SCALA DE RADIAȚII ELECTROMAGNETICE Elevul clasei a XI-a Yeghyan Ani
Toate informațiile de la stele, nebuloase, galaxii și alte obiecte astronomice vin sub formă de radiații electromagnetice. Radiația electromagnetică
Lungimile undelor electromagnetice din domeniul radio variază de la 10 km la 0,001 m (1 mm). Intervalul de la 1 mm la radiația vizibilă se numește domeniul infraroșu. Undele electromagnetice cu lungimi de undă mai mici de 390 nm se numesc unde ultraviolete. În cele din urmă, în partea cu cea mai scurtă lungime de undă a spectrului se află radiațiile X și gama.
Intensitatea radiației
Orice radiație poate fi considerată ca un flux de cuante - fotoni, care se propagă la viteza luminii egală cu c = 299.792.458 m/s. Viteza luminii este legată de lungimea de undă și frecvența prin relația c = λ ∙ ν
Energia cuantelor de lumină E poate fi găsită cunoscând frecvența acesteia: E = h ν, unde h este constanta lui Planck, egală cu h ≈ 6,626∙10 –34 J∙s. Energia cuantelor se măsoară în jouli sau electron volți: 1 eV = 1,6∙10 –19 J. O cuantă cu o energie de 1 eV corespunde unei lungimi de undă λ = 1240 nm. Ochiul uman percepe radiații a căror lungime de undă este în intervalul de la λ = 390 nm (lumină violetă) la λ = 760 nm (lumină roșie). Acesta este intervalul vizibil.
Se obișnuiește să se distingă radiațiile de joasă frecvență, radiațiile radio, razele infraroșii, lumina vizibilă, razele ultraviolete, razele X și radiațiile g. Sunteți deja familiarizați cu toate aceste radiații, cu excepția radiațiilor g. Radiația g cu cea mai scurtă lungime de undă este emisă de nucleele atomice. Nu există nicio diferență fundamentală între radiațiile individuale. Toate sunt unde electromagnetice generate de particule încărcate. Undele electromagnetice sunt detectate în cele din urmă prin efectul lor asupra particulelor încărcate. Granițele dintre regiunile individuale ale scalei de radiații sunt foarte arbitrare. Radiațiile de lungimi de undă diferite diferă între ele prin metoda de producere (radiația antenei, radiația termică, radiația în timpul decelerarii electronilor rapizi etc.) și metodele de înregistrare.
Pe măsură ce lungimea de undă scade, diferențele cantitative de lungimi de undă conduc la diferențe calitative semnificative.
Unde radio
Unde radio Lungime de undă (m) 10 5 - 10 -3 Frecvență (Hz) 3 10 3 - 3 10 11 Energie (EV) 1,24 10-10 - 1,24 10 -2 Sursă Circuit oscilant Vibratoare macroscopice Receptor Scântei în golul vibratorului receptor Strălucirea tubului cu descărcare în gaz, coerent Istoria descoperirii Feddersen (1862), Hertz (1887), Popov, Lebedev, Rigi Aplicație Extra-lung - Radionavigație, comunicare radiotelegrafică, transmitere de rapoarte meteo Lung - Radiotelegraf și radio conexiune telefonică, radiodifuziune, radionavigație Mediu - Radiotelegrafie și comunicații radiotelefonice radiodifuziune, radionavigație Scurtă - comunicații radio amator VHF - comunicații radio spațiale UHF - televiziune, radiolocație, comunicații prin releu radio, comunicații prin telefon celular SMV - radiolocație, comunicații cu releu radio, celest navigatie, televiziune prin satelit MMV - radiolocatie
Radiația infraroșie Lungime de undă (m) 2 10 -3 - 7,6 10 -7 Frecvență (Hz) 3 10 11 - 3 10 14 Energie (EV) 1,24 10 -2 – 1,65 Sursă Orice corp încălzit: lumânare, aragaz, baterie de încălzire a apei, electric lampă incandescentă O persoană emite unde electromagnetice cu lungimea de 9 10 -6 m Receptor Termoelemente, bolometre, fotocelule, fotorezistoare, filme fotografice Istoria descoperirii Rubens și Nichols (1896), Aplicații în criminalistică, fotografierea obiectelor pământești în ceață și întuneric, binoclu și ochi pentru fotografierea în întuneric, încălzirea țesuturilor unui organism viu (în medicină), uscarea lemnului și caroserii vopsite, sisteme de alarmă pentru protejarea spațiilor, telescop cu infraroșu,
radiații cu raze X
Lungime de undă mai mică de 0,01 nm. Radiația cu cea mai mare energie. Are o putere de penetrare enormă și are un efect biologic puternic. Aplicație: în medicină, producție (detecția defectelor gamma). Radiația gamma
Radiația gamma a fost înregistrată de la Soare, nuclee galactice active și quasari. Dar cea mai izbitoare descoperire în astronomia cu raze gamma a fost făcută în timpul înregistrării exploziilor de raze gamma. Distribuția erupțiilor cu raze gamma pe sfera cerească
Întreaga scară a undelor electromagnetice este o dovadă că toate radiațiile au atât proprietăți cuantice, cât și proprietăți ondulatorii. Proprietățile cuantice și ale undelor în acest caz nu se exclud, ci se completează reciproc. Proprietățile undelor apar mai clar la frecvențe joase și mai puțin clar la frecvențe înalte. În schimb, proprietățile cuantice apar mai clar la frecvențe înalte și mai puțin clar la frecvențe joase. Cu cât lungimea de undă este mai scurtă, cu atât apar proprietățile cuantice mai luminoase și cu cât lungimea de undă este mai mare, cu atât apar proprietățile undei mai strălucitoare. Toate acestea servesc drept confirmare a legii dialecticii (trecerea modificărilor cantitative în cele calitative). Concluzie
Slide 2
Scara undelor electromagnetice Viteza luminii Spectrul undelor electromagnetice Undele radio Tipuri de unde radio Tipuri de unde radio (continuare) Radiații infraroșii Radiații luminoase Radiații cu raze X Radiații gamma Concluzie
Slide 3
Toate informațiile de la stele, nebuloase, galaxii și alte obiecte astronomice vin sub formă de radiații electromagnetice. Scala de radiații electromagnetice. Axa orizontală arată: în partea de jos – lungimea de undă în metri, în partea de sus – frecvența de oscilație în herți
Slide 4
Scara undelor electromagnetice
Scara undelor electromagnetice se extinde de la unde radio lungi la razele gamma. Undele electromagnetice de diferite lungimi sunt împărțite în mod convențional în intervale în funcție de diferite caracteristici (metoda de producție, metoda de înregistrare, natura interacțiunii cu materia).
Slide 5
Viteza luminii
Orice radiație poate fi considerată ca un flux de cuante - fotoni, care se propagă la viteza luminii egală cu c = 299.792.458 m/s. Viteza luminii este legată de lungimea de undă și frecvența prin relația c = λ ∙ ν
Slide 6
Spectrul undelor electromagnetice
Spectrul radiațiilor electromagnetice în ordinea creșterii frecvenței este: 1) Unde radio 2) Radiație infraroșie 3) Radiație luminoasă 4) Raze X 5) Radiație gamma Spectrul undelor electromagnetice este banda de frecvență a undelor electromagnetice care există în natură.
Slide 7
Unde radio
Undele radio sunt unde electromagnetice ale căror lungimi depășesc 0,1 mm
Slide 8
Tipuri de unde radio
1. Unde ultralungi cu o lungime de undă mai mare de 10 km 2. Unde lungi cu lungime de la 10 km la 1 km 3. Valuri medii cu lungimea de la 1 km la 100 m
Slide 9
Tipuri de unde radio (continuare)
4. Unde scurte cu lungimea de undă de la 100 m până la 10 m 5. Unde ultrascurte cu o lungime de undă mai mică de 10 m
Slide 10
Radiația infraroșie
Radiația infraroșie este unde electromagnetice care sunt emise de orice corp încălzit, chiar dacă nu strălucește. Undele infrarosii sunt si valuri de caldura, deoarece Multe surse ale acestor unde provoacă o încălzire vizibilă a corpurilor înconjurătoare.
Slide 11
Radiația luminoasă
Radiația luminoasă este un flux de energie radiantă din regiunile infraroșu, vizibil și ultraviolet ale spectrului, valabilă pentru câteva secunde, sursa este zona luminoasă a exploziei.
Slide 12
radiații cu raze X
Radiația de raze X apare atunci când particulele încărcate rapid (electroni, protoni etc.) decelerează, precum și ca rezultat al proceselor care au loc în interiorul învelișului de electroni ale atomilor. Aplicație: medicină, fizică, chimie, biologie, tehnologie, criminalistică, istoria artei
Slide 13
Radiația gamma
Caracteristică: proprietăți corpusculare pronunțate. Radiația gamma este o consecință a fenomenelor care au loc în interiorul nucleelor atomice, precum și ca rezultat al reacțiilor nucleare.
Slide 14
Concluzie
Pe măsură ce lungimea de undă scade, apar diferențe calitative semnificative ale undelor electromagnetice. Radiațiile de lungimi de undă diferite diferă unele de altele prin metoda de producere și metoda de înregistrare, adică prin natura interacțiunii lor cu substanțele.
Vizualizați toate diapozitivele
Această prezentare îl ajută pe profesor să desfășoare mai clar o lecție-prelecție în clasa a XI-a la fizică atunci când studiază subiectul „Radiații și spectre”. Prezintă elevilor diverse tipuri spectre, analiză spectrală, scară de radiații electromagnetice.
Descărcați:
Previzualizare:
Pentru a utiliza previzualizările prezentării, creați-vă un cont ( cont) Google și conectați-vă: https://accounts.google.com
Subtitrările diapozitivelor:
Radiații și spectre Kazantseva T.R. profesor de fizică de cea mai înaltă categorie MCOU Lugovskoy școala secundară a districtului zonal Teritoriul Altai Lecție - prelegere clasa a XI-a
Tot ceea ce vedem este o singură apariție, Departe de suprafața lumii până în fund. Consideră că ceea ce este evident în lume nu este important, Căci esența secretă a lucrurilor nu este vizibilă. Shakespeare
1. Prezentați elevilor diverse tipuri de radiații și sursele acestora. 2. Arată diferite tipuri spectre, lor utilizare practică. 3. Scala de radiații electromagnetice. Dependența proprietăților radiațiilor de frecvență și lungime de undă. Obiectivele lecției:
Surse de lumină Rece Fierbinte electroluminiscență fotoluminiscență catodoluminiscență lămpi fluorescente tuburi cu descărcare lumini Sf. Elmo aurore strălucire a ecranelor TV cu plasmă vopsele cu fosfor strălucire a ecranelor TV CRT niște microorganisme de pești de adâncime Lampă incandescentă de soare flacără licurici gaze cadavre xemiluminiscență termică
Aceasta este radiația de la corpurile încălzite. Radiația termică, potrivit lui Maxwell, este cauzată de vibrațiile sarcinilor electrice din moleculele substanței care alcătuiesc corpul. Radiația termică
Electroluminiscența În timpul unei descărcări în gaze, câmpul electric conferă un mare energie cinetică. O parte din energie merge pentru a excita atomii. Atomii excitați eliberează energie sub formă de unde luminoase.
Catodoluminiscența Strălucirea solidelor cauzată de bombardarea lor cu electroni.
Chemiluminescență Radiații care însoțesc anumite reacții chimice. Sursa de lumină rămâne rece.
Serghei Ivanovici Vavilov este un fizician rus. Născut la 24 martie 1891 la Moscova, Serghei Vavilov a început experimente de optică la Institutul de Fizică și Biofizică - absorbția și emisia de lumină de către sistemele moleculare elementare. Vavilov a studiat legile de bază ale fotoluminiscenței. Vavilov, colaboratorii și studenții săi au realizat aplicare practică luminescență: analiză luminiscentă, microscopie luminiscentă, crearea de surse de lumină luminiscente economice, ecrane Fotoluminescență Unele corpuri încep să strălucească sub influența radiației incidente asupra lor. Vopsele strălucitoare, jucării, lămpi fluorescente.
Densitatea energiei emise de corpurile încălzite, conform teoriei lui Maxwell, ar trebui să crească odată cu creșterea frecvenței (cu scăderea lungimii de undă). Cu toate acestea, experiența arată că la frecvențe înalte (lungimi de undă scurte) scade. Un corp complet negru este un corp care absoarbe complet energia incidentă asupra lui. Nu există corpuri absolut negre în natură. Funinginea și catifea neagră absorb cea mai mare energie. Distribuția energiei în spectru
Instrumentele care pot fi folosite pentru a obține un spectru clar, care poate fi apoi examinat, se numesc instrumente spectrale. Acestea includ un spectroscop și un spectrograf.
Tipuri de spectre 2. Striate în stare moleculară gazoasă, 1. Căptuşite în stare atomică gazoasă, H H 2 3. Corpuri continue sau continue în stare solidă şi lichidă, gaze puternic comprimate, plasmă la temperatură ridicată
Un spectru continuu este emis de solidele încălzite. Spectrul continuu, conform lui Newton, este format din șapte regiuni - roșu, portocaliu, galben, verde, albastru, indigo și violet. Un astfel de spectru este produs și de plasmă la temperatură înaltă. Spectru continuu
Constă din linii separate. Spectrele de linii emit gaze monoatomice rarefiate. Figura prezintă spectrele de fier, sodiu și heliu. Spectrul de linii
Un spectru format din benzi individuale se numește spectru cu dungi. Spectrele cu benzi sunt emise de molecule. Spectre cu dungi
Spectrele de absorbție sunt spectre rezultate din trecerea și absorbția luminii într-o substanță. Gazul absoarbe cel mai intens lumina exact acele lungimi de undă pe care le emite el însuși într-o stare foarte încălzită. Spectre de absorbție
Analiza spectrală Atomii oricărui element chimic dau un spectru care nu este similar cu spectrele tuturor celorlalte elemente: ei sunt capabili să emită un set strict definit de lungimi de undă. Metoda de determinare compozitia chimica substanțe în funcție de spectrul său. Analiza spectrală este utilizată pentru determinarea compoziției chimice a minereurilor fosile în timpul exploatării, pentru determinarea compoziției chimice a stelelor, atmosferelor, planetelor; este metoda principală de monitorizare a compoziției unei substanțe în metalurgie și inginerie mecanică.
Lumina vizibilă este unde electromagnetice în intervalul de frecvență perceput de ochiul uman (4,01014-7,51014 Hz). Lungimi de undă de la 760 nm (roșu) la 380 nm (violet). Gama de lumină vizibilă este cea mai îngustă din întregul spectru. Lungimea de undă din el se schimbă de mai puțin de două ori. Lumina vizibilă reprezintă radiația maximă din spectrul solar. În timpul evoluției, ochii noștri s-au adaptat la lumina sa și sunt capabili să perceapă radiația doar în această parte îngustă a spectrului. Marte in radiatii vizibile Lumină vizibilă
Radiația electromagnetică invizibilă pentru ochi în intervalul de lungimi de undă de la 10 la 380 nm Radiația ultravioletă poate ucide bacterii patogene, prin urmare este utilizat pe scară largă în medicină. Radiația ultravioletă în compoziție lumina soarelui determină procese biologice care duc la întunecarea pielii umane - bronzare. Lămpile cu descărcare în gaz sunt folosite ca surse de radiații ultraviolete în medicină. Tuburile unor astfel de lămpi sunt fabricate din cuarț, transparente la razele ultraviolete; De aceea, aceste lămpi se numesc lămpi de cuarț. Radiația ultravioletă
Aceasta este radiația electromagnetică invizibilă pentru ochi, ale cărei lungimi de undă sunt în intervalul de la 8∙10 –7 la 10 –3 m Fotografia capului în radiație infraroșie Zonele albastre sunt mai reci, zonele galbene sunt mai calde. Zonele de culori diferite diferă ca temperatură. Radiația infraroșie
Wilhelm Conrad Roentgen - fizician german. Născut la 27 martie 1845 în orașul Lennep, lângă Düsseldorf. Roentgen a fost un experimentator important, a condus multe experimente unice pentru timpul său. Cea mai semnificativă realizare a lui Roentgen a fost descoperirea razelor X, care acum îi poartă numele. Această descoperire a lui Roentgen a schimbat radical conceptul de scară a undelor electromagnetice. Dincolo de limita violetă a părții optice a spectrului și chiar dincolo de limita regiunii ultraviolete, a fost descoperită o regiune cu radiații electromagnetice cu lungime de undă și mai scurtă, mai învecinată cu gama gamma. raze X
Când radiația de raze X trece printr-o substanță, intensitatea radiației scade din cauza împrăștierii și absorbției. Razele X sunt folosite în medicină pentru a diagnostica boli și pentru a trata anumite boli. Difracția cu raze X permite studierea structurii solidelor cristaline. Razele X sunt folosite pentru a controla structura produselor și pentru a detecta defectele.
Scara undelor electromagnetice include o gamă largă de unde de la 10 -13 la 10 4 m Undele electromagnetice sunt împărțite în intervale în funcție de diferite caracteristici (metoda de producție, metoda de înregistrare, interacțiunea cu materia) în radio și microunde, radiații infraroșii. , lumină vizibilă, radiații ultraviolete, raze X și raze gamma. În ciuda diferențelor lor, toate undele electromagnetice au proprietăți generale: sunt transversale, viteza lor în vid este egală cu viteza luminii, transferă energie, se reflectă și se refractă la interfața dintre medii, exercită presiune asupra corpurilor, se observă interferența, difracția și polarizarea acestora. Scara undelor electromagnetice
Domeniile de unde și sursele de radiație ale acestora
Vă mulțumim pentru atenție! Teme pentru acasă: 80, 84-86
Vibrații de joasă frecvență
lungime de unda (m)
10 13 - 10 5
Frecvență (Hz)
3 · 10 -3 - 3 · 10 5
Sursă
Alternator reostat, dinam,
vibrator Hertz,
Generatoare în retelelor electrice(50 Hz)
Generatoare de mașini de înaltă frecvență (industrială) (200 Hz)
Rețele telefonice (5000 Hz)
Generatoare de sunet (microfoane, difuzoare)
Receptor
Dispozitive electrice și motoare
Istoria descoperirii
Oliver Lodge (1893), Nikola Tesla (1983)
Aplicație
Cinema, difuzare radio (microfoane, difuzoare)
Unde radio
lungime de unda (m)
10 5 - 10 -3
Frecvență (Hz)
3 · 10 5 - 3 · 10 11
Sursă
Circuit oscilator
Vibratoare macroscopice
Stele, galaxii, metagalaxii
Receptor
Scântei în golul vibratorului receptor (vibrator Hertz)
Strălucire a unui tub cu descărcare în gaz, coherer
Istoria descoperirii
B. Feddersen (1862), G. Hertz (1887), A.S. Popov, A.N. Lebedev
Aplicație
Extra lung- Radionavigație, comunicare radiotelegrafică, transmitere de rapoarte meteo
Lung– Comunicații radiotelegrafice și radiotelefonice, radiodifuziune, radionavigație
Medie- Radiotelegrafie și comunicații radiotelefonice, radiodifuziune, radionavigație
Scurt- comunicaţii radio amatori
VHF- comunicații radio spațiale
UHF- televiziune, radar, comunicații prin releu radio, comunicații prin telefon celular
SMV- radar, comunicații prin releu radio, navigație cerească, televiziune prin satelit
MMV- radar
Radiația infraroșie
lungime de unda (m)
2 · 10 -3 - 7,6∙10 -7
Frecvență (Hz)
3∙10 11 - 3,85∙10 14
Sursă
Orice corp incalzit: lumanare, aragaz, calorifer, lampa electrica cu incandescenta
O persoană emite unde electromagnetice cu lungimea de 9 · 10 -6 m
Receptor
Termoelemente, bolometre, fotocelule, fotorezistoare, filme fotografice
Istoria descoperirii
W. Herschel (1800), G. Rubens și E. Nichols (1896),
Aplicație
În criminalistică, fotografiarea obiectelor pământești în ceață și întuneric, binocluri și obiective pentru fotografierea în întuneric, încălzirea țesuturilor unui organism viu (în medicină), uscarea lemnului și caroserii vopsite, sisteme de alarmă pentru protejarea spațiilor, telescop cu infraroșu,
Radiații vizibile
lungime de unda (m)
6,7∙10 -7 - 3,8 ∙10 -7
Frecvență (Hz)
4∙10 14 - 8 ∙10 14
Sursă
Soare, lampă cu incandescență, foc
Receptor
Ochi, placă fotografică, fotocelule, termocupluri
Istoria descoperirii
M. Melloni
Aplicație
Viziune
Viața biologică
Radiația ultravioletă
lungime de unda (m)
3,8 ∙10 -7 - 3∙10 -9
Frecvență (Hz)
8 ∙ 10 14 - 3 · 10 16
Sursă
Conține lumina soarelui
Lămpi cu descărcare în gaz cu tub de cuarț
Emis de toate solidele cu o temperatură mai mare de 1000 ° C, luminos (cu excepția mercurului)
Receptor
Fotocelule,
Fotomultiplicatoare,
Substanțe luminiscente
Istoria descoperirii
Johann Ritter, laic
Aplicație
Electronică industrială și automatizare,
lămpi fluorescente,
Productie textila
Sterilizarea aerului
Medicina, cosmetologie
radiații cu raze X
lungime de unda (m)
10 -12 - 10 -8
Frecvență (Hz)
3∙10 16 - 3 · 10 20
Sursă
Tub cu raze X de electroni (tensiune la anod - până la 100 kV, catod - filament, radiație - cuante de înaltă energie)
Coroana solară
Receptor
Film,
Strălucirea unor cristale
Istoria descoperirii
V. Roentgen, R. Milliken
Aplicație
Diagnosticarea și tratamentul bolilor (în medicină), Detectarea defectelor (controlul structurilor interne, suduri)
Radiația gamma
lungime de unda (m)
3,8 · 10 -7 - 3∙10 -9
Frecvență (Hz)
8∙10 14 - 10 17
Energie (EV)
9,03 10 3 – 1, 24 10 16 Ev
Sursă
Nuclee atomice radioactive, reacții nucleare, procese de transformare a materiei în radiații
Receptor
contoare
Istoria descoperirii
Paul Villard (1900)
Aplicație
Detectarea defectelor
Controlul procesului
Cercetarea proceselor nucleare
Terapie și diagnosticare în medicină
PROPRIETĂȚI GENERALE ALE RADIAȚIILOR ELECTROMAGNETICE
natura fizica
toate radiațiile sunt la fel
toate radiațiile se răspândesc
în vid, cu aceeași viteză,
egală cu viteza luminii
toate radiațiile sunt detectate
proprietățile generale ale undelor
polarizare
reflecţie
refracţie
difracţie
interferență
CONCLUZIE:
Întreaga scară a undelor electromagnetice este o dovadă că toate radiațiile au atât proprietăți cuantice, cât și proprietăți ondulatorii. Proprietățile cuantice și ale undelor în acest caz nu se exclud, ci se completează reciproc. Proprietățile undelor apar mai clar la frecvențe joase și mai puțin clar la frecvențe înalte. În schimb, proprietățile cuantice apar mai clar la frecvențe înalte și mai puțin clar la frecvențe joase. Cu cât lungimea de undă este mai scurtă, cu atât apar proprietățile cuantice mai luminoase și cu cât lungimea de undă este mai mare, cu atât apar proprietățile undei mai strălucitoare.
