🗊 Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №39 Семинар по теме: «Спектр эле

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №39 Семинар по теме: «Спектр электромагнитных излучений»

Обучающие цели урока: Обучающие цели урока: Усвоить следующие элементы неполного опыта учащихся в рамках отдельного урока: Низкочастотное излучение, радиоволны, инфракрасное излучение, видимое излучение, ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение, гамма-лучи; их применение в жизнедеятельности человека. Систематизировать и обобщить знания об электромагнитных волнах.

Группы-исследователи получили задание: Группы-исследователи получили задание: 1группа изучала низкочастотное излучение 2группа изучала радиоволны 3группа изучала инфракрасное излучение 4группа изучала видимое излучение 5группа изучала ультрафиолетовое излучение 6группа изучала рентгеновское излучение Гамма-излучение изучал один учащийся, Общие выводы делал второй учащийся. В каждой группе работали: историк, конструктор, теоретик-эрудит, а также координатор.

Каждая группа дома готовила таблицу: Каждая группа дома готовила таблицу:

Радиоволны

Радиоволны - это электромагнитные волны с длиной волны от нескольких км до нескольких мм и частотой от 105 -1012 Гц. Радиоволны - это электромагнитные волны с длиной волны от нескольких км до нескольких мм и частотой от 105 -1012 Гц.

История открытия О радиоволнах впервые в своих работах в 1868 году рассказал Джеймс Максвелл. Он предложил уравнение, которое описывает световые и радиоволны, как волны электромагнетизма. В 1886 году Генрих Герц экспериментально подтвердил теорию Максвелла, получив в своей лаборатории радиоволны длиной в несколько десятков сантиметров. 7мая 1895года А.С.Попов доложил Русскому физико-химическому обществу об изобретении прибора, могущего улавливать грозовые разряды. 24 марта 1896года, используя эти волны, он передал на расстояние 250м первую в мире радиограмму из двух слов «Генрих Герц».

История открытия В 1924г. А.А. Глаголева-Аркадьева с помощью созданного ею массового излучателя получила еще более короткие ЭМ волны, заходящие в область ИКИ излучения. М.А.Левитская, профессор Воронежского Государственного Университета в качесве излучающих вибраторов брала металлические шарики и маленькие проволочки, наклеенные на стекла. Ею получены ЭМ волны с длиной волны 30мкм. М.В.Шулейкин разработал математический анализ процессов радиосвязей. Б.А.Введенский – разработал теорию огибания радиоволнами земли. О.В.Лосев открыл свойство кристаллического детектора генерировать незатухающие колебания.

Источники и приёмники РВ излучаются вибраторами (антеннами) соединённые с ламповыми или полупроводниковыми генераторами. В зависимости от назначения генераторы и вибраторы могут иметь разную конструкцию, но всегда антенна преобразует подводимые к ней ЭМ волны. В природе существуют естественные источники РВ во всех частотных диапазонах. Это звёзды, Солнце, галактики, метагалактики.

Свойства радиоволн: Отражение Преломление Интерференция Дифракция Поляризация Поглощение Короткие волны хорошо отражаются от ионосферы Ультракороткие проникают через ионосферу

Распределение радиоволн по диапазонам

Влияние на здоровье человека Как отмечают медики, наиболее чувствительными системами организма человека к электромагнитным излучениям являются: нервная, иммунная, эндокринная и половая. Исследование воздействия радиоизлучения от мобильных телефонов на людей дает первые неутешительные результаты. Еще в начале 90-х годов американский ученый Кларк обратила внимание, что здоровье улучшают …. радиоволны! В медицине существует даже направление магнитотерапия, а некоторые ученые, например, доктор медицинских наук, профессор В.А. Иванченко, использует, работающие на этом принципе, свои медицинские приборы в лечебных целях. Кажется невероятным, но найдены частоты, губительные для сотен микроорганизмов и простейших, а на определенных частотах идет восстановление организма -стоит на несколько минут включить прибор и, в зависимости от определенной частоты, органы, отмеченные как больные, восстанавливают свои функции, приходят в диапазон нормы.

Далеко не последнюю роль могут играть средства индивидуальной защиты на основе текстильных материалов. Многие зарубежные фирмы создали ткани, позволяющие эффективно защищать организм человека от большинства видов электромагнитного излучения.

Применение радиоволн Телескоп – гигант позволяет вести радиоизмерения. Комплекс «Спектр-М» позволяет анализировать в какой угодно области спектра любые образцы: твердые, жидкие, газообразные. Уникальный микроэндоскоп повышает точность диагноза. Радиотелескоп субмиллиметрового диапазона регистрирует излучение из части Вселенной, которая закрыта слоем космической пыли. Компактная камера. Преимущество: возможность стирать снимки.

Применение радиоволн Воронеж – город радиоэлектроники. Магнитофоны и телевизоры, радиоприемники и радиостанции, телефон и телеграф, радио и телевидение.

Инфракрасное излучение

История открытия Инфракрасное излучение было обнаружено английским астрономом и физиком Уильямом Гершелем в 1800 году.

Источники инфракрасного излучения ИК волны излучают нагретые тела, молекулы которых движутся интенсивно. Это излучение называют тепловым. Это - электрическая дуга, квантовые генераторы(лазеры), тело человека.

Приемники инфракрасного излучения Их действие основано на преобразовании энергии ИКИ в другие виды энергии, измеряющиеся обычными методами. Это термоэлементы, болометры, фотоэлементы, фоторезисторы, чувствительные к ИКИ.

Свойства Все свойства электромагнитных волн (отражение, преломление, интерференция, дифракция, поглощение и др.) Характерной особенностью ИКИ является тепловое воздействие, а также способность сильно поглощаться некоторыми веществами. Проходя через земную атмосферу, ИКИ ослабляется в результате рассеивания азотом и кислородом и поглощения парами воды. Наличие в атмосфере взвешенных частиц пыли, дыма, капель воды приводит к «парниковому эффекту». Химическое действие. Невидимое.

Применение ИК излучения Для сушки лакокрасочных покрытий, овощей, фруктов

Применение ИК излучения Инфракрасное излучение применяется в медицине, т.к. оказывает болеутоляющее, антиспазмалитическое, противовоспалительное, циркуляторное, стимулирующее и отвлекающее действие.

Применение ИК излучения В приборах ночного видения: биноклях, очках, прицелах для стрелкового оружия, ночных фото- и видеокамерах. Здесь невидимое глазом инфракрасное изображение объекта преобразуется в видимое.

Применение ИК излучения Тепловизор — устройство для наблюдения за распределением температуры исследуемой поверхности. Распределение температуры отображается на дисплее как цветовое поле, где определённой температуре соответствует определённый цвет. Термограмма — изображения в инфракрасных лучах, показывающего картину распределения температурных полей.

Применение ИК излучения Тепловизоры применяют на предприятиях, где необходим контроль за тепловым состоянием объектов, и в организациях, занимающихся поиском неисправностей сетей различного назначения. Так, сканирование тепловизором может показать место отхода контактов в системах электропроводки.

Применение ИК излучения Тепловизоры используют в строительстве при оценке теплоизоляционных свойств конструкций. С их помощью можно определить области наибольших теплопотерь в строящемся доме и сделать вывод о качестве применяемых строительных материалов и утеплителей.

Применение ИК излучения Термограммы используют в медицине для диагностики заболеваний. Так, инфракрасные снимки вен позволяют обнаруживать места закупорки сосудов, места локализации тромбов или злокачественных опухолей, даже если их температура превышает окружающую температуру на сотые доли градуса.

Применение ики излучения В телефонной связи, для сортировки материалов, обнаружения невидимых пятен, подписей, повреждений и для изучения тонких структур. Фотографирование в ИК лучах позволяют обнаруживать невидимые глазу звезды и слабо нагретые туманности Радиоспектроскопия – наука, использующая методы радиофизики для изучения электромагнитных волн сантиметрового и миллиметрового диапазона.

Применение ИК излучения Дистанционное управление телевизором или видеомагнитофоном осуществляется с помощью ИКИ излучения. В пультах дистанционного управления пучок инфракрасного излучения испускает светодиод.

Видимое излучение Видимое излучение

История открытия В работах Пифогора, Аристотеля, Платона и Евклида рассматриваются вопросы природы и распространения света, но только в средние века был заложен действительно научный фундамент учения о свете. В его основе работы Ньютона, Ломоносова, Гюйгенса, Гримальди и др. Именно в 16-17веке была обнаружена дифракция, дисперсия, поляризация света, изучены отражение и преломление света, измерена его скорость, построены первые телескопы и микроскопы. Ломоносов был крупным специалистом в области теоретической оптики. В 1756г. он выступил на собрании Академии наук с речью «Слово о происхождении света». В ней он высказал предположение о волновой природе света. Впервые указал на единую природу тепловых и световых лучей, изложил основы цветовидения.

История открытия Первые объяснения спектра видимого излучения дали Исаак Ньютон в книге «Оптика» и  Иоганн Гёте в работе «Теория Цветов», однако ещё до них Роджер Бэкон наблюдал оптический спектр в стакане с водой. Лишь спустя четыре века после этого Ньютон открыл дисперсию света в призмах. Физики 20 века показали, что для света характерна двойственность свойств. В зависимости от условий свет проявляет волновые или квантовые свойства.

Источники излучения Солнце Звезды Электролампы Люминесцентные лампы Электрическая дуга Лазеры Полярное сияние

Воздействует на глаз, Воздействует на глаз, делает видимым окружающие предметы, способствует появлению свободных электронов, вызывает фотоэффект, обладает способностью оказывать: фотохимическое и биологическое действие. возможность познания окружающего мира

Освещение Освещение

Очки- простейший медицинский Очки- простейший медицинский прибор.

Лазерное излучение является особым видом светового излучения электромагнитной природы, получаемое с помощью оптических квантовых генераторов- лазеров.

применяют для получения больших увеличений. применяют для получения больших увеличений.

Телескопы Основное назначение телескопов - собрать как можно больше излучения от небесного тела. Во вторую очередь телескопы служат для рассматривания объектов под большим углом или, как говорят, для увеличения. Телескопы бывают линзовые и зеркальные.

УФИ в малых дозах: повышает тонус живого организма; активирует защитные механизмы; повышает уровень иммунитета, а также увеличивает секрецию ряда гормонов; образуются вещества, которые обладают сосудорасширяющим действием, повышают проницаемость кожных сосудов; изменяется углеводный и белковый обмен веществ в организме; изменяет легочную вентиляцию — частоту и ритм дыхания; повышается газообмен; образуется в организме витамин D2, укрепляющий костно-мышечную систему и обладающий антирахитным действием. убивает бактерии.

Рентгеновское излучение Рентгеновское излучение

Источники рентгеновского излучения Рентгеновские лучи излучаются при больших ускорениях электронов.

Влияние на здоровье человека Облучение в больших количествах вызывает лучевую болезнь

Способы защиты от отрицательного воздействия рентгеновского излучения Экранами могут защищаться оконные проемы и стены зданий и сооружений, находящихся под воздействием электромагнитного излучения (ЭМИ). Врачи, работающие у рентгеновских аппаратов, стали защищаться свинцовым экраном: свинец — это как бы защитная броня, он не пропускает рентгеновских лучей.

 Длина волны — < 5·10−3 нм   Длина волны — < 5·10−3 нм 

История открытия Гамма-излучение было открыто французским физиком Полем Виллардом в 1900 году при исследовании излучения радия. Гамма-кванты сверхвысоких энергий рождаются при столкновении заряженных частиц, разогнанных мощными электромагнитными полями космических объектов или земных ускорителей элементарных частиц. В атмосфере они крушат ядра атомов, порождая каскады частиц, летящих с околосветовой скоростью.

Источники гамма- излучения Атомные ядра, изменяющие энергетическое состояние Ускоренно движущиеся заряженные частицы Звезды, галактики Ядерные реакции, радиоактивный распад ядер

Свойства гамма-излучения Большая проникающая способность Высокая химическая активность Является ионизирующим, вызывает лучевую болезнь, лучевой ожог и злокачественные опухоли. Проявляет все свойства электромагнитных волн.

Применение Гамма-дефектоскопия, контроль изделий просвечиванием γ-лучами. Консервирование пищевых продуктов. Стерилизация медицинских материалов и оборудования. Лучевая терапия. Уровнемеры. Гамма-каротаж в геологии. Гамма-высотомер, измерение расстояния до поверхности при приземлении спускаемых космических аппаратов. Гамма-стерилизация специй, зерна, рыбы, мяса и других продуктов для увеличения срока хранения.

Различные виды электромагнитных излучений имеют ряд общих свойств , что позволяет рассматривать их как составные части единой шкалы электромагнитных излучений. Различные виды электромагнитных излучений имеют ряд общих свойств , что позволяет рассматривать их как составные части единой шкалы электромагнитных излучений. Принципиального различия между отдельными излучениями нет. Все они представляют собой электромагнитные волны , порождаемые заряженными частицами. Обнаруживаются электромагнитные волны, в конечном счете, по их действию на заряженные частицы. В вакууме излучение любой длины волны распространяется со скоростью 300 000 км/с.Границы между отдельными областями шкалы излучений весьма условны.

Существуют ли четкие границы между отдельными диапазонами? Существуют ли четкие границы между отдельными диапазонами? Нет. Между отдельными видами излучений нет принципиального отличия .Работы Левитской, Вологдина и др. показали, излучения граничных частот могут быть получены двумя способами: и как низкочастотные и как высокочастотные, да и свойства их сходны. Всё говорит об условности границ между отдельными областями спектра /шкалы/электромагнитных излучений,но каждый вид излучения имеет своё характерное свойство, обусловленное частотой излучения.

Кончается ли шкала электромагнитных излучений с длиной волны λ=10-13см? Кончается ли шкала электромагнитных излучений с длиной волны λ=10-13см? Шкала не имеет границ, ибо нет пределов познания природы. Ученые, безусловно, найдут еще методы получения еще более коротких волн. Пройдем по свойствам волн, начиная с радиоволн. Инфракрасное излучение обладает тепловыми свойствами . С помощью видимого излучения человек познаёт окружающий мир.

Ультрафиолетовое излучение обладает бактерицидными и ионизирующими свойствами . Ультрафиолетовое излучение обладает бактерицидными и ионизирующими свойствами . Рентгеновы лучи обладают большой проникающей способностью и биологической активностью . Гамма – лучи обладают еще более проникающей способностью и биологической активностью. Вывод 1 Количественные характеристики волн: длина и частота определяют их качество.

Пройдем снова по свойствам волн слева направо. При этом переходе (длина волны уменьшается, а частота увеличивается) нарастают квантовые свойства, а уменьшаются волновые. Пройдем снова по свойствам волн слева направо. При этом переходе (длина волны уменьшается, а частота увеличивается) нарастают квантовые свойства, а уменьшаются волновые. Вывод 2.Все излучения объединяют, казалось бы, противоположные свойства: волновые и квантовые. Здесь четко выражен дуализм в природе, единство и борьба двух противоположностей (чем короче длина волны, тем четче выражены квантовые свойства).