Subiect: „Tipuri de radiații. Surse de lumină. Scara undelor electromagnetice. Prezentare pe tema „scala radiației electromagnetice”

Slide 18

Receptoare Telescop spațial în infraroșu Spitzer

Oglinda principală, cu diametrul de 85 cm, este realizată din beriliu și răcită la o temperatură de 5,5 K pentru a reduce radiația infraroșie proprie a oglinzii. Telescopul a fost lansat în august 2003 în cadrul programului NASA Four Great Observatory, care include: Observatorul Compton Gamma Ray (1991–2000, 20 keV-30 GeV), vezi cerul în raze gamma de 100 MeV, Observatorul de raze X Chandra » (1999, 100 eV-10 keV), Telescopul spațial Hubble (1990, 100–2100 nm), Telescopul în infraroșu Spitzer (2003, 3–180 µm). Este de așteptat ca durata de viață a telescopului Spitzer să fie de aproximativ 5 ani. Telescopul și-a primit numele în onoarea astrofizicianului Lyman Spitzer (1914-97), care în 1946, cu mult înainte de lansarea primului satelit, a publicat articolul „Avantaje pentru astronomia unui observator extraterestre”, iar 30 de ani mai târziu a convins NASA. și Congresul SUA să înceapă dezvoltarea unui telescop spațial „Hubble”.

Slide 19

Aplicare la sol: Dispozitiv de vedere pe timp de noapte

Dispozitivul se bazează pe un convertor electron-optic (IOC), care face posibilă amplificarea semnificativă (de la 100 la 50 de mii de ori) a luminii vizibile sau infraroșii slabe. Lentila creează o imagine pe fotocatod, din care, ca și în cazul unui PMT, electronii sunt eliminați. Apoi sunt accelerate de înaltă tensiune (10–20 kV), focalizate de optica electronică (electronic camp magnetic configurație special selectată) și cad pe un ecran fluorescent asemănător televizorului. Pe ea, imaginea este privită prin oculare. Accelerația fotoelectronilor face posibilă, în condiții de lumină scăzută, utilizarea literalmente a fiecărui cuantum de lumină pentru a obține o imagine, cu toate acestea, în întuneric complet, este necesară iluminarea. Pentru a nu evidenția prezența unui observator, se folosește un reflector IR aproape (760–3000 nm).

Slide 20

Există și dispozitive care captează propria radiație termică a obiectelor din intervalul IR mediu (8-14 microni). Astfel de dispozitive se numesc camere termice, ele vă permit să observați o persoană, un animal sau un motor încălzit datorită contrastului lor termic cu fundalul înconjurător.

diapozitivul 21

Radiator

Toată energia consumată de un încălzitor electric este în cele din urmă transformată în căldură. O parte semnificativă a căldurii este transportată de aerul care intră în contact cu suprafața fierbinte, se extinde și se ridică, astfel încât în ​​principal plafonul este încălzit. Pentru a evita acest lucru, încălzitoarele sunt echipate cu ventilatoare care direcționează aer cald, de exemplu, pe picioarele unei persoane și contribuie la amestecarea aerului în cameră. Dar există o altă modalitate de a transfera căldură obiectelor din jur: radiația infraroșie a încălzitorului. Este cu cât este mai puternică, cu atât suprafața este mai fierbinte și cu atât suprafața este mai mare. Pentru a mari suprafata, caloriferele sunt platite. Cu toate acestea, temperatura suprafeței nu poate fi ridicată. În alte modele de încălzitoare, se utilizează o spirală încălzită la câteva sute de grade (căldură roșie) și un reflector metalic concav, care creează un flux direcționat de radiație infraroșie.

slide 22

raze X

1. Surse, Aplicație

slide 23

2. Evidențierea tip nou studiu, Wilhelm Roentgen a numit-o raze X (raze X). Sub acest nume, este cunoscut în toată lumea, cu excepția Rusiei. Cea mai caracteristică sursă de raze X în spațiu sunt regiunile interioare fierbinți ale discurilor de acreție din jurul stelelor neutronice și găurilor negre. Tot în domeniul razelor X, coroana solară strălucește, încălzită la 1–2 milioane de grade, deși există doar aproximativ 6 mii de grade pe suprafața Soarelui. Dar razele X pot fi obținute fără temperaturi extreme. În tubul radiant al unui aparat medical de raze X, electronii sunt accelerați de o tensiune de câțiva kilovolți și se lovesc de un ecran metalic, emițând raze X în timpul frânării. Țesuturile corpului absorb razele X în moduri diferite, ceea ce vă permite să studiați structura organelor interne. Razele X nu pătrund prin atmosferă; sursele cosmice de raze X sunt observate doar de pe orbită. Raze X dure sunt înregistrate de senzorii de scintilație. Când cuantele de raze X sunt absorbite, o strălucire apare în ele pentru o perioadă scurtă de timp, care este capturată de fotomultiplicatori. Razele X moi sunt focalizate de oglinzi metalice cu incidență oblică, din care razele sunt reflectate la un unghi mai mic de un grad, ca niște pietricele de la suprafața apei.

slide 24

Surse Surse de raze X din apropierea centrului galaxiei noastre

Un fragment dintr-o imagine din vecinătatea centrului Galaxiei, obținut de telescopul cu raze X „Chandra”. Weeden întreaga linie surse luminoase, care, cel mai probabil, sunt discuri de acreție în jurul obiectelor compacte - stele neutronice și găuri negre.

Slide 25

Împrejurimile unui pulsar în Nebuloasa Crabului

Nebuloasa Crab este rămășița unei supernove care a apărut în 1054. Nebuloasa în sine este învelișul unei stele împrăștiate în spațiu, iar miezul ei s-a comprimat și a format o stea neutronică rotativă superdensă cu un diametru de aproximativ 20 km. Rotația acestei stele neutronice este urmărită de oscilații strict periodice ale radiației sale în domeniul radio. Dar pulsarul emite și în domeniul vizibil și cu raze X. În raze X, telescopul Chandra a reușit să imagineze un disc de acreție în jurul unui pulsar și mici jeturi perpendiculare pe planul său (cf. un disc de acreție în jurul unei găuri negre supermasive).

slide 26

Proeminențe solare în raze X

Suprafața vizibilă a Soarelui este încălzită la aproximativ 6 mii de grade, ceea ce corespunde intervalului vizibil de radiație. Cu toate acestea, coroana din jurul Soarelui este încălzită la o temperatură de peste un milion de grade și, prin urmare, strălucește în intervalul de raze X a spectrului. Această fotografie a fost făcută în timpul activității solare maxime, care variază cu o perioadă de 11 ani. Însăși suprafața Soarelui în raze X practic nu radiază și, prin urmare, arată neagră. În timpul minimului solar, emisia de raze X de la Soare este redusă semnificativ. Imaginea a fost primită de satelitul japonez Yohkoh (" Rază de soare”), cunoscut și sub numele de Solar-A, care a funcționat din 1991 până în 2001.

Slide 27

Receptoare Telescop cu raze X „Chandra”

Unul dintre cele patru „Mari Observatoare” ale NASA, numit după astrofizicianul american de origine indiană Subramanyan Chandrasekhar (1910–95), laureat al Premiului Nobel (1983), specialist în teoria structurii și evoluției stelelor. Instrumentul principal al observatorului este un telescop cu raze X cu incidență oblică cu un diametru de 1,2 m, care conține patru oglinzi parabolice cu incidență oblică imbricate (vezi diagrama) care se transformă în hiperbolice. Observatorul a fost pus pe orbită în 1999 și funcționează în intervalul de raze X moi (100 eV-10 keV). Multe descoperiri ale lui Chandra includ prima imagine a unui disc de acreție în jurul unui pulsar din Nebuloasa Crabului.

Slide 28

Aplicație Pământ

O lampă electronică care servește ca sursă de raze X moi. O tensiune de 10-100 kV este aplicată între doi electrozi în interiorul unui balon de vid sigilat. Sub acțiunea acestei tensiuni, electronii sunt accelerați la o energie de 10-100 keV. La capătul potecii se întâlnesc cu un lustruit suprafata metalicași sunt decelerate brusc, eliberând o parte semnificativă a energiei sub formă de radiații în raze X și ultraviolete.

Slide 29

Raze X

Imaginea este obținută datorită permeabilității inegale a țesuturilor corpului uman pentru raze X. ÎN aparat de fotografiat conventional lentila refractează lumina reflectată de obiect și o focalizează pe filmul în care se formează imaginea. Cu toate acestea, razele X sunt foarte greu de focalizat. Prin urmare, funcționarea unui aparat cu raze X seamănă mai mult cu o imprimare de contact a unei imagini, atunci când negativul este plasat pe hârtie fotografică și pe un timp scurt iluminat. Doar in acest caz corpul uman acționează ca un negativ, o peliculă fotografică specială sensibilă la raze X acționează ca hârtie fotografică și se ia un tub cu raze X în locul unei surse de lumină.

slide 30

Emisia radio și cuptorul cu microunde

Aplicație

Slide 31

Gama de emisie radio este opusă radiației gamma și este, de asemenea, nelimitată, pe de o parte - de la unde lungi și frecvențe joase. Inginerii îl împart în mai multe secțiuni. Cele mai scurte unde radio sunt folosite pentru transmisie fără fir date (Internet, telefonie celulară și prin satelit); undele metru, decimetru și ultrascurt (VHF) ocupă posturile locale de televiziune și radio; undele scurte (HF) sunt folosite pentru comunicațiile radio globale - sunt reflectate din ionosferă și pot face în jurul Pământului; undele medii și lungi sunt utilizate pentru difuzarea regională. Valurile foarte lungi (VLF) - de la 1 km la mii de kilometri - patrund in apa sarata si sunt folosite pentru a comunica cu submarinele, precum si pentru a cauta minerale. Energia undelor radio este extrem de scăzută, dar ele excită oscilații slabe ale electronilor într-o antenă metalică. Aceste oscilații sunt apoi amplificate și înregistrate. Atmosfera transmite unde radio cu lungimea de la 1 mm la 30 m. Ele permit observarea nucleelor ​​galaxiilor, stelelor neutroni și ale altor sisteme planetare, dar cea mai impresionantă realizare a radioastronomiei este imaginile detaliate ale surselor cosmice, rezoluția care depăşeşte o zecimiimi de secundă de arc.

slide 32

Cuptor cu microunde

Microundele sunt o subgamă de emisie radio adiacentă infraroșului. Se mai numește și radiație cu microunde deoarece are cea mai mare frecvență din banda radio. Gama de microunde este de interes pentru astronomi, deoarece înregistrează radiația relicve rămasă din timpul Big Bang-ului (un alt nume este fundalul cosmic cu microunde). A fost emisă în urmă cu 13,7 miliarde de ani, când materia fierbinte a Universului a devenit transparentă pentru propria sa radiație termică. Pe măsură ce Universul s-a extins, CMB s-a răcit și astăzi temperatura sa este de 2,7 K. CMB vine pe Pământ din toate direcțiile. Astăzi, astrofizicienii sunt interesați de neomogenitățile strălucirii cerului în intervalul microundelor. Ele sunt folosite pentru a determina modul în care clusterele de galaxii au început să se formeze în universul timpuriu pentru a testa corectitudinea teoriilor cosmologice. Și pe Pământ, cuptorul cu microunde este folosit pentru sarcini banale, cum ar fi încălzirea micului dejun și vorbirea la telefonul mobil. Atmosfera este transparentă la microunde. Ele pot fi folosite pentru a comunica cu sateliții. Există, de asemenea, proiecte de transfer de energie la distanță folosind fascicule de microunde.

Slide 33

Surse ale Nebuloasei Crabului în raza radio

Această imagine, care a fost construită din observațiile Observatorului Național de Radio Astronomie American (NRAO), poate fi folosită pentru a judeca natura câmpurilor magnetice din Nebuloasa Crabului. Nebuloasa Crab este cea mai studiată rămășiță a unei explozii de supernovă. Această imagine arată cum arată în domeniul radio. Emisia radio este generată de electronii care se mișcă rapid într-un câmp magnetic. Câmpul face ca electronii să se rotească, adică să se miște cu o rată accelerată, iar atunci când sunt accelerate, sarcinile emit unde electromagnetice.

slide 34

Modelul computerizat al distribuției materiei în Univers

Inițial, distribuția materiei în univers a fost aproape perfect uniformă. Dar totuși, fluctuațiile mici (poate chiar cuantice) ale densității de-a lungul multor milioane și miliarde de ani au dus la faptul că substanța a fost fragmentată. Rezultate similare sunt obținute din anchetele observaționale ale distribuției galaxiilor în spațiu. Pentru sute de mii de galaxii sunt determinate coordonatele cerului și deplasările spre roșu, prin care se calculează distanțele până la galaxii. Figura arată rezultatul simulării pe computer a evoluției Universului. A fost calculată mișcarea a 10 miliarde de particule sub acțiunea gravitației reciproce pe parcursul a 15 miliarde de ani. Ca urmare, s-a format o structură poroasă, care seamănă vag cu un burete. Clusterele-galaxii sunt concentrate în nodurile și marginile sale, iar între ele se află deșerturi vaste, unde aproape nu există obiecte - astronomii le numesc goluri (din engleză vid - gol).

Slide 35

Cu toate acestea, este posibil să se obțină o bună concordanță între calcule și observații numai dacă presupunem că materia vizibilă (luminoasă în spectrul electromagnetic) reprezintă doar aproximativ 5% din întreaga masă a Universului. Restul cade pe așa-numitul materie întunecatăși energie întunecată, care se manifestă numai prin gravitația lor și a cărei natură nu a fost încă stabilită. Studiul lor este unul dintre cele mai multe sarcini reale astrofizica modernă.

slide 36

Quasar: nucleu galactic activ

În imaginea radio a quasarului, regiunile de mare intensitate a emisiilor radio sunt afișate cu roșu: în centru se află nucleul activ al galaxiei, iar pe părțile laterale ale acestuia sunt două jeturi. Galaxia în sine practic nu radiază în domeniul radio. Când prea mult material este acumulat în gaura neagră supermasivă din centrul unei galaxii, o cantitate imensă de energie este eliberată. Această energie accelerează o parte din materie la viteze apropiate de lumina și o ejectează cu jeturi de plasmă relativiste în două direcții opuse perpendiculare pe axa discului de acreție. Când aceste jeturi se ciocnesc cu mediul intergalactic și încetinesc, particulele care intră în ele emit unde radio.

Slide 37

Galaxie radio: harta izoliniilor de luminozitate radio

Hărțile de contur sunt de obicei folosite pentru a reprezenta imaginile luate la o singură lungime de undă, ceea ce este valabil mai ales pentru banda radio. Prin principiul construcției, ele sunt similare cu liniile de nivel de pe o hartă topografică, dar în loc de puncte cu o înălțime fixă ​​deasupra orizontului, ele conectează puncte cu aceeași luminozitate radio a sursei de pe cer. Pentru imaginea obiectelor spațiale în alte domenii de radiație decât cea vizibilă, se folosesc diverse tehnici. Cel mai adesea asta culori artificialeși hărți de contur. Culorile artificiale pot fi folosite pentru a arăta cum ar arăta un obiect dacă receptorii sensibili la lumină ai ochiului uman ar fi sensibili nu la anumite culori din domeniul vizibil, ci la alte frecvențe ale spectrului electromagnetic.

Slide 38

Receptoare Sondă orbitală cu microunde WMAP

Studiul fondului cu microunde a fost început de radiotelescoape de la sol, continuat de instrumentul sovietic „Relikt-1” la bordul satelitului „Prognoz-9” în 1983 și de satelitul american COBE (Cosmic Background Explorer) în 1989, dar cea mai detaliată hartă a distribuției fondului de microunde de către sfera cerească a fost construită în 2003 de sonda WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe). Datele obținute impun restricții semnificative asupra modelelor de formare a galaxiilor și a evoluției Universului. Fundalul cosmic cu microunde, numit și CMB, creează zgomot radio care este aproape același în toate direcțiile pe cer. Și totuși există variații foarte mici în intensitate - aproximativ o miime de procent. Acestea sunt urme ale neomogenităților de densitate în Universul tânăr, care au servit drept semințe pentru viitoarele grupuri de galaxii.

Slide 39

sondaje ale cerului

Energia unui atom de hidrogen neexcitat depinde de orientarea reciprocă a spinurilor protonului și electronului. Dacă sunt paralele, energia este puțin mai mare. Astfel de atomi pot trece spontan la o stare cu spini antiparaleli, emițând un cuantum de emisie radio care îndepărtează un mic exces de energie. Cu un singur atom, acest lucru se întâmplă în medie o dată la 11 milioane de ani. Dar distribuția uriașă a hidrogenului în univers face posibilă observarea norilor de gaz la această frecvență. Celebra linie spectrală de 21,1 cm este o altă modalitate de a observa hidrogenul atomic neutru în spațiu. Linia apare din cauza așa-numitei divizări hiperfine a principalului nivel de energie un atom de hidrogen.

Slide 40

Cer radio pe un val de 73,5 cm, 408 MHz (Bonn)

Unul dintre cele mai mari radiotelescoape cu rotație completă din lume, radiotelescopul Bonn de 100 de metri, a fost folosit pentru realizarea sondajului. Aceasta este cea mai mare lungime de undă dintre toate cercetările cerului. A fost realizat pe o lungime de undă la care se observă un număr semnificativ de surse în Galaxie. În plus, alegerea lungimii de undă a fost determinată de motive tehnice.

Slide 41

Aplicație Pământ

Cuptor cu microunde Acesta este modul în care au loc uscarea alimentelor, decongelarea, gătirea și încălzirea la microunde (MW). De asemenea, curenții electrici alternativi excită curenții frecventa inalta. Acești curenți pot apărea în substanțe în care sunt prezente particule încărcate mobile. Dar ascuțit și subțire obiecte metalice nu trebuie introdus într-un cuptor cu microunde (acest lucru este valabil mai ales pentru vasele cu decorațiuni metalice pulverizate pentru argint și aur). Chiar și un inel subțire de aurire de-a lungul marginii plăcii poate provoca o descărcare electrică puternică care va deteriora dispozitivul care creează o undă electromagnetică în cuptor (magnetron, klystron). Principalul avantaj al cuptorului cu microunde este că, în timp, produsele sunt încălzite pe tot volumul, și nu doar de la suprafață. Radiația cu microunde, având o lungime de undă mai mare, pătrunde mai adânc decât infraroșu sub suprafața produselor. În interiorul alimentelor, vibrațiile electromagnetice excită nivelurile de rotație ale moleculelor de apă, a căror mișcare determină practic încălzirea alimentelor.

Slide 42

Telefon celular

În standardul GSM, o stație de bază poate furniza nu mai mult de 8 conversații telefonice în același timp. La evenimente publice și dezastre naturale numărul apelanților crește dramatic, acest lucru supraîncărcă stațiile de bază și duce la întreruperi ale comunicațiilor celulare. Pentru astfel de cazuri, operatorii de telefonie mobilă au stații de bază mobile care pot fi livrate rapid într-o zonă aglomerată. Este vorba de multe controverse posibil prejudiciu radiația cu microunde de la telefoanele mobile. În timpul unei conversații, emițătorul se află în imediata apropiere a capului persoanei. Numeroase studii nu au putut încă să se înregistreze în mod fiabil impact negativ emisii radio de la telefonul mobil asupra sănătății. Deși este imposibil de exclus complet efectul radiației slabe cu microunde asupra țesuturilor corpului, nu există motive de îngrijorare serioasă. Principiul de funcționare al telefoniei celulare se bazează pe utilizarea unui canal radio (în domeniul de microunde) pentru comunicarea între abonat și una dintre stațiile de bază. Informațiile sunt transmise între stațiile de bază, de regulă, prin rețele digitale de cablu. Raza de acțiune a stației de bază - dimensiunea celulei - de la câteva zeci la câteva mii de metri. Depinde de peisaj și de puterea semnalului, care este selectată astfel încât să nu existe prea mulți abonați activi într-o singură celulă.

slide 43

televizor

Emițătorul unui post de televiziune difuzează în mod constant un semnal radio cu o frecvență strict fixă, se numește frecvență purtătoare. Circuitul de recepție al televizorului este ajustat la acesta - în el pornit frecventa dorita are loc rezonanța, permițându-vă să captați vibrații electromagnetice slabe. Informațiile despre imagine sunt transmise prin amplitudinea oscilațiilor: amplitudine mare - luminozitate mare, amplitudine scăzută - o zonă întunecată a imaginii. Acest principiu se numește modulare în amplitudine. Posturile de radio (cu excepția posturilor FM) transmit sunetul în același mod. Odată cu trecerea la televiziune digitală Regulile de codificare a imaginii se schimbă, dar principiul însuși al frecvenței purtătoare și al modulării acesteia rămâne același. Imaginea de televiziune este transmisă pe unde metrice și decimetrice. Fiecare cadru este împărțit în linii, de-a lungul cărora luminozitatea se modifică într-un anumit fel.

Slide 44

antenă de satelit

Antenă parabolică pentru recepția unui semnal de la un satelit geostaționar în benzile de microunde și VHF. Principiul de funcționare este același cu cel al unui radiotelescop, dar antena nu trebuie să fie mobilă. În momentul instalării, este trimis către satelit, care rămâne întotdeauna în același loc față de structurile pământești. Acest lucru se realizează prin plasarea satelitului pe o orbită geostaționară la o înălțime de aproximativ 36.000 km deasupra ecuatorului Pământului. Perioada de revoluție de-a lungul acestei orbite este exact egală cu perioada de rotație a Pământului în jurul axei sale față de stele - 23 ore 56 minute și 4 secunde. Mărimea antenei depinde de puterea emițătorului satelit și de modelul de radiație al acestuia. Fiecare satelit are o zonă principală de serviciu, unde semnalele sale sunt recepționate de o antenă cu diametrul de 50–100 cm și o zonă periferică, unde semnalul slăbește rapid și poate fi necesară o antenă de până la 2–3 m pentru a-l primi. .

Slide 45

Interval vizibil

Aplicație Pământ

Slide 46

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 Soarelui. Ochii noștri în cursul evoluției s-au adaptat la lumina sa și sunt capabili să perceapă radiația doar în această parte îngustă a spectrului. Aproape toate observațiile astronomice până la mijlocul secolului al XX-lea au fost efectuate în lumină vizibilă. Principala sursă de lumină vizibilă în spațiu sunt stelele, a căror suprafață este încălzită la câteva mii de grade și, prin urmare, emite lumină. Pe Pământ se folosesc și surse de lumină non-termică, cum ar fi lămpile fluorescente și diode emițătoare de lumină semiconductoare. Oglinzile și lentilele sunt folosite pentru a colecta lumina din surse cosmice slabe. Receptorii de lumină vizibilă sunt retina ochiului, filmul fotografic, utilizat în camere digitale cristale semiconductoare (matrice CCD), fotocelule și fotomultiplicatoare. Principiul de funcționare al receptorilor se bazează pe faptul că energia unui cuantum de lumină vizibilă este suficientă pentru a provoca o reacție chimică într-o substanță special selectată sau pentru a elimina un electron liber dintr-o substanță. Apoi, cantitatea de lumină primită este determinată de concentrația produșilor de reacție sau de mărimea sarcinii eliberate.

Slide 47

Surse

Una dintre cele mai strălucitoare comete de la sfârșitul secolului al XX-lea. A fost descoperit în 1995, când era încă dincolo de orbita lui Jupiter. Aceasta este o distanță record pentru detectarea unei comete noi. A trecut de periheliu pe 1 aprilie 1997, iar la sfârșitul lunii mai și-a atins luminozitatea maximă - aproximativ zero magnitudine. Cometa Hale-Bopp În total, cometa a rămas vizibilă cu ochiul liber timp de 18,5 luni - de două ori recordul anterior stabilit de marea cometă din 1811. Imaginea arată două cozi ale cometei - praf și gazos. Presiunea radiației solare îi îndepărtează de Soare.

Slide 48

Planeta Saturn

A doua cea mai mare planetă din sistemul solar. Aparține clasei giganților gazosi. Poza a fost făcută de stația interplanetară Cassini, care efectuează cercetări în sistemul Saturn din 2004. La sfârșitul secolului al XX-lea, sisteme de inele au fost găsite pe toate planetele gigantice - de la Jupiter la Neptun, dar numai în Saturn sunt ușor accesibile chiar și cu un mic telescop amator.

Slide 49

pete solare

Ei trăiesc de la câteva ore până la câteva luni. Numărul de pete servește ca indicator al activității solare. Observând petele timp de câteva zile, este ușor de observat rotația Soarelui. Poza a fost făcută cu un telescop de amator. Regiuni de temperatură scăzută pe suprafața vizibilă a Soarelui. Temperatura lor este de 4300-4800 K - aproximativ o mie și jumătate de grade mai mică decât pe restul suprafeței Soarelui. Din acest motiv, luminozitatea lor este de 2-4 ori mai mică, ceea ce, în contrast, creează impresia de pete negre. Petele solare apar atunci când câmpul magnetic încetinește convecția și astfel îndepărtarea căldurii din straturile superioare ale materiei Soarelui.

Slide 50

Receptorii

Telescopul amator În lumea modernă, astronomia amator a devenit un hobby fascinant și prestigios.Cele mai simple instrumente cu diametrul lentilei de 50–70 mm, cele mai mari cu un diametru de 350–400 mm, sunt comparabile ca preț cu o mașină prestigioasă și necesită o instalare permanentă pe o fundație de beton sub o cupolă. În mâini pricepute, astfel de instrumente pot contribui foarte bine la marea știință.

Slide 51

Lampa incandescentă

Emite lumină vizibilă și radiații infraroșii prin încălzirea unei bobine de tungsten plasate în vid cu un curent electric. Spectrul de emisie este foarte apropiat de corpul negru, cu o temperatură de aproximativ 2000 K. La această temperatură, emisia atinge vârfuri în regiunea infraroșu apropiat și, prin urmare, este irosită inutil în scopuri de iluminare. Nu este posibilă creșterea semnificativă a temperaturii, deoarece în acest caz spirala eșuează rapid. Prin urmare, lămpile incandescente sunt un dispozitiv de iluminat neeconomic. Lămpile fluorescente sunt mult mai eficiente în transformarea energiei electrice în lumină.

Slide 52

Ultraviolet

Aplicație Pământ

Slide 53

Gama ultravioletă a radiațiilor electromagnetice se află dincolo de marginea violetă (undă scurtă) a spectrului vizibil. Ultravioletele apropiate de la Soare trec prin atmosferă. Provoacă arsuri solare pe piele și este necesar pentru producerea de vitamina D. Dar expunerea excesivă este plină de dezvoltarea cancerului de piele. Radiațiile UV sunt dăunătoare pentru ochi. De aceea, pe apa si mai ales pe zapada de la munte, este imperativ sa porti ochelari de protectie. Radiațiile UV mai dure sunt absorbite în atmosferă de moleculele de ozon și alte gaze. Poate fi observat doar din spațiu, motiv pentru care se numește ultraviolet în vid. Energia cuantelor ultraviolete este suficientă pentru a distruge moleculele biologice, în special ADN-ul și proteinele. Aceasta este una dintre metodele de distrugere a microbilor. Se crede că atâta timp cât nu exista ozon în atmosfera Pământului, care absoarbe o parte semnificativă a radiațiilor ultraviolete, viața nu ar putea lăsa apa pe uscat. Ultravioletele sunt emise de obiecte cu temperaturi cuprinse între mii și sute de mii de grade, cum ar fi stelele tinere, fierbinți și masive. Cu toate acestea, radiația UV este absorbită de gazul și praful interstelar, așa că adesea vedem nu sursele în sine, ci norii cosmici iluminați de acestea. Pentru colectarea radiațiilor UV se folosesc telescoape cu oglindă, iar pentru înregistrare se folosesc fotomultiplicatori, iar în UV apropiat, ca și în lumina vizibilă, se folosesc matrici CCD.

Slide 54

Surse

Strălucirea este produsă atunci când particulele încărcate din vântul solar se ciocnesc cu moleculele din atmosfera lui Jupiter. Majoritatea particulelor aflate sub influența câmpului magnetic al planetei intră în atmosferă în apropierea polilor ei magnetici. Prin urmare, strălucirea apare într-o zonă relativ mică. Procese similare au loc pe Pământ și pe alte planete cu atmosferă și câmp magnetic. Imaginea a fost realizată de telescopul spațial Hubble. Aurora pe Jupiter în ultraviolete

Slide 55

sondaje ale cerului

Sky in Hard Ultraviolet (EUVE) Sondajul a fost realizat de observatorul orbital de ultraviolete Extreme Ultraviolet Explorer Structura liniei imaginii corespunde mișcării orbitale a satelitului, iar neomogenitatea luminozității benzilor individuale este asociată cu modificări ale calibrarea echipamentului. Dungile negre sunt zone ale cerului care nu au putut fi observate. Numărul mic de detalii din această recenzie se datorează faptului că există relativ puține surse de ultraviolete dure și, în plus, radiația ultravioletă este împrăștiată de praful cosmic.

Slide 56

Aplicație Pământ

Solar Instalatie pentru iradiere dozata a corpului cu aproape ultraviolete pentru bronzare. Radiațiile ultraviolete duc la eliberarea de pigment de melanină în celule, care schimbă culoarea pielii.

Slide 57

Detector de valută

Radiațiile ultraviolete sunt utilizate pentru a determina autenticitatea bancnotelor. Fibrele polimerice cu un colorant special sunt presate în bancnote, care absoarbe cuante ultraviolete și apoi emite radiații vizibile mai puțin energetice. Sub influența luminii ultraviolete, fibrele încep să strălucească, ceea ce este unul dintre semnele autenticității. Radiația ultravioletă a detectorului este invizibilă pentru ochi, strălucirea albastră care se observă în timpul funcționării majorității detectorilor se datorează faptului că sursele ultraviolete utilizate emit și în domeniul vizibil.

Vizualizați toate diapozitivele

Subiect: „Tipuri de radiații. Surse de lumină. Scara undelor electromagnetice.

Scop: stabilirea proprietăților și diferențelor comune pe tema „Radiații electromagnetice”; compara diferite tipuri de radiații.

Echipament: prezentare „Scara undelor electromagnetice”.

În timpul orelor.

I. Moment organizatoric.

II. Actualizare de cunoștințe.

Conversație frontală.

Ce val este lumina? Ce este coerența? Ce unde se numesc coerente? Ce se numește interferență de unde și în ce condiții are loc acest fenomen? Care este diferența de cale? Diferență optică de călătorie? Cum sunt scrise condițiile pentru formarea maximelor și minimelor de interferență? Utilizarea interferenței în tehnologie. Care este difracția luminii? Formulați principiul lui Huygens; principiul Huygens-Fresnel. Numiți modelele de difracție de la diferite obstacole. Ce este o rețea de difracție? Unde se folosește rețeaua de difracție? Ce este polarizarea luminii? Pentru ce sunt folosite polaroidele?

III. Învățarea de materiale noi.

Universul este un ocean de radiații electromagnetice. Oamenii trăiesc în ea, în cea mai mare parte, neobservând valurile care pătrund în spațiul înconjurător. Încălzind lângă șemineu sau aprinzând o lumânare, o persoană forțează sursa acestor valuri să funcționeze, fără să se gândească la proprietățile lor. Dar cunoașterea este putere: după ce a descoperit natura radiațiilor electromagnetice, omenirea în secolul XX a stăpânit și a pus în slujba ei cele mai diverse tipuri.

Știm că lungimea undelor electromagnetice este foarte diferită. Lumina este o parte nesemnificativă a spectrului larg de unde electromagnetice. În studiul acestei mici părți a spectrului au fost descoperite și alte radiații cu proprietăți neobișnuite. Se obișnuiește să se distingă radiațiile de joasă frecvență, radiațiile radio, razele infraroșii, lumina vizibilă, razele ultraviolete, razele X și radiațiile z.

La peste o sută de ani, de fapt, de la începutul secolului al XIX-lea, a continuat descoperirea a tot mai multe valuri noi. Unitatea undelor a fost dovedită de teoria lui Maxwell. Înainte de el, multe valuri erau considerate fenomene natură diferită. Luați în considerare scara undelor electromagnetice, care este împărțită în intervale după frecvență, dar și după metoda de radiație. Nu există limite stricte între gamele individuale de unde electromagnetice. La limitele intervalelor, tipul de undă este stabilit în funcție de metoda de radiație a acesteia, adică o undă electromagnetică cu aceeași frecvență poate fi atribuită într-un caz sau altul unui alt tip de undă. De exemplu, radiațiile cu o lungime de undă de 100 de microni pot fi denumite unde radio sau unde infraroșii. Excepția este lumina vizibilă.

Tipuri de radiații.

Asemănări și diferențe.

Proprietăți și caracteristici generale ale undelor electromagnetice.

Pe măsură ce lungimea de undă scade, diferențele cantitative ale lungimii de undă conduc la diferențe calitative semnificative. Radiațiile de lungimi de undă diferite diferă foarte mult între ele în ceea ce privește absorbția lor de către materie. Radiațiile de unde scurte sunt absorbite slab. Substanțele care sunt opace la lungimile de undă optice sunt transparente la aceste radiații. Coeficientul de reflexie al undelor electromagnetice depinde și de lungimea de undă. Dar principala diferență dintre radiațiile cu unde lungi și cu unde scurte este că radiațiile cu unde scurte dezvăluie proprietățile particulelor.

1 Radiații de joasă frecvență

Radiațiile de joasă frecvență apar în intervalul de frecvență de la 0 la 2104 Hz. Această radiație corespunde unei lungimi de undă de la 1,5 104 la ∞ m. Radiația unor astfel de frecvențe relativ joase poate fi neglijată. Sursa de radiații de joasă frecvență sunt alternatoarele. Sunt folosite la topirea și întărirea metalelor.

2 Unde radio

Undele radio ocupă domeniul de frecvență 2 * 104-109 Hz. Ele corespund unei lungimi de undă de 0,3-1,5 * 104 m. Sursa undelor radio, precum și radiația de joasă frecvență, este curentul alternativ. De asemenea, sursa este un generator de radiofrecvențe, stele, inclusiv Soarele, galaxii și metagalaxii. Indicatorii sunt vibratorul Hertz, circuitul oscilator.

Frecvența înaltă a undelor radio, în comparație cu radiația de joasă frecvență, duce la o radiație vizibilă a undelor radio în spațiu. Acest lucru le permite să fie folosite pentru a transmite informații la diferite distanțe. Sunt transmise vorbire, muzica (difuzare), semnale telegrafice (comunicare radio), imagini ale diferitelor obiecte (radar). Undele radio sunt folosite pentru a studia structura materiei și proprietățile mediului în care se propagă. Studiul emisiilor radio de la obiectele spațiale este subiectul radioastronomiei. În radiometeorologie, procesele sunt studiate în funcție de caracteristicile undelor primite.

3 Infraroșu (IR)

Radiația infraroșie ocupă intervalul de frecvență 3 * 1011 - 3,85 * 1014 Hz. Ele corespund unei lungimi de undă de 780nm -1mm. Radiația infraroșie a fost descoperită în 1800 de astronomul William Hershl. Studiind creșterea temperaturii unui termometru încălzit cu lumină vizibilă, Herschel a găsit cea mai mare încălzire a termometrului în afara regiunii luminii vizibile (dincolo de regiunea roșie). Radiația invizibilă, dat fiind locul său în spectru, a fost numită infraroșu. Sursa radiației infraroșii este radiația moleculelor și atomilor sub influențe termice și electrice. O sursă puternică de radiație infraroșie este Soarele, aproximativ 50% din radiația sa se află în regiunea infraroșie. Radiația infraroșie reprezintă o proporție semnificativă (de la 70 la 80%) din energia de radiație a lămpilor incandescente cu filament de wolfram. Radiația infraroșie este emisă de un arc electric și diferite lămpi cu descărcare în gaz. Radiația unor lasere se află în regiunea infraroșie a spectrului. Indicatorii radiației infraroșii sunt foto și termistorii, emulsii foto speciale. Radiația infraroșie este utilizată pentru uscarea lemnului, a produselor alimentare și a diferitelor vopsea și lacuri (încălzire cu infraroșu), pentru semnalizare în caz de vizibilitate slabă, face posibilă utilizarea dispozitivelor optice care vă permit să vedeți în întuneric, precum și cu telecomandă. Control. Razele infraroșii sunt folosite pentru a ținti proiectilele și rachetele către țintă, pentru a detecta un inamic camuflat. Aceste raze fac posibilă determinarea diferenței de temperatură a secțiunilor individuale ale suprafeței planetelor, a caracteristicilor structurale ale moleculelor unei substanțe (analiza spectrală). Fotografia cu infraroșu este folosită în biologie în studiul bolilor plantelor, în medicină în diagnosticarea bolilor pielii și vasculare, în criminalistică în detectarea falsurilor. Când este expus unei persoane, provoacă o creștere a temperaturii corpului uman.

Radiația vizibilă (lumină)

Radiația vizibilă este singura gamă de unde electromagnetice percepute de ochiul uman. Undele luminoase ocupă un interval destul de îngust: 380-780 nm (ν = 3,85 1014-7,89 1014 Hz). Sursa radiației vizibile sunt electronii de valență din atomi și molecule care își schimbă poziția în spațiu, precum și sarcinile libere care se mișcă cu o rată accelerată. Această parte a spectrului oferă unei persoane informații maxime despre lumea din jurul său. Prin propriile lor proprietăți fizice este similar cu alte game ale spectrului, fiind doar o mică parte din spectrul undelor electromagnetice. Radiațiile care au lungimi de undă (frecvențe) diferite în domeniul vizibil au efecte fiziologice diferite asupra retinei ochiului uman, determinând sentiment psihologic Sveta. Culoarea nu este o proprietate a unei unde de lumină electromagnetică în sine, ci o manifestare a acțiunii electrochimice a sistemului fiziologic uman: ochi, nervi, creier. Aproximativ, există șapte culori primare care se disting de ochiul uman în domeniul vizibil (în ordinea crescătoare a frecvenței radiațiilor): roșu, portocaliu, galben, verde, albastru, indigo, violet. Amintirea secvenței culorilor primare ale spectrului este facilitată de o frază, fiecare cuvânt începe cu prima literă a numelui culorii primare: „Fiecare vânător vrea să știe unde se află fazanul”. Radiațiile vizibile pot influența cursul reacțiilor chimice în plante (fotosinteză) și în organismele animale și umane. Radiațiile vizibile sunt emise de insecte individuale (licuricii) și de unii pești de adâncime din cauza reacțiilor chimice din organism. Absorbția dioxidului de carbon de către plante ca urmare a procesului de fotosinteză, eliberarea de oxigen, contribuie la menținerea vieții biologice pe Pământ. Radiația vizibilă este folosită și pentru a ilumina diferite obiecte.

Lumina este sursa vieții pe Pământ și, în același timp, sursa ideilor noastre despre lumea din jurul nostru.

5. Radiații ultraviolete

Radiația ultravioletă, radiația electromagnetică invizibilă pentru ochi, ocupând regiunea spectrală dintre radiația vizibilă și radiația X în lungimi de undă de 10 - 380 nm (ν = 8 * 1014-3 * 1016 Hz). Radiația ultravioletă a fost descoperită în 1801 de omul de știință german Johann Ritter. Studiind înnegrirea clorurii de argint sub acțiunea luminii vizibile, Ritter a descoperit că argintul se înnegrește și mai eficient în regiunea dincolo de capătul violet al spectrului, unde nu există radiație vizibilă. Radiația invizibilă care a provocat această înnegrire a fost numită ultravioletă. Sursa radiațiilor ultraviolete sunt electronii de valență ai atomilor și moleculelor, precum și sarcinile libere în mișcare accelerată. Radiația încălzită până la temperaturi - 3000 K solide conține o proporție semnificativă de radiație ultravioletă cu spectru continuu, a cărei intensitate crește odată cu creșterea temperaturii. O sursă mai puternică de radiații ultraviolete este orice plasmă la temperatură ridicată. Pentru diferite aplicații ale radiațiilor ultraviolete, se folosesc lămpi cu mercur, xenon și alte lămpi cu descărcare în gaz. Surse naturale de radiații ultraviolete - Soarele, stele, nebuloase și alte obiecte spațiale. Cu toate acestea, doar partea cu lungime de undă lungă a radiației lor (λ>290 nm) ajunge la suprafața pământului. Pentru a înregistra radiația ultravioletă la λ = 230 nm, se folosesc materiale fotografice convenționale; în regiunea cu lungime de undă mai scurtă, straturi fotografice speciale cu gelatină scăzută sunt sensibile la aceasta. Se folosesc receptoare fotoelectrice care folosesc capacitatea radiațiilor ultraviolete de a provoca ionizare și efectul fotoelectric: fotodiode, camere de ionizare, contoare de fotoni, fotomultiplicatori.

În doze mici, radiațiile ultraviolete au un efect benefic, vindecător asupra unei persoane, activând sinteza vitaminei D în organism și provocând, de asemenea, arsuri solare. O doză mare de radiații ultraviolete poate provoca arsuri ale pielii și excrescențe canceroase (80% vindecabile). În plus, radiațiile ultraviolete excesive slăbesc sistem imunitar organism, contribuind la dezvoltarea anumitor boli. Radiațiile ultraviolete au și un efect bactericid: bacteriile patogene mor sub influența acestei radiații.

Radiația ultravioletă este folosită în lămpile fluorescente, în criminalistică (falsificarea documentelor este detectată din imagini), în istoria artei (cu ajutorul razelor ultraviolete, în tablouri pot fi detectate urme de restaurare invizibile pentru ochi). Geamul practic nu transmite radiații ultraviolete, deoarece este absorbit de oxidul de fier, care face parte din sticlă. Din acest motiv, chiar și într-o zi fierbinte însorită, nu te poți bronza într-o cameră cu fereastra închisă. Ochiul uman nu poate vedea radiațiile ultraviolete, deoarece corneea ochiului și lentila ochiului absorb radiațiile ultraviolete. Unele animale pot vedea radiațiile ultraviolete. De exemplu, un porumbel este ghidat de Soare chiar și pe vreme înnorată.

6. Raze X

Radiația de raze X este o radiație electromagnetică ionizantă care ocupă regiunea spectrală dintre radiațiile gamma și ultraviolete în lungimi de undă de 10-12-10-8 m (frecvență 3 * 1016-3-1020 Hz). Radiația cu raze X a fost descoperită în 1895 de un fizician german. Cea mai comună sursă de raze X este tubul de raze X, în care electronii accelerați de un câmp electric bombardează un anod metalic. Razele X pot fi obținute prin bombardarea unei ținte cu ioni de înaltă energie. Anumiți izotopi radioactivi și sincrotroni de stocare a electronilor pot servi și ca surse de raze X. Sursele naturale de raze X sunt Soarele și alte obiecte spațiale

Imaginile obiectelor în raze X sunt obținute pe o peliculă specială cu raze X. Radiația de raze X poate fi înregistrată folosind o cameră de ionizare, un contor de scintilații, multiplicatori de electroni secundari sau de canal, plăci cu microcanale. Datorită puterii sale mari de penetrare, razele X sunt utilizate în analiza de difracție a razelor X (studiul structurii rețelei cristaline), în studiul structurii moleculelor, în detectarea defectelor în probe, în medicină (X -razele, fluorografie, tratamentul cancerului), în detectarea defectelor (detecția defectelor în piese turnate, șine), în istoria artei (descoperirea picturilor antice ascunse sub un strat de pictură târzie), în astronomie (la studierea surselor de raze X) , și știința criminalistică. O doză mare de radiații cu raze X duce la arsuri și modificări ale structurii sângelui uman. Crearea receptorilor de raze X și plasarea acestora pe stațiile spațiale au făcut posibilă detectarea emisiilor de raze X a sute de stele, precum și a învelișurilor supernovelor și a galaxiilor întregi.

7. Radiația gamma (razele γ)

Radiație gamma - radiație electromagnetică cu undă scurtă, care ocupă întregul interval de frecvență ν> Z * 1020 Hz, care corespunde lungimilor de undă 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. Consolidarea materialului studiat.

Radiațiile de joasă frecvență, undele radio, radiațiile infraroșii, radiațiile vizibile, radiațiile ultraviolete, razele X, razele γ sunt diferite tipuri de radiații electromagnetice.

Dacă descompuneți mental aceste tipuri în ceea ce privește creșterea frecvenței sau scăderea lungimii de undă, obțineți un spectru larg continuu - o scară de radiații electromagnetice (profesorul arată scara). Împărțirea radiației electromagnetice în intervale este condiționată. Nu există o graniță clară între regiuni. Numele regiunilor s-au dezvoltat istoric, servesc doar ca un mijloc convenabil de clasificare a surselor de radiații.

Toate gamele scalei de radiații electromagnetice au proprietăți comune:

Natura fizică a tuturor radiațiilor este aceeași. Toate radiațiile se propagă în vid cu aceeași viteză egală cu 3 * 108 m / s. Toate radiațiile prezintă proprietăți comune de undă (reflexie, refracție, interferență, difracție, polarizare).

A). Finalizați sarcini pentru a determina tipul de radiație și natura fizică a acesteia.

1. Lemnul care arde emite unde electromagnetice? Nu arde? (Emit. Arzătoare - raze infraroșii și vizibile, iar neardătoare - infraroșu).

2. Ce explică culoarea albă a zăpezii, culoarea neagră a funinginei, culoarea verde a frunzelor, culoarea roșie a hârtiei? (Zăpada reflectă toate valurile, funinginea absoarbe totul, frunzele reflectă verde, hârtia roșie).

3. Ce rol joacă atmosfera în viața de pe Pământ? (Protecție UV).

4. De ce sticla închisă la culoare protejează ochii sudorului? (Sticlă nu transmite lumină ultravioletă, ci sticlă închisă la culoare și radiația flacără vizibilă strălucitoare care apare în timpul sudării).

5. Când sateliții sau navele spațiale trec prin straturile ionizate ale atmosferei, acestea devin surse de raze X. De ce? (În atmosferă, electronii care se mișcă rapid lovesc pereții obiectelor în mișcare și se produc raze X.)

6. Ce este radiația cu microunde și unde se utilizează? (Radiații de frecvență super înaltă, cuptoare cu microunde).

B). Test de verificare.

1. Radiația infraroșie are o lungime de undă:

A. Mai puțin de 4 * 10-7 m. B. Mai mult de 7,6 * 10-7 m C. Mai puțin de 10 -8 m

2. Radiații ultraviolete:

A. Apare în timpul unei decelerații bruște a electronilor rapizi.

B. Emis intens de corpurile încălzite la o temperatură ridicată.

B. Emis de orice corp încălzit.

3. Care este intervalul de lungimi de undă a radiației vizibile?

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. Cea mai mare capacitate de trecere are:

A. Radiația vizibilă B. Radiația ultravioletă C. Radiația cu raze X

5. O imagine a unui obiect în întuneric se obține folosind:

A. Radiațiile ultraviolete. B. Radiații cu raze X.

B. Radiația infraroșie.

6. Cine a descoperit primul radiația γ?

A. Roentgen B. Villar W. Herschel

7. Cât de repede se deplasează radiația infraroșie?

A. Mai mult de 3*108 m/s B. Mai puțin de 3*10 8 m/s C. 3*108 m/s

8. Radiații cu raze X:

A. Apare în timpul unei decelerații bruște a electronilor rapizi

B. Emis de solidele încălzite la o temperatură ridicată

B. Emis de orice corp încălzit

9. Ce fel de radiații se utilizează în medicină?

Radiații infraroșii Radiații ultraviolete Radiații vizibile Radiații cu raze X

A. 1.2.4 B. 1.3 C. Toate radiațiile

10. Sticla obișnuită practic nu lasă să treacă:

A. Radiații vizibile. B. Radiațiile ultraviolete. C. Radiația infraroșie Răspunsuri corecte: 1(B); 2 (B); 3(A); 4(B); 5(B); 6(B); 7(B); 8(A); 9(A); 10(B).

Scala de notare: 5 - 9-10 sarcini; 4 - 7-8 sarcini; 3 - 5-6 sarcini.

IV. Rezumatul lecției.

V. Tema pentru acasă: §80,86.

Zemtsova Ekaterina.

Muncă de cercetare.

Descarca:

Previzualizare:

Pentru a utiliza previzualizarea prezentărilor, creați un cont Google (cont) și conectați-vă: https://accounts.google.com

Subtitrările slide-urilor:

„Scara radiației electromagnetice”. Lucrarea a fost realizată de o elevă din clasa a XI-a: Ekaterina Zemtsova Conducător: Firsova Natalya Evgenievna Volgograd 2016

Cuprins Introducere Radiațiile electromagnetice Scala de radiații electromagnetice Undele radio Influența undelor radio asupra corpului uman Cum se poate proteja de undele radio? Radiația infraroșie Efectul radiațiilor infraroșii asupra corpului Radiațiile ultraviolete Radiațiile cu raze X Efectul razelor X asupra unei persoane Efectul radiațiilor ultraviolete Radiațiile gamma Efectul radiațiilor asupra unui organism viu Concluzii

Introducere Undele electromagnetice sunt însoțitori inevitabile ai confortului casnic. Ele pătrund în spațiul din jurul nostru și al corpului nostru: surse de radiații EM calde și case luminoase, servesc pentru gătit, asigură comunicare instantanee cu orice colț al lumii.

Relevanță Influența undelor electromagnetice asupra corpului uman este astăzi subiectul unor controverse frecvente. Cu toate acestea, nu undele electromagnetice în sine sunt periculoase, fără de care niciun dispozitiv nu ar putea funcționa cu adevărat, ci componenta lor informațională, care nu poate fi detectată de osciloscoapele convenționale.* Un osciloscop este un dispozitiv conceput pentru a studia parametrii de amplitudine ai unui semnal electric *

Obiective: Să ia în considerare fiecare tip de radiație electromagnetică în detaliu Să identifice ce efect are asupra sănătății umane

Radiația electromagnetică este o perturbare (schimbare de stare) a câmpului electromagnetic care se propagă în spațiu. Radiația electromagnetică se împarte în: unde radio (începând cu extra lung), radiații infraroșii, radiații ultraviolete, radiații de raze X radiații gamma (dure)

Scara radiației electromagnetice este totalitatea tuturor intervalelor de frecvență ale radiației electromagnetice. Următoarele mărimi sunt utilizate ca caracteristică spectrală a radiației electromagnetice: Lungimea de undă Frecvența de oscilație Energia unui foton (cuantumul unui câmp electromagnetic)

Undele radio sunt radiații electromagnetice cu lungimi de undă în spectrul electromagnetic mai mare decât lumina infraroșie. Undele radio au frecvențe de la 3 kHz la 300 GHz și lungimi de undă corespunzătoare de la 1 milimetru la 100 de kilometri. Ca toate celelalte unde electromagnetice, undele radio se deplasează cu viteza luminii. Sursele naturale de unde radio sunt fulgerele și obiectele astronomice. Undele radio generate artificial sunt utilizate pentru comunicații radio fixe și mobile, transmisii radio, radar și alte sisteme de navigație, sateliți de comunicații, rețele de calculatoare și nenumărate alte aplicații.

Undele radio sunt împărțite în intervale de frecvență: unde lungi, unde medii, unde scurte și unde ultrascurte. Undele din acest interval sunt numite lungi deoarece frecvența lor joasă corespunde unei lungimi de undă lungi. Se pot răspândi pe mii de kilometri, deoarece sunt capabili să se îndoaie în jurul suprafeței pământului. Prin urmare, multe posturi de radio internaționale transmit pe unde lungi. Valuri lungi.

Ele nu se propagă pe distanțe foarte mari, deoarece pot fi reflectate doar din ionosferă (unul dintre straturile atmosferei Pământului). Transmisiile cu unde medii sunt receptate mai bine noaptea, când reflectivitatea stratului ionosferic crește. valuri medii

Undele scurte sunt reflectate în mod repetat de pe suprafața Pământului și din ionosferă, datorită cărora se propagă pe distanțe foarte mari. Transmisiile de la un post de radio cu unde scurte pot fi recepționate de cealaltă parte a globului. - pot fi reflectate doar de pe suprafața Pământului și, prin urmare, sunt potrivite pentru difuzare doar la distanțe foarte scurte. Pe undele benzii VHF, sunetul stereo este adesea transmis, deoarece interferența este mai slabă asupra lor. Unde ultrascurte (VHF)

Influența undelor radio asupra corpului uman Ce parametri diferă în ceea ce privește impactul undelor radio asupra corpului? Acțiunea termică poate fi explicată prin exemplul corpului uman: întâlnirea unui obstacol pe drum - corpul uman, undele pătrund în el. La om, acestea sunt absorbite de stratul superior al pielii. În același timp, se generează energie termică, care este excretată de sistemul circulator. 2. Acțiunea non-termică a undelor radio. Un exemplu tipic sunt undele care provin de la antena unui telefon mobil. Aici puteți acorda atenție experimentelor efectuate de oamenii de știință cu rozătoare. Au putut demonstra impactul asupra lor al undelor radio non-termice. Cu toate acestea, ei nu au reușit să dovedească răul lor asupra corpului uman. Ceea ce este folosit cu succes atât de susținătorii, cât și de oponenții comunicațiilor mobile, manipulând mintea oamenilor.

Pielea unei persoane, mai precis, straturile sale exterioare, absoarbe (absoarbe) undele radio, în urma cărora este eliberată căldură, care poate fi înregistrată cu absolut exactitate experimental. Creșterea maximă admisă a temperaturii corpului uman este de 4 grade. Rezultă că, pentru consecințe grave, o persoană trebuie să fie expusă mult timp la unde radio destul de puternice, ceea ce este puțin probabil în condițiile de viață de zi cu zi. Este cunoscut faptul că radiațiile electromagnetice interferează cu recepția de înaltă calitate a semnalului TV. Undele radio sunt periculoase de moarte pentru proprietarii de stimulatoare cardiace electrice - acestea din urmă au un prag clar peste care radiația electromagnetică din jurul unei persoane nu ar trebui să se ridice.

Dispozitive pe care o persoană le întâlnește în cursul vieții sale: telefoane mobile; antene de transmisie radio; radiotelefoane ale sistemului DECT; dispozitive fără fir de rețea; Dispozitive Bluetooth; scanere corporale; telefoane pentru copii; aparate electrocasnice; linii electrice de înaltă tensiune.

Cum te poți proteja de undele radio? Singura metodă eficientă este să stai departe de ei. Doza de radiație scade proporțional cu distanța: cu cât este mai puțin, cu atât o persoană este mai departe de emițător. Aparatele electrocasnice (burghiuți, aspiratoare) generează câmpuri magnetice electrice în jurul cablului de alimentare, cu condiția ca cablurile electrice să fie instalate analfabet. Cu cât puterea dispozitivului este mai mare, cu atât impactul acestuia este mai mare. Te poți proteja așezându-le cât mai departe de oameni. Aparatele care nu sunt utilizate trebuie scoase din priză.

Radiația infraroșie este numită și radiație „termică”, deoarece radiația infraroșie de la obiectele încălzite este percepută de pielea umană ca o senzație de căldură. În acest caz, lungimile de undă emise de corp depind de temperatura de încălzire: cu cât temperatura este mai mare, cu atât lungimea de undă este mai mică și intensitatea radiației este mai mare. Spectrul de radiații al unui corp absolut negru la temperaturi relativ scăzute (până la câteva mii de Kelvin) se află în principal în acest interval. Radiația infraroșie este emisă de atomi sau ioni excitați. Radiatii infrarosii

Adâncimea de penetrare și, în consecință, încălzirea corpului prin radiații infraroșii depind de lungimea de undă. Radiația cu unde scurte este capabilă să pătrundă în corp până la o adâncime de câțiva centimetri și să încălzească organele interne, în timp ce radiația cu undă lungă este reținută de umiditatea conținută în țesuturi și crește temperatura tegumentului corpului. Deosebit de periculos este efectul radiațiilor infraroșii intense asupra creierului - poate provoca un accident de căldură. Spre deosebire de alte tipuri de radiații, cum ar fi raze X, microunde și ultraviolete, radiațiile infraroșii de intensitate normală nu afectează negativ organismul. Efectul radiațiilor infraroșii asupra corpului

Radiația ultravioletă este radiația electromagnetică invizibilă pentru ochi, situată pe spectrul dintre radiația vizibilă și cea de raze X. Radiația ultravioletă Intervalul de radiație ultravioletă care ajunge la suprafața Pământului este de 400 - 280 nm, în timp ce lungimi de undă mai scurte de la Soare sunt absorbite în stratosferă cu ajutorul stratului de ozon.

Proprietățile radiațiilor UV activitatea chimică (accelerează cursul reacțiilor chimice și al proceselor biologice) capacitatea de penetrare distrugerea microorganismelor, un efect benefic asupra organismului uman (în doze mici) capacitatea de a provoca luminiscența substanțelor (strălucirea lor cu diferite culori de emisie) ușoară)

Expunerea la radiații ultraviolete Expunerea pielii la radiații ultraviolete în depășire față de capacitatea naturală de protecție a pielii de a se bronza duce la diferite grade de arsuri. Radiațiile ultraviolete pot duce la formarea de mutații (mutageneză ultravioletă). Formarea mutațiilor, la rândul său, poate provoca cancer de piele, melanom de piele și îmbătrânire prematură. Îmbrăcămintea și cremele speciale de protecție solară cu un număr SPF mai mare de 10 sunt un mijloc eficient de protecție împotriva radiațiilor ultraviolete.Radiația ultravioletă din domeniul undelor medii (280-315 nm) este aproape imperceptibilă pentru ochii omului și este absorbită în principal de epiteliul corneei, care provoacă leziuni ale radiațiilor în timpul iradierii intense – arsura corneei (electroftalmie). Aceasta se manifesta prin lacrimare crescuta, fotofobie, edem al epiteliului corneei.Pentru protejarea ochilor se folosesc ochelari speciali care blocheaza pana la 100% radiatiile ultraviolete si sunt transparente in spectrul vizibil. Pentru lungimi de undă și mai scurte, nu există un material adecvat pentru transparența lentilelor obiectivului, iar optica reflectorizantă - oglinzi concave - trebuie utilizată.

Radiația cu raze X - unde electromagnetice, a căror energie fotonică se află la scara undelor electromagnetice între radiația ultravioletă și radiația gamma.Utilizarea radiației cu raze X în medicină Motivul pentru utilizarea radiației cu raze X în diagnosticare a fost lor capacitate mare de penetrare. În primele zile ale descoperirii, razele X au fost folosite în principal pentru a examina fracturile osoase și pentru a localiza corpuri străine (cum ar fi gloanțe) în corpul uman. În prezent, se folosesc mai multe metode de diagnosticare cu raze X.

Fluoroscopie După ce razele X trec prin corpul pacientului, medicul observă o imagine în umbră a pacientului. O fereastră de plumb trebuie instalată între ecran și ochii medicului pentru a-l proteja de efectele nocive ale razelor X. Această metodă face posibilă studierea stării funcționale a unor organe. Dezavantajele acestei metode sunt imaginile de contrast insuficiente și dozele relativ mari de radiații primite de pacient în timpul procedurii. Fluorografie Sunt utilizate, de regulă, pentru un studiu preliminar al stării organelor interne ale pacienților care utilizează doze mici de raze X. Radiografia Aceasta este o metodă de examinare cu raze X, în timpul căreia imaginea este înregistrată pe film fotografic. Fotografiile cu raze X conțin mai multe detalii și, prin urmare, sunt mai informative. Poate fi salvat pentru analize suplimentare. Doza totală de radiație este mai mică decât cea utilizată în fluoroscopie.

Razele X sunt ionizante. Afectează țesuturile organismelor vii și poate provoca radiații, arsuri de radiații și tumori maligne. Din acest motiv, atunci când lucrați cu raze X trebuie luate măsuri de protecție. Se crede că daunele sunt direct proporționale cu doza de radiație absorbită. Radiația cu raze X este un factor mutagen.

Efectul razelor X asupra organismului Razele X au o putere mare de penetrare; sunt capabili să pătrundă liber prin organele și țesuturile studiate. Efectul razelor X asupra organismului se manifestă și prin faptul că razele X ionizează moleculele de substanțe, ceea ce duce la o încălcare a structurii inițiale a structurii moleculare a celulelor. Astfel, se formează ioni (particule încărcate pozitiv sau negativ), precum și molecule, care devin active. Aceste modificări, într-un fel sau altul, pot provoca apariția arsurilor prin radiații ale pielii și mucoaselor, boală de radiații, precum și mutații, ceea ce duce la formarea unei tumori, inclusiv a uneia maligne. Cu toate acestea, aceste modificări pot apărea numai dacă durata și frecvența expunerii la raze X a organismului este semnificativă. Cu cât fasciculul de raze X este mai puternic și cu cât expunerea este mai lungă, cu atât este mai mare riscul de efecte negative.

În radiologia modernă se folosesc dispozitive care au o energie a fasciculului foarte mică. Se crede că riscul de a dezvolta cancer după o singură examinare standard cu raze X este extrem de mic și nu depășește 1 miime dintr-o sută. În practica clinică se folosește o perioadă foarte scurtă de timp, cu condiția ca beneficiul potențial al obținerii de date privind starea organismului să fie mult mai mare decât pericolul potențial al acestuia. Radiologii, precum și tehnicienii și asistenții de laborator, trebuie să respecte măsurile de protecție obligatorii. Medicul care efectuează manipularea își îmbracă un șorț de protecție special, care este o placă de plumb de protecție. În plus, radiologii au un dozimetru individual și, de îndată ce detectează că doza de radiații este mare, medicul este scos din muncă cu raze X. Astfel, radiațiile cu raze X, deși au efecte potențial periculoase asupra organismului, sunt sigure în practică.

Radiația gamma - un tip de radiație electromagnetică cu o lungime de undă extrem de scurtă - mai mică de 2·10−10 m are cea mai mare putere de penetrare. Acest tip de radiație poate fi blocat de o placă groasă de plumb sau de beton. Pericolul radiațiilor constă în radiațiile ionizante, interacționând cu atomii și moleculele, pe care acest efect le transformă în ioni încărcați pozitiv, rupând astfel legăturile chimice ale moleculelor care alcătuiesc organismele vii și provocând schimbări importante din punct de vedere biologic.

Rata dozei - arată ce doză de radiație va primi un obiect sau un organism viu într-o perioadă de timp. Unitate de măsură - Sievert / oră. Doze anuale efective echivalente, μSv/an Radiații cosmice 32 Expunere de la materiale de construcție și pe sol 37 Expunere internă 37 Radon-222, radon-220 126 Proceduri medicale 169 Testarea armelor nucleare 1,5 Energie nucleară 0,01 Total 400

Tabel cu rezultatele unei singure expuneri la radiații gamma pe corpul uman, măsurate în sieverts.

Impactul radiațiilor asupra unui organism viu provoacă diverse modificări biologice reversibile și ireversibile în acesta. Și aceste modificări sunt împărțite în două categorii - modificări somatice cauzate direct la oameni și modificări genetice care apar la descendenți. Severitatea efectelor radiațiilor asupra unei persoane depinde de modul în care apare acest efect - imediat sau în porțiuni. Majoritatea organelor au timp să se recupereze într-o oarecare măsură de la radiații, așa că tolerează o serie de doze pe termen scurt mai bine decât aceeași doză totală de radiații primită la un moment dat. Măduva osoasă roșie și organele sistemului hematopoietic, organele de reproducere și organele de vedere sunt cele mai expuse la radiații Copiii sunt mai expuși la radiații decât adulții. Majoritatea organelor unui adult nu sunt atât de expuse la radiații - acestea sunt rinichii, ficatul, vezica urinară, țesuturile cartilajului.

Concluzii Sunt luate în considerare în detaliu tipurile de radiații electromagnetice.S-a constatat că radiațiile infraroșii la intensitate normală nu afectează negativ organismul.radiațiile cu raze X pot provoca arsuri prin radiații și tumori maligne.radiațiile gamma provoacă modificări biologic importante în organism.

Vă mulțumim pentru atenție

Sursa de radiație electromagnetică este întotdeauna materia, dar diferitele niveluri de organizare a materiei în materie au un mecanism diferit de excitare a undelor electromagnetice.

Deci undele electromagnetice au ca sursă curenți care circulă în conductori, tensiuni electrice alternative pe suprafețele metalice (antene), etc. Radiația infraroșie are ca sursă obiectele încălzite și este generată de vibrațiile moleculelor corpului. Radiația optică apare ca urmare a tranziției electronilor atomilor de la o orbită excitată la altele (cele staționare). Razele X se bazează pe excitarea învelișurilor de electroni ale atomilor de influențe externe, de exemplu, bombardarea cu fascicule de electroni. Radiația gamma are o sursă de nuclee excitate de atomi, excitația poate fi naturală sau poate fi rezultatul radioactivității induse.

Scara undelor electromagnetice:

Undele electromagnetice sunt altfel cunoscute sub denumirea de unde radio. Undele radio sunt împărțite în sub-benzi (vezi tabel).

Undele lungi și medii se îndoaie în jurul suprafeței, sunt bune pentru comunicații radio cu rază scurtă și lungă de acțiune, dar au capacitate scăzută;

undele scurte - reflectate de la suprafata si au o capacitate mai mare, sunt folosite pentru comunicatii radio la distanta mare;

VHF - distribuit numai în linie de vedere, utilizat pentru comunicații radio și televiziune;

IKI - sunt folosite pentru tot felul de dispozitive termice;

lumina vizibila - folosita in toate instrumentele optice;

UVI - folosit în medicină;

Radiațiile cu raze X sunt utilizate în medicină și în dispozitivele de control al calității produselor;

raze gamma - vibrații ale suprafeței nucleonilor care alcătuiesc nucleul. utilizat în rezonanța paramagnetică pentru a determina compoziția și structura materiei.

2. Schimbarea câmpurilor la mutarea obiectelor. Efectul Doppler și aplicarea lui în tehnologie

Când un obiect se mișcă în orice câmp de forță - electric, magnetic sau electromagnetic, percepția sa asupra acțiunilor acestui câmp se schimbă. Acest lucru se datorează faptului că interacțiunea obiectului și câmpului depinde de viteza relativă a materiei câmpului și obiectului și, prin urmare, nu rămâne o valoare constantă. Acest lucru se manifestă cel mai clar în așa-numitul efect Doppler.

Efectul Doppler este o modificare a frecvenței oscilațiilor și a lungimii de undă percepute de receptorul de oscilații datorită mișcării sursei de undă și a observatorului unul față de celălalt. Motivul principal al efectului este o modificare a numărului de unde care se potrivesc în calea de propagare dintre sursă și receptor.

Efectul Doppler pentru undele sonore este observat direct. Se manifestă printr-o creștere a tonului (frecvenței) sunetului atunci când sursa sunetului și observatorul se apropie și, în consecință, printr-o scădere a tonului sunetului atunci când se îndepărtează.

Efectul Doppler a fost folosit pentru a determina viteza obiectelor - la determinarea vitezei unei mașini în mișcare, la măsurarea vitezei aeronavei, la măsurarea vitezei de apropiere sau de îndepărtare a aeronavelor una de cealaltă.

În primul caz, controlorul de trafic direcționează fasciculul unui radar portabil către mașină și determină viteza acestuia prin diferența de frecvență dintre fasciculele transmise și reflectate.

În al doilea caz, contorul de componentă a vitezei Doppler în sine este instalat direct pe aeronavă. Trei sau patru fascicule sunt emise oblic în jos - la stânga înainte, la dreapta înainte, la stânga înapoi și la dreapta spate. frecvențele semnalelor recepționate sunt comparate cu frecvențele semnalelor emise, diferențele de frecvență dau o idee despre componenta mișcării aeronavei în direcția fasciculului, iar apoi, prin recalcularea informațiilor primite, ținând cont de poziția a fasciculelor în raport cu aeronavă se calculează viteza și unghiul de deriva a aeronavei.

În al treilea caz, radarul instalat pe aeronavă determină nu numai distanța până la o altă aeronavă, ca în radarele convenționale, ci și schimbarea frecvenței Doppler, care face posibilă nu numai cunoașterea distanței până la o altă aeronavă (țintă), dar de asemenea, viteza sa. Pe fundal, această metodă vă permite să distingeți o țintă în mișcare de una staționară.

Utilizarea efectului Doppler împreună cu spectrometrele în astronomie face posibilă obținerea unei cantități mari de informații despre comportamentul obiectelor și formațiunilor stelare aflate departe de noi.