírodné zdroje ultrafialového žiarenia - Slnko, hviezdy, hmloviny a iné vesmírne objekty. Dosahuje však len dlhovlnnú časť ich žiarenia (λ>290 nm). zemského povrchu. Na registráciu ultrafialového žiarenia pri λ = 230 nm sa používajú bežné fotografické materiály, v oblasti kratších vlnových dĺžok sú naň citlivé špeciálne nízkoželatínové fotografické vrstvy. Používajú sa fotoelektrické prijímače, ktoré využívajú schopnosť ultrafialového žiarenia spôsobiť ionizáciu a fotoelektrický efekt: fotodiódy, ionizačné komory, fotónové čítače, fotonásobiče.
V malých dávkach pôsobí ultrafialové žiarenie na človeka blahodarne, hojivo, aktivuje syntézu vitamínu D v tele a spôsobuje aj úpal. Veľká dávka ultrafialového žiarenia môže spôsobiť popáleniny kože a rakovinové bujnenie (80% liečiteľné). Navyše nadmerné ultrafialové žiarenie oslabuje imunitný systém organizmu, čo prispieva k rozvoju niektorých chorôb. Ultrafialové žiarenie má tiež baktericídny účinok: Pôsobením tohto žiarenia umierajú patogénne baktérie.
Ultrafialové žiarenie sa používa vo fluorescenčných lampách, v súdnictve (z obrázkov sa zisťuje falšovanie dokumentov), v dejinách umenia (pomocou ultrafialových lúčov možno na maľbách odhaliť okom neviditeľné stopy reštaurovania). Prakticky žiadne UV žiarenie okenné sklo, keďže je absorbovaný oxidom železa, ktorý je súčasťou skla. Z tohto dôvodu sa ani počas horúceho slnečného dňa nemôžete opaľovať v miestnosti s zatvorené okno. Ľudské oko nevidí ultrafialové žiarenie, pretože rohovka oka a očná šošovka ultrafialové žiarenie absorbujú. Niektoré zvieratá môžu vidieť ultrafialové žiarenie. Napríklad holubica je vedená Slnkom aj v zamračenom počasí.
6. Röntgenové lúče
Röntgenové žiarenie je elektromagnetické ionizujúce žiarenie, ktoré zaberá spektrálnu oblasť medzi gama a ultrafialovým žiarením v rámci vlnových dĺžok od 10-12-10-8 m (frekvencia 3 * 1016-3-1020 Hz). Röntgenové žiarenie objavil v roku 1895 nemecký fyzik. Najbežnejším zdrojom röntgenového žiarenia je röntgenová trubica, v ktorej elektróny urýchlené elektrickým poľom bombardujú kovovú anódu. Röntgenové lúče možno získať bombardovaním cieľa vysokoenergetickými iónmi. Určité rádioaktívne izotopy a synchrotróny na uchovávanie elektrónov môžu tiež slúžiť ako zdroje röntgenového žiarenia. Prirodzenými zdrojmi röntgenového žiarenia sú Slnko a iné vesmírne objekty
Obrazy objektov v röntgenových lúčoch sa získavajú na špeciálnom röntgenovom filme. Röntgenové žiarenie je možné zaznamenávať pomocou ionizačnej komory, scintilačného čítača, sekundárnych elektrónových alebo kanálových elektrónových multiplikátorov, mikrokanálových platní. Vďaka svojej vysokej penetračnej sile sa röntgenové lúče používajú v röntgenovej difrakčnej analýze (štúdium štruktúry kryštálovej mriežky), pri štúdiu štruktúry molekúl, detekcii defektov vo vzorkách, v medicíne (X -lúče, fluorografia, liečba rakoviny), v detekcii chýb (detekcia defektov odliatkov, koľajníc), v dejinách umenia (nález starých malieb skrytých pod vrstvou neskorej maľby), v astronómii (pri štúdiu röntgenových zdrojov) a forenznú vedu. Veľká dávka röntgenového žiarenia vedie k popáleninám a zmenám v štruktúre ľudskej krvi. Vytvorenie röntgenových prijímačov a ich umiestnenie vesmírne stanice umožnilo odhaliť röntgenovú emisiu stoviek hviezd, ako aj obalov supernov a celých galaxií.
7. Gama žiarenie (γ - lúče)
Gama žiarenie - krátkovlnné elektromagnetické žiarenie, zaberajúce celý frekvenčný rozsah ν> Z * 1020 Hz, čo zodpovedá vlnovým dĺžkam 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. Konsolidácia študovaného materiálu.
Nízkofrekvenčné žiarenie, rádiové vlny, infračervené žiarenie, viditeľné žiarenie, ultrafialové žiarenie, röntgenové žiarenie, γ-lúče sú rôzne druhy elektromagnetického žiarenia.
Ak tieto typy mentálne rozložíte v zmysle zvyšovania frekvencie alebo klesajúcej vlnovej dĺžky, dostanete široké spojité spektrum – stupnicu elektromagnetického žiarenia (učiteľ ukazuje stupnicu). Rozdelenie elektromagnetického žiarenia do rozsahov je podmienené. Medzi regiónmi neexistuje jasná hranica. Názvy regiónov sa historicky vyvíjali, slúžia len ako pohodlný prostriedok na klasifikáciu zdrojov žiarenia.
Všetky rozsahy stupnice elektromagnetického žiarenia majú spoločné vlastnosti:
- Fyzikálna podstata všetkého žiarenia je rovnaká.Všetko žiarenie sa šíri vo vákuu rovnakou rýchlosťou rovnajúcou sa 3*108 m/s.Všetko žiarenie má spoločné vlnové vlastnosti (odraz, lom, interferencia, difrakcia, polarizácia).
A). Splňte úlohy na určenie typu žiarenia a jeho fyzikálnej podstaty.
1. Vyžaruje horiace drevo elektromagnetické vlny? Nehorľavé? (Emit. Horiace - infračervené a viditeľné lúče a nehoriace - infračervené).
2. Čo vysvetľuje bielu farbu snehu, čiernu farbu sadzí, zelenú farbu listov, červenú farbu papiera? (Sneh odráža všetky vlny, sadze všetko pohlcujú, lístie odráža zelené, papier červené).
3. Akú úlohu zohráva atmosféra v živote na Zemi? (UV ochrana).
4. Prečo tmavé sklo chráni oči zvárača? (Sklo neprepúšťa ultrafialové svetlo, ale tmavé sklo a jasné viditeľné žiarenie plameňa, ktoré vzniká pri zváraní).
5. Keď satelity alebo vesmírne lode prechádzajú ionizovanými vrstvami atmosféry, stávajú sa zdrojmi röntgenového žiarenia. prečo? (V atmosfére rýchlo sa pohybujúce elektróny narážajú na steny pohybujúcich sa objektov a vytvárajú sa röntgenové lúče.)
6. Čo je mikrovlnné žiarenie a kde sa využíva? (Super vysokofrekvenčné žiarenie, mikrovlnné rúry).
B). Overovací test.
1. Infračervené žiarenie má vlnovú dĺžku:
A. Menej ako 4 * 10-7 m B. Viac ako 7,6 * 10-7 m C. Menej ako 10 -8 m
2. Ultrafialové žiarenie:
A. Vzniká pri prudkom spomalení rýchlych elektrónov.
B. Intenzívne vyžarované telesami zahriatymi na vysokú teplotu.
B. Vyžarované akýmkoľvek vyhrievaným telesom.
3. Aký je rozsah vlnových dĺžok viditeľného žiarenia?
A. 4*10-7- 7,5*10-7 m B. 4*10-7- 7,5*10-7 cm C. 4*10-7- 7,5*10-7 mm.
4. Najväčšiu schopnosť prihrávky má:
A. Viditeľné žiarenie B. Ultrafialové žiarenie C. Röntgenové žiarenie
5. Obraz objektu v tme sa získa pomocou:
A. Ultrafialové žiarenie. B. Röntgenové žiarenie.
B. Infračervené žiarenie.
6. Kto prvý objavil γ-žiarenie?
A. Roentgen B. Villar W. Herschel
7. Ako rýchlo sa šíri infračervené žiarenie?
A. Viac ako 3*108 m/s B. Menej ako 3*108 m/s C. 3*108 m/s
8. Röntgenové žiarenie:
A. Vzniká pri prudkom spomalení rýchlych elektrónov
B. Emitované tuhými látkami zahriatymi na vysokú teplotu
B. Vyžarované akýmkoľvek vyhrievaným telesom
9. Aký druh žiarenia sa používa v medicíne?
Infračervené žiarenie Ultrafialové žiarenie Viditeľné žiarenie Röntgenové žiarenie
A. 1.2.4 B. 1.3 C. Všetko žiarenie
10. Bežné sklo prakticky neprepúšťa:
A. Viditeľné žiarenie. B. Ultrafialové žiarenie. C. Infračervené žiarenie Správne odpovede: 1(B); 2 (B); 3(A); 4(B); 5(B); 6(B); 7(B); 8(A); 9(A); 10(B).
Hodnotiaca stupnica: 5 - 9-10 úloh; 4 - 7-8 úloh; 3 - 5-6 úloh.
IV. Zhrnutie lekcie.
V. Domáca úloha: §80,86.