Реферат по физика на тема електромагнитни вълни. Обобщение на урока с презентация „Видове радиация
"Електромагнитни вълни".
Цели на урока:
Образователни:
- запознават учениците с характеристиките на разпространението на електромагнитните вълни;
- разгледайте етапите на създаване на теорията за електромагнитното поле и експериментално потвърждение на тази теория;
Образователни: запознайте учениците с интересни епизоди от биографията на Г. Херц, М. Фарадей, Максуел Д.К., Ерстед Х.К., А.С. Попова;
Развитие: насърчаване на развитието на интерес към предмета.
Демонстрации : слайдове, видео.
ПО ВРЕМЕ НА ЗАНЯТИЯТА
Днес ще се запознаем с характеристиките на разпространението на електромагнитните вълни, ще отбележим етапите на създаване на теорията за електромагнитното поле и експерименталното потвърждение на тази теория и ще се спрем на някои биографични данни.
Повторение.
За да постигнем целите на урока, трябва да повторим някои въпроси:
Какво е вълна, по-специално механична вълна? (Разпространение на вибрации на частици материя в космоса)
Какви величини характеризират вълната? (дължина на вълната, скорост на вълната, период на трептене и честота на трептене)
Каква е математическата връзка между дължината на вълната и периода на трептене? (дължината на вълната е равна на произведението от скоростта на вълната и периода на трептене)
Учене на нов материал.
Електромагнитната вълна в много отношения е подобна на механичната вълна, но има и разлики. Основната разлика е, че тази вълна не изисква среда за разпространение. Електромагнитната вълна е резултат от разпространението на променливо електрическо поле и променливо магнитно поле в пространството, т.е. електромагнитно поле.
Електромагнитното поле се създава от ускорено движещи се заредени частици. Наличието му е относително. Това е специален вид материя, която е комбинация от променливи електрически и магнитни полета.
Електромагнитната вълна е разпространението на електромагнитно поле в пространството.
Помислете за графиката на разпространението на електромагнитна вълна.
Диаграмата на разпространение на електромагнитна вълна е показана на фигурата. Необходимо е да се помни, че векторите на напрегнатостта на електрическото поле, магнитната индукция и скоростта на разпространение на вълната са взаимно перпендикулярни.
Етапи на създаване на теорията за електромагнитната вълна и нейното практическо потвърждение.
Ханс Кристиан Ерстед (1820) Датски физик, постоянен секретар на Кралското датско общество (от 1815 г.).
От 1806 г. - професор в този университет, от 1829 г. в същото време директор на Копенхагенското политехническо училище. Произведенията на Ерстед са посветени на електричеството, акустиката и молекулярната физика.
През 1820 г. той открива ефекта на електрическия ток върху магнитна стрелка, което води до появата на нова област на физиката - електромагнетизма. Идеята за връзката между различни природни явления е характерна за научното творчество на Ерстед; по-специално, той беше един от първите, които изразиха идеята, че светлината е електромагнитно явление. През 1822-1823 г., независимо от Ж. Фурие, той преоткрива термоелектричния ефект и конструира първия термоелемент. Той експериментално изследва свиваемостта и еластичността на течности и газове и изобретява пиезометъра (1822). Провежда изследвания върху акустиката, по-специално се опитва да открие появата на електрически феномени, дължащи се на звука. Изследвани отклонения от закона на Бойл-Мариот.
Ørsted беше брилянтен лектор и популяризатор, организира Обществото за разпространение на естествените науки през 1824 г., създаде първата лаборатория по физика в Дания и допринесе за подобряване на преподаването на физика в образователните институции на страната.
Оерстед е почетен член на много академии на науките, по-специално на Петербургската академия на науките (1830).
Майкъл Фарадей (1831)
Гениалният учен Майкъл Фарадей е бил самоук. В училище получих само основно образование, а след това, поради проблемите на живота, работих и едновременно изучавах научно-популярна литература по физика и химия. По-късно Фарадей става лаборант на известен по това време химик, след което надминава учителя си и прави много важни неща за развитието на такива науки като физиката и химията. През 1821 г. Майкъл Фарадей научава за откритието на Ерстед, че електрическото поле създава магнитно поле. След като обмисля този феномен, Фарадей се заема да създаде електрическо поле от магнитно поле и носи магнит в джоба си като постоянно напомняне. Десет години по-късно той прилага мотото си на практика. Превръща магнетизма в електричество: създава магнитно поле - електрически ток
Ученият теоретик извежда уравненията, които носят неговото име. Тези уравнения казват, че променливите магнитни и електрически полета създават взаимно. От тези уравнения следва, че променливото магнитно поле създава вихрово електрическо поле, което създава променливо магнитно поле. Освен това в неговите уравнения имаше постоянна стойност - това е скоростта на светлината във вакуум. Тези. от тази теория следва, че електромагнитната вълна се разпространява в пространството със скоростта на светлината във вакуум. Наистина брилянтната работа беше оценена от много учени от онова време, а А. Айнщайн каза, че най-завладяващото нещо по време на обучението му е теорията на Максуел.
Хайнрих Херц (1887)
Хайнрих Херц се роди като болнаво дете, но стана много умен ученик. Той харесваше всички предмети, които изучаваше. Бъдещият учен обичаше да пише поезия и да работи на струг. След като завършва гимназия, Херц постъпва във висше техническо училище, но не иска да бъде тесен специалист и постъпва в Берлинския университет, за да стане учен. След като влезе в университета, Хайнрих Херц се опита да учи в лаборатория по физика, но за това беше необходимо да се решат конкурентни проблеми. И той се зае да реши следния проблем: електрическият ток има ли кинетична енергия? Тази работа е проектирана да отнеме 9 месеца, но бъдещият учен я решава за три месеца. Вярно е, че отрицателният резултат е неправилен от съвременна гледна точка. Точността на измерване трябваше да се увеличи хиляди пъти, което тогава беше невъзможно.
Още като студент Херц защитава докторската си дисертация с отлична оценка и получава титлата доктор. Той беше на 22 години. Ученият успешно се занимава с теоретични изследвания. Изучавайки теорията на Максуел, той показа високи експериментални умения, създаде устройство, което днес се нарича антена и с помощта на предавателни и приемни антени създава и приема електромагнитни вълни и изучава всички свойства на тези вълни. Той разбра, че скоростта на разпространение на тези вълни е крайна и равна на скоростта на светлината във вакуум. След като изследва свойствата на електромагнитните вълни, той доказа, че те са подобни на свойствата на светлината. За съжаление, този робот напълно подкопава здравето на учения. Първо ми отказаха очите, после започнаха да ме болят ушите, зъбите и носа. Той почина скоро след това.
Хайнрих Херц завърши огромната работа, започната от Фарадей. Максуел трансформира идеите на Фарадей в математически формули, а Херц трансформира математическите образи във видими и звукови електромагнитни вълни. Слушайки радио, гледайки телевизионни програми, трябва да помним този човек. Неслучайно единицата за честота на трептене е кръстена на Херц и съвсем не случайно първите думи, предадени от руския физик А.С. Попов използвайки безжична комуникация са били "Хайнрих Херц", кодирани с морзова азбука.
Попов Александър Сергеевич (1895)
Попов усъвършенства приемната и предавателната антена и първоначално комуникацията се осъществява на разстояние 250 м, след това на 600 м. И през 1899 г. ученият установява радиокомуникация на разстояние 20 км, а през 1901 г. - на 150 км. През 1900 г. радиокомуникациите помогнаха за провеждането на спасителни операции във Финския залив. През 1901 г. италианският инженер Г. Маркони осъществява радиокомуникации през Атлантическия океан.
Нека изгледаме видеоклип, който обсъжда някои от свойствата на електромагнитната вълна. След оглед ще отговорим на въпроси.
Защо електрическата крушка в приемната антена променя интензитета си, когато се постави метален прът?
Защо това не се случва при смяна на метален прът със стъклен?
Консолидация.
Отговори на въпросите:
Какво е електромагнитна вълна?
Кой създаде теорията за електромагнитните вълни?
Кой е изучавал свойствата на електромагнитните вълни?
Попълнете таблицата с отговори в тетрадката си, като отбележите номера на въпроса.
Как дължината на вълната зависи от честотата на вибрациите?
(Отговор: обратно пропорционално)
Какво ще се случи с дължината на вълната, ако периодът на трептене на частиците се удвои?
(Отговор: Ще се увеличи 2 пъти)
Как ще се промени честотата на трептене на лъчението, когато вълната премине в по-плътна среда?
(Отговор: Няма да се промени)
Какво причинява излъчването на електромагнитни вълни?
(Отговор: Заредени частици, движещи се с ускорение)
Къде се използват електромагнитните вълни?
(Отговор: мобилен телефон, микровълнова печка, телевизия, радио и т.н.)
(Отговори на въпроси)
Домашна работа.
Необходимо е да се изготвят доклади за различни видове електромагнитни лъчения, като се изброят техните характеристики и се говори за приложението им в човешкия живот. Съобщението трябва да е дълго пет минути.
- Видове електромагнитни вълни:
- Звукова честота вълни
- Радио вълни
- Микровълново лъчение
- Инфрачервено лъчение
- Видима светлина
- Ултравиолетова радиация
- Рентгеново лъчение
- Гама радиация
Обобщаване.
Литература.
- Касянов В.А. Физика 11 клас. - М.: Дропла, 2007
- Римкевич А.П. Сборник задачи по физика. - М.: Просвещение, 2004.
- Марон А.Е., Марон Е.А. Физика 11 клас. Дидактически материали. - М.: Дропла, 2004.
- Томилин А.Н. Светът на електричеството. - М.: Дропла, 2004.
- Енциклопедия за деца. Физика. - М.: Аванта+, 2002.
- Ю. А. Храмов Физика. Биографичен справочник, - М., 1983
Общинско бюджетно учебно заведение -
средно училище № 6 им. Коновалова V.P.
Клинци, Брянска област
Разработено от учител по физика от първа квалификационна категория:
Свиридова Нина Григориевна.
Цели и задачи:
Образователни:
Въвеждане на понятието електромагнитно поле и електромагнитна вълна;
Продължете да формирате правилни идеи за физическата картина на света;
Изучаване на процеса на образуване на електромагнитна вълна;
Изучава видовете електромагнитни лъчения, техните свойства, приложение и въздействие върху човешкия организъм;
Запознайте се с историята на откриването на електромагнитните вълни
Развийте умения за решаване на качествени и количествени проблеми.
Образователни:
Развитие на аналитично и критично мислене (способност за анализиране на природни явления, експериментални резултати, способност за сравняване и установяване на общи и отличителни характеристики, способност за изследване на таблични данни, способност за работа с информация)
Развитие на речта на учениците
Образователни
Култивиране на познавателен интерес към физиката, положително отношение към знанието и уважение към здравето.
Оборудване: презентация; таблица “Скала на електромагнитните вълни”, работен лист със задачи за самостоятелна учебна работа, физическо оборудване.
Демонстрационни опити и физическо оборудване.
1) Експеримент на Ерстед (източник на ток, магнитна стрелка, проводник, свързващи проводници, ключ)
2) ефектът на магнитно поле върху проводник с ток (източник на ток, дъгообразен магнит, проводник, свързващи проводници, ключ)
3) явлението електромагнитна индукция (намотка, лентов магнит, демонстрационен галванометър)
Междупредметни връзки
Математика (решаване на изчислителни задачи);
История (малко за откриването и изследването на електромагнитното излъчване);
Безопасност на живота (рационално и безопасно използване на устройства, които са източници на електромагнитно излъчване);
Биология (въздействие на радиацията върху човешкото тяло);
Астрономия (електромагнитно излъчване от космоса).
1. Мотивационен етап -7 мин.
Пресконференция „Електричество и магнетизъм“
Учителят: Съвременният свят около хората е изпълнен с голямо разнообразие от технологии. Компютрите и мобилните телефони, телевизорите са се превърнали в най-близките ни незаменими помощници и дори заместват общуването ни с приятели.Многобройни проучвания показват, че нашите помощници същевременно отнемат и най-ценното ни – здравето. Родителите ви често ли се чудят кое причинява повече щети: микровълнова печка или мобилен телефон?
На този въпрос ще отговорим по-късно.
Сега - пресконференция на тема "Електричество и магнетизъм".
Ученици. Журналист: Електричеството и магнетизмът, познати още от древността, до началото на 19 век се считат за несвързани помежду си явления и се изучават в различни клонове на физиката.
Журналист: Външно електричеството и магнетизмът се проявяват по напълно различни начини, но всъщност те са тясно свързани и много учени са виждали тази връзка. Дайте пример за аналогии или общи свойства на електрически и магнитни явления.
Експерт – физик.
Например привличане и отблъскване. В електростатиката на различни и еднакви заряди. В магнетизма на противоположни и еднакви полюси.
Журналист:
Развитието на физическите теории винаги е ставало на базата на преодоляване на противоречията между хипотеза, теория и експеримент.
Журналист: В началото на 19 век френският учен Франсоа Араго публикува книгата „Гръм и светкавица”. Тази книга съдържа ли някои много интересни записи?
Ето някои откъси от книгата „Гръм и светкавица“: „...През юни 1731 г. един търговец постави в ъгъла на стаята си в Уексфийлд голяма кутия, пълна с ножове, вилици и други предмети от желязо и стомана... Светкавица проникнал в къщата точно през ъгъла, в който стояла кутията, счупил я и разпръснал всички вещи, които били в нея. Всички тези вилици и ножове... се оказаха силно намагнетизирани...")
Каква хипотеза биха могли да изложат физиците след анализ на откъси от тази книга?
Експерт - физик: Обектите са били намагнетизирани в резултат на удар от мълния, тогава се е знаело, че мълнията е електрически ток, но учените по това време не са могли да обяснят защо това се е случило теоретично.
Слайд №10
Журналист: Експериментите с електрически ток привлякоха учени от много страни.
Експериментът е критерий за истинността на една хипотеза!
Какви експерименти от 19 век показват връзката между електрическите и магнитните явления?
Експерт – физик. Демонстрационен опит – опит на Ерстед.
През 1820 г. Ерстед провежда следния експеримент (Опит на Ерстед, магнитна стрелка се върти близо до проводник с ток) В пространството около проводника с ток има магнитно поле.
При липса на оборудване демонстрационният опит може да бъде заменен от TsOR
журналист. Ерстед експериментално доказва, че електрическите и магнитните явления са взаимосвързани. Имаше ли теоретична основа?
Експерт – физик.
Френският физик Ампер през 1824 г. Ампер провежда серия от експерименти и изучава ефекта на магнитното поле върху проводници с ток.
Демонстрационен опит – въздействието на магнитно поле върху проводник с ток.
Ампер е първият, който комбинира две отделни преди това явления - електричество и магнетизъм - с една теория за електромагнетизма и предлага да ги разглеждаме като резултат от един естествен процес
Учител: Възникна проблем: Теорията беше посрещната с недоверие от много учени!?
Експерт физик. Демонстрационен експеримент - явлението електромагнитна индукция (намотка в покой, магнит в движение).
През 1831 г. английският физик М. Фарадей открива явлението електромагнитна индукция и установява, че самото магнитно поле е способно да генерира електрически ток.
журналист. Проблем: Знаем, че ток може да възникне в присъствието на електрическо поле!
Експерт – физик. Хипотеза: Електрическото поле възниква в резултат на промяна в магнитното поле. Но по това време нямаше доказателства за тази хипотеза.
Журналист: До средата на 19 век се е натрупала доста информация за електрическите и магнитните явления?
Тази информация изисква систематизиране и интегриране в една теория; кой е създал тази теория?
Експерт физик. Тази теория е създадена от изключителния английски физик Джеймс Максуел. Теорията на Максуел разрешава редица фундаментални проблеми в електромагнитната теория. Основните му положения са публикувани през 1864 г. в работата „Динамична теория на електромагнитното поле“
Учител: Момчета, какво ще учим в урока, формулирайте темата на урока.
Учениците формулират темата на урока.
Учител: Запишете темата на урока в обобщения работен лист, с който ще работим днес по време на урока.
|
Работен лист за обобщение на урока за ученик от 9 клас……………………………………………………………… Тема на урока:……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………… ……………. 1) Променливите електрически и магнитни полета, които се генерират взаимно, образуват едно……………………………………………………………………………………………… …………… ………………………………………………………………… 2) Източници на електромагнитно поле -………………….…………………заряди, движещ се с ……………………………………………………………… 3) Електромагнитна вълна…………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………….................. 4) Електромагнитните вълни се разпространяват не само в материята, но и в …………………………….. 5) Тип вълна -………………………………………… 6) Скоростта на електромагнитните вълни във вакуум се обозначава с латинската буква c: с ≈………………………………………………………… Скоростта на електромагнитните вълни в материята…………………. отколкото във вакуум………… 7) Дължина на вълната λ=…………………………………………………………… |
Какво бихте искали да научите в клас, какви цели ще си поставите?
Учениците формулират целите на урока.
Учител: Днес в урока ще научим какво е електромагнитно поле, ще разширим знанията си за електрическото поле, ще се запознаем с процеса на възникване на електромагнитна вълна и някои свойства на електромагнитните вълни,
2. Актуализиране на основни знания – 3мин.
Фронтално проучване
1. Какво е магнитно поле?
2. Какво генерира магнитно поле?
3. Как се обозначава векторът на магнитната индукция? Назовете единиците за измерване на магнитната индукция.
4.Какво е електрическо поле. Къде съществува електрическото поле?
5. Какво представлява явлението електромагнитна индукция?
6. Какво е вълна? Какви са видовете вълни? Каква вълна се нарича напречна?
7. Запишете формулата за изчисляване на дължината на вълната?
3. Оперативно-познавателен етап – 25 мин
1) Въвеждане на понятието електромагнитно поле
Според теорията на Максуел променливите електрически и магнитни полета не могат да съществуват отделно: променящото се магнитно поле генерира променливо електрическо поле, а променящото се електрическо поле генерира променливо магнитно поле. Тези променливи електрически и магнитни полета, които се генерират взаимно, образуват едно електромагнитно поле.
Работа с учебника – четене на определението с. 180
Определение от учебника: Всяка промяна на магнитното поле с течение на времето води до възникване на променливо електрическо поле, а всяка промяна на електрическото поле с течение на времето генерира променливо магнитно поле.
ЕЛЕКТРОМАГНИТНО ПОЛЕ
Тези променливи електрически и магнитни полета, които се генерират взаимно, образуват едно електромагнитно поле.
Работа с план-бележка (учениците допълват бележките в процеса на изучаване на нов материал).
1) Променливи електрически и магнитни полета, които се генерират взаимно, образуват едно ………………… (електромагнитно поле)
2) Източници на електромагнитно поле -……(електрически) заряди, движещи се с…………………(ускорение)
Източник на електромагнитно поле. Учебник стр.180
Източници на електромагнитно поле могат да бъдат:
Електрически заряд, движещ се с ускорение, например осцилиращ (електрическото поле, което създават, се променя периодично)
(за разлика от заряд, който се движи с постоянна скорост, например, в случай на постоянен ток в проводник, тук се създава постоянно магнитно поле).
Качествена задача.
Какво поле се появява около електрон, ако:
1) електронът е в покой;
2) се движи с постоянна скорост;
3) движи ли се с ускорение?
Винаги съществува електрическо поле около електрически заряд, във всяка референтна система съществува магнитно поле в тази, спрямо която се движат електрическите заряди,
Електромагнитното поле е в референтна система, спрямо която електрическите заряди се движат с ускорение.
2) Обяснение на механизма на възникване на индукционен ток, д в случай, когато проводникът е в покой. (Решаване на проблема, формулиран на мотивационния етап по време на пресконференция)
1) Променливото магнитно поле генерира променливо електрическо поле (вихър), под въздействието на което свободните заряди започват да се движат.
2) Електрическото поле съществува независимо от проводника.
Проблем: електрическото поле, създадено от променливо магнитно поле, различно ли е от полето на неподвижен заряд?
3) Въвеждане на концепцията за напрежение, описване на силовите линии на електрическото поле, електростатично и вихрово, подчертаване на разликите. (Решаване на проблема, формулиран на мотивационния етап по време на пресконференция)
Въвеждане на понятието напрежение и силови линии на електростатично поле.
Какво можете да кажете за линиите на електростатичното поле?
Как се различава електростатичното поле от вихровото електрическо поле?
Вихровото поле не е свързано със заряда, силовите линии са затворени. Електростатичното е свързано със заряд, вихърът се генерира от променливо магнитно поле и не е свързан със заряд. Общото е електрическо поле.
4) Въвеждане на понятието електромагнитна вълна. Отличителни свойства на електромагнитните вълни.
Според теорията на Максуел променливото магнитно поле генерира променливо електрическо поле, което от своя страна генерира магнитно поле, в резултат на което електромагнитното поле се разпространява в пространството под формата на вълна.
Поддържане на 3 определения, първите 2), след това учениците четат определението в учебника, страница 182, запишете определението в бележките, което смятате за по-лесно за запомняне или това, което ви е харесало.
3) Електромагнитна вълна…………….
1) е система от променливи (вихрови) електрически и магнитни полета, които се генерират взаимно и се разпространяват в пространството.
2) това е електромагнитно поле, разпространяващо се в пространството с крайна скорост в зависимост от свойствата на средата.
3) Смущение в електромагнитното поле, разпространяващо се в пространството, се нарича електромагнитна вълна.
Свойства на електромагнитните вълни.
Как електромагнитните вълни се различават от механичните? Вижте учебника на стр. 181 и добавете бележките към параграф 4.
4) Електромагнитните вълни се разпространяват не само в материята, но и във......(вакуум)
Ако се разпространява механична вълна, тогава вибрациите се предават от частица на частица.
Какво кара една електромагнитна вълна да трепти? Например във вакуум?
Какви физични величини се променят периодично в него?
Напрежението и магнитната индукция се променят с времето!
Как са ориентирани векторите E и B един спрямо друг в електромагнитна вълна?
Надлъжна или напречна е електромагнитната вълна?
5) тип вълна………(напречен)
Анимация "Електромагнитна вълна"
Скорост на електромагнитните вълни във вакуум. Страница 181 - намерете числената стойност на скоростта на електромагнитните вълни.
6) Скоростта на електромагнитните вълни във вакуум се обозначава с латинската буква c: c ≈ 300 000 km/s=3*108 m/s;
Какво може да се каже за скоростта на електромагнитните вълни в материята?
Скоростта на електромагнитните вълни в материята……(по-малка), отколкото във вакуум.
За време, равно на периода на трептене, вълната е изминала разстояние по оста, равно на дължината на вълната.
За електромагнитните вълни се прилагат същите отношения между дължина на вълната, скорост, период и честота, както за механичните вълни. Скоростта се обозначава с буквата c.
7) дължина на вълната λ= c*T= c/ ν.
Нека повторим и проверим информацията за електромагнитните вълни. Учениците сравняват бележките на работните листове и на слайда.
Учителят: Всяка теория във физиката трябва да съвпада с експеримента.
Обучение на съобщения. Експериментално откриване на електромагнитни вълни.
През 1888 г. немският физик Хайнрих Херц експериментално получава и записва електромагнитни вълни.
В резултат на експериментите на Херц бяха открити всички свойства на електромагнитните вълни, теоретично предсказани от Максуел!
5) Изследване на мащаба на електромагнитното излъчване.
Електромагнитните вълни са разделени по дължина на вълната (и съответно по честота) на шест диапазона: границите на диапазоните са много произволни.
Скала за електромагнитни вълни
Нискочестотно лъчение.
1.Радиовълни
2. Инфрачервено лъчение (топлинно)
3. Видима радиация (светлина)
4.Ултравиолетово лъчение
5. Рентгенови лъчи
6.γ - радиация
Учителят: Каква информация може да се получи, ако изследвате мащаба на електромагнитните вълни.
Ученици: От снимките можете да определите кои тела са източници на вълни или къде се използват електромагнитни вълни.
Заключение: Живеем в свят на електромагнитни вълни.
Кои тела са източници на вълни.
Как се променят дължината на вълната и честотата, ако преминем по скала от радиовълни към гама лъчение?
Защо мислите, че тази таблица показва космически обекти като примери?
Ученици: Астрономическите обекти (звезди и др.) излъчват електромагнитни вълни.
Изследване и сравняване на информация за скалите на електромагнитните вълни.
Сравнете 2 скали на слайд? Каква е разликата? Какво лъчение не е на втората скала?
Защо на втория няма нискочестотни трептения?
Студентско съобщение.
Максуел: за да се създаде интензивна електромагнитна вълна, която може да бъде записана от устройство на известно разстояние от източника, е необходимо трептенията на векторите на напрежението и магнитната индукция да се появят с достатъчно висока честота (около 100 000 трептения в секунда или повече) . Честотата на тока, използван в промишлеността и бита, е 50 Hz.
Дайте примери за тела, излъчващи нискочестотно лъчение.
Студентско съобщение.
Влиянието на нискочестотното електромагнитно излъчване върху човешкото тяло.
Електромагнитно излъчване с честота 50 Hz, което се създава от захранващи кабели за променлив ток, причинява
умора,
главоболие,
раздразнителност,
умора,
Загуба на паметта
Нарушение на съня…
Учителят: Моля, имайте предвид, че паметта се влошава, ако работите с компютър дълго време или гледате телевизия, което ни пречи да учим добре. Нека сравним допустимите норми за електромагнитно излъчване от домакински уреди, електрически превозни средства и др. Кои електрически уреди са по-вредни за човешкото здраве? Кое е по-опасно: микровълнова печка или мобилен телефон? Мощността зависи ли от мощността на устройството?
Студентско съобщение. Правила, които ще ви помогнат да останете здрави.
1) Разстоянието между електрическите уреди трябва да бъде най-малко 1,5-2 м. (За да не се увеличи ефектът от битовото електромагнитно излъчване)
Леглата ви трябва да са на еднакво разстояние от телевизора или компютъра.
2) стойте възможно най-далече от източници на електромагнитни полета и за възможно най-кратко време.
3) Изключете всички неработещи уреди от контакта.
4) Включете възможно най-малко устройства едновременно.
Нека изследваме още 2 мащаба на електромагнитните вълни.
Каква радиация има на втората скала?
Ученици: На втората скала има микровълново лъчение, но на първата няма.
Въпреки че честотният диапазон е условен, дали микровълновите вълни принадлежат към радиовълни или инфрачервено лъчение, ако вземем предвид скала № 1?
Ученици: Микровълново лъчение - радиовълни.
Къде се използват микровълновите вълни?
Студентско съобщение.
Микровълновото лъчение се нарича ултрависокочестотно (микровълново) лъчение, защото има най-високата честота в радиообхвата. Този честотен диапазон съответства на дължини на вълните от 30 cm до 1 mm; затова се нарича още дециметров и сантиметров вълнов диапазон.
Микровълновото излъчване играе голяма роля в живота на съвременния човек, защото не можем да откажем такива постижения на науката: мобилни комуникации, сателитна телевизия, микровълнови печки или микровълнови печки, радар, чийто принцип на работа се основава на използването на микровълни. .
Решаване на проблемния въпрос, поставен в началото на урока.
Какво е общото между микровълновата печка и мобилния телефон?
Ученици. Принципът на действие не се основава на използването на микровълнови радиовълни.
Учител: Интересна информация за изобретяването на микровълновата фурна може да се намери в интернет - домашна работа.
Учителят: Ние живеем в „море“ от електромагнитни вълни, което се излъчва от слънцето (целия спектър от електромагнитни вълни) и други космически обекти – звезди, галактики, квазари, трябва да помним, че всяко електромагнитно излъчване може да носи и двете полза и вреда. Изследването на скалите на електромагнитните вълни ни показва колко голямо е значението на електромагнитните вълни в човешкия живот.
6) Самостоятелна тренировъчна работа – работа по двойки с учебник стр. 183-184 и с опора на житейския опит. 5 тестови задачи са задължителни за всички, 6 задача е изчислителна.
1. Процесът на фотосинтеза протича под влияние
Б) видима радиация-светлина
2. Човешката кожа почернява, когато е изложена на
А) ултравиолетово лъчение
Б) видима радиация-светлина
3. В медицината се използват флуорографски изследвания
А) ултравиолетово лъчение
Б) рентгенови лъчи
4. За телевизионна комуникация, която използват
А) радиовълни
Б) рентгенови лъчи
5. За да избегнат изгаряне на ретината от слънчева радиация, хората използват стъклени „слънчеви очила“, тъй като стъклото абсорбира значителна част
А) ултравиолетово лъчение
Б) видима радиация-светлина
6. На каква честота корабите предават сигнала за бедствие SOS, ако според международното споразумение дължината на радиовълната трябва да бъде 600 m? Скоростта на разпространение на радиовълните във въздуха е равна на скоростта на електромагнитните вълни във вакуум 3*108 m/s
4) Рефлексивно-оценъчен етап. Обобщение на урока -4,5 мин
1) Проверка на самостоятелната работа със самооценка При изпълнение на всички тестови задачи - оценка "4", при справяне със задачата - "5"
Дадено е: λ = 600 m, s = 3*108 m/s
Решение: ν = s/λ = 3*10^8 \ 600 = 0,005 * 10^8 = 0,5 * 10^6 Hz== 5 * 10^5 Hz
Отговор: 500 000 Hz = 500 kHz = 0,5 MHz
2) Обобщаване и оценка и самооценка на учениците.
Какво е електромагнитно поле?
Какво е електромагнитна вълна?
Какво знаете сега за електромагнитните вълни?
Какво е значението на материала, който сте изучавали в живота си?
Какво ви хареса най-много в урока?
5. Домашна работа – 0,5 мин. С. 52,53 упр. 43, пр. 44 (1)
Историята на изобретяването на микровълновия интернет.
Отражение на електромагнитни вълни A B 1 irir C D 2 Отражение на електромагнитни вълни: метален лист 1; метален лист 2; i ъгъл на падане; r ъгъл на отражение. Отражение на електромагнитни вълни: метален лист 1; метален лист 2; i ъгъл на падане; r ъгъл на отражение. (ъгълът на падане е равен на ъгъла на отражение)
Пречупване на електромагнитни вълни (отношението на синуса на ъгъла на падане към синуса на ъгъла на пречупване е постоянна стойност за две дадени среди и е равно на съотношението на скоростта на електромагнитните вълни в първата среда към скоростта на електромагнитните вълни във втората среда и се нарича индекс на пречупване на втората среда спрямо първата) Пречупване на вълновите фронтове на границата две среди
Разпространение на радиовълните Разпространението на радиовълните е явлението на пренос на енергия от електромагнитни вълни в радиочестотния диапазон. Разпространението на радиовълните се извършва в естествена среда, т.е. радиовълните се влияят от земната повърхност, атмосферата и околоземното пространство (разпространението на радиовълните в естествени водни басейни, както и в създадени от човека ландшафти).
100 m (надеждни радиокомуникации на ограничени разстояния с достатъчна мощност) Къси вълни - от 10 до 100 m Свръхкъси радиовълни - 100 m (надеждни радиокомуникации на ограничени разстояния с достатъчна мощност) Къси вълни - от 10 до 100 m Свръхкъси радиовълни - 9Средни и дълги вълни - > 100 m (надеждни радиокомуникации на ограничени разстояния с достатъчна мощност) Къси вълни - от 10 до 100 m Свръхкъси вълни - 100 m (надеждни радиокомуникации на ограничени разстояния с достатъчна мощност) Къси вълни - от 10 до 100 m Свръхкъси радиовълни - 100 m (надеждни радиовръзки на ограничени разстояния с достатъчна мощност) Къси вълни - от 10 до 100 m Свръхкъси радиовълни - 100 m (надеждни радиокомуникации на ограничени разстояния с достатъчна мощност) Къси вълни - от 10 до 100 m Свръхкъси радиовълни - 100 m (надеждни радиокомуникации на ограничени разстояния с достатъчна мощност) Къси вълни - от 10 до 100 m Свръхкъси радиовълни - title="Средни и дълги вълни - > 100 m (надеждни радиокомуникации над ограничени разстояния с достатъчна мощност) Къси вълни - от 10 до 100 m Свръхкъси радиовълни -
Въпроси Кое свойство на електромагнитните вълни е показано на фигурата? Отговор: отражение Електромагнитните вълни са... вълни. Отговор: напречен Феноменът на пренос на енергия от електромагнитни трептения в радиочестотния диапазон е .... Отговор: разпространение на радиовълни
Тема на урока: Свойства на електромагнитните вълни. Разпространение и приложение на електромагнитни вълни.
Целта на урока : повторете механичните вълни и техните характеристики; концепция за електромагнитна вълна; техните свойства, разпространение и приложение. Покажете ролята на експеримента в триумфа на теорията. Разширете кръгозора на учениците.
На бюрото плакат, показващ етапите на работа в клас: „Запомнете - погледнете - направете заключения - споделете интересни идеи.“
Урочно оборудване :
На масата има набор от инструменти за изследване на свойствата на електромагнитните вълни, високоговорител, универсален токоизправител VUP, нискочестотен усилвател и проводници.
Модел на плоска поляризирана вълна
Таблица № 1 „Класификация на радиовълните и тяхното приложение.“
Таблица № 2 „Разпространение на радиовълни“. (Справка: таблиците и моделът на електромагнитните вълни са попълнени от ученици)
Студентски доклади (споменати по-горе).
Всеки ученик има работен лист със задача (самостоятелна работа)
Портрети на учени (Д. Максуел, Г. Херц, А. С. Попов)
Формулиране на проблема.
В този урок ще изучаваме свойствата на електромагнитните вълни, като използваме радиовълни като пример (от mm до части от стотици km). Характеристики на тяхното разпространение и приложение. Чуйте интересни съобщения от вашите съученици за тяхното използване. На масата пред вас има листове със задачи, които ще попълните по време на урока.
Стъпки на урока :
Актуализиране на основни знания (фронтален разговор)
Електромагнитната вълна няма гърбици (кухини), в нея векторът на напрегнатостта на електрическото поле E и магнитната индукция B се променят по синусоидален закон, взаимно перпендикулярни един на друг и на посоката на разпространение на вълната. Демонстриран е модел на електромагнитна вълна от цветна хартия върху игла за плетене. (При въртенето му изглежда, че векторите E и B се променят във всички възможни посоки, перпендикулярни на посоката на неговото движение). (Фиг. 65, стр. 70 Физика-11, Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев)
II.Учене на нов материал .
Развивайки теорията за електромагнитното поле, Д. Максуел през 60-те години на 19 век теоретично обосновава възможността за съществуването на електромагнитни вълни (въз основа на съставените от него диференцирани уравнения) и дори изчислява скоростта на тяхното разпространение. Тя съвпадна със скоростта на светлината v=с=3*10 8 Госпожица. Това даде основание на Максуел да заключи, че светлината е вид електромагнитна вълна.
Заключенията на Максуел не бяха признати от всички физици - съвременници на Максуел. Изисква се експериментално потвърждение за съществуването на електромагнитни вълни. Теорията без практика е мъртва!
Такъв експеримент е направен през 1888 г. от немския физик Г. Херц. Експериментите на Херц брилянтно потвърждават теорията на Максуел. Но германският физик не вижда перспективи за тяхното използване. Практическо приложение за тях успява да намери руският физик А. С. Попов, т.е. им даде старт в живота. Безжичната комуникация е постигната с помощта на електромагнитни вълни.
За да се създаде електромагнитна вълна, е необходимо да се създадат високочестотни трептения на заряда. Това може да се направи в отворена осцилаторна верига. Интензитетът на излъчване на електромагнитната вълна е пропорционален на 4-та степен на честотата. Антената не излъчва нискочестотни вибрации (звук).
Експеримент: Съвременните технически устройства позволяват получаването на електромагнитни вълни и изследването на техните свойства. По-добре е да използвате сантиметрови вълни (=3 см). Километричните вълни се излъчват от специален свръхвисокочестотен (микровълнов) генератор. Генераторът излъчва електромагнитни вълни с помощта на рупорна антена. Електромагнитната вълна, достигаща до приемника, се преобразува в електрически вибрации и се усилва от усилвател и се подава към високоговорител. Електромагнитните вълни се излъчват от рупорната антена в посока от клаксона. Приемната антена под формата на един и същ рог приема вълни, които се разпространяват по оста й. (Общият изглед на инсталацията е показан на фиг. 81)
Демонстрират се свойствата на електромагнитните вълни :
Преминаване и поглъщане на вълни (картон, стъкло, дърво, пластмаса и др.);
Отражение от метална плоча;
Промяна на посоката на диелектричната граница (рефракция);
Напречната природа на електромагнитните вълни се доказва чрез поляризация с помощта на метални пръти;
смущения;
След демонстрацията учениците записват свойствата на електромагнитните вълни (задача А).
Задача А .
Свойства на електромагнитните вълни:
Отразено от... (проводници); (Фиг.82)
Преминаване през... (диелектрици);
Пречупват се на границата... (диелектрик); (Фиг.83)
Пречи -…;
Аре... (напречно);
Така експериментите доказаха съществуването на електромагнитни вълни и помогнаха за изучаването на техните свойства.
Класификация на електромагнитните вълни - (радиовълни).
На вниманието на учениците се обръща внимание на таблица № 1, на която радиовълните са разпределени по видове, дължини, честоти и е посочена тяхната област на приложение. След изучаване изпълняватзадача "Б":
Какви електромагнитни вълни се наричат радиовълни?
Какви радиовълни се използват в:
А) радиоразпръскване
Б) телевизия
Б) космически комуникации
Таблица 1. Класификация на радиовълните.
Изключително дълъгSVD
10 5 – 10 4
3*10 -3 – 3*10 -2
Радиотелеграфна комуникация, предаване на прогнози за времето и сигнали за точно време, комуникация с подводница.
Дълги вълни
Далеч на изток
10 4 – 10 3
3*10 -2 – 3*10 -1
Радиоразпръскване, радиотелеграфни съобщения и радиотелефонни съобщения, радиоразпръскване.
Средни вълни
NE
10 3 – 10 2
3*10 -1 - 3
Един и същ
КВ с къси вълни
10 2 - 10
3 - 30
Радиоразпръскване, радиотелеграфни комуникации, комуникации с космически спътници, любителски радиокомуникации и др.
УКВ с ултракъси вълни
10 – 0,001
30 – 3*10 5
Радиоразпръскване, телевизия, радиолюбителство, космос и др.
Разпространение на радиовълни.
Как се разпространява една радиовълна не е второстепенен въпрос. На практика качеството на приема зависи от решението на този въпрос.
Следните фактори влияят върху разпространението на радиовълните:
Физически и геометрични свойства на земната повърхност;
Наличието на йоносферата, т.е. йонизиран газ на височина 100 – 300 км;
Изкуствени конструкции или обекти (къщи, самолети и др.)
Йонизацията на въздуха се причинява от електромагнитно излъчване от Слънцето и потоци от заредени частици, излъчвани от него. Проводимата йоносфера отразява радиовълните 10m. Но способността на йоносферата да отразява и абсорбира радиовълните варира значително в зависимост от времето на деня и сезона.
Таблица № 2 (виж стр. 85 от учебника) показва най-характерните варианти за разпространение на радиовълни от различни диапазони в близост до повърхността на Земята. Когато радиовълните преминават, се наблюдават както смущения, така и дифракция (огъване около изпъкналата повърхност на Земята)
Приложение на радиовълни.
Кратки съобщения от учениците:
Радиото като средство за комуникация – Баишева Капиталина.
Формирането на якутското радио - Юлия Потапова.
История на клетъчните комуникации в Якутия (Хоризонт-RT) – Дмитрий Марков.
Сателитни комуникации – Василиев Александър.
Микровълнова терапия – Аня Александрова.
Радиотелеметрия (стр. 258-259, Н.М. Ливенцев, Курс по физика за медицинските университети) – Печенкина Лариса.
Изучаването на нов материал приключи. Моля, изпълнете задача „C“.
Определете на каква дължина работят местните радиостанции:
Опция 1. Честоти на станциите.
Опциите са изброени на вашите листове.
Консолидация :
Защо радиоприемането е по-добро през зимата и през нощта, отколкото през лятото и през деня?
Защо радиостанциите работят зле, когато кола минава под надлез или мост?
Защо кулите на телевизионния център са високи?
Защо се появяват тихи зони при работа на къси вълни?
Защо е невъзможно да се установи радиокомуникация между подводници, намиращи се на известна дълбочина в океана?
Домашна работа: §§ 35,36,37, повторете §§ 28-30.
Благодаря за участието и помощта. Урокът свърши.
Предмет. Скала за електромагнитни вълни. Свойства на електромагнитните вълни от различни честотни диапазони. Електромагнитните вълни в природата и техниката
Цели на урока:разглеждат мащаба на електромагнитните вълни, характеризират вълни от различни честотни диапазони; показват ролята на различните видове радиация в живота на човека, влиянието на различните видове радиация върху човека; систематизира материал по темата и задълбочава знанията на учениците за електромагнитните вълни; развиват устната реч на учениците, творческите умения на учениците, логиката, паметта; когнитивни способности; да развият интереса на учениците към изучаването на физика; култивирайте точност и трудолюбие
Тип урок:урок за формиране на нови знания
форма:лекция с презентация
Оборудване:компютър, мултимедиен проектор, презентация „Скала на електромагнитните вълни”
По време на часовете
1. Организиране на времето
2. Мотивация за учебно-познавателни дейности
Вселената е океан от електромагнитно излъчване. Хората живеят в него в по-голямата си част, без да забелязват вълните, проникващи в околното пространство. Докато се топли до камината или пали свещ, човек кара източника на тези вълни да работи, без да мисли за свойствата им. Но знанието е сила: след като е открило природата на електромагнитното лъчение, през 20 век човечеството е овладяло и поставило в негово обслужване най-разнообразните му видове.
3. Определяне на темата и целите на урока
Днес ще направим пътуване по скалата на електромагнитните вълни, ще разгледаме видовете електромагнитно излъчване в различни честотни диапазони. Запишете темата на урока: „Мащаб на електромагнитни вълни. Свойства на електромагнитните вълни от различни честотни диапазони. Електромагнитните вълни в природата и техниката”.
Ще изследваме всяко лъчение по следния обобщен план. Общ план за изследване на радиацията:
1. Име на диапазон
2. Честота
3. Дължина на вълната
4. От кого е открит?
5. Източник
6. Индикатор
7. Приложение
8. Ефект върху хората
Докато изучавате темата, трябва да попълните следната таблица:
"Скала на електромагнитното излъчване"
4. Представяне на нов материал
Дължината на електромагнитните вълни може да бъде много различна: от стойности от порядъка на 1013 m (нискочестотни вибрации) до 10-10 m (g-лъчи). Светлината представлява малка част от широкия спектър на електромагнитните вълни. Но по време на изследването на тази малка част от спектъра бяха открити други лъчения с необичайни свойства.
Прието е да се разграничават нискочестотно лъчение, радио лъчение, инфрачервени лъчи, видима светлина, ултравиолетови лъчи, рентгенови лъчи и g-лъчение. G-лъчението с най-къса дължина на вълната се излъчва от атомните ядра.
Няма фундаментална разлика между отделните излъчвания. Всички те са електромагнитни вълни, генерирани от заредени частици. Електромагнитните вълни в крайна сметка се откриват по ефекта им върху заредените частици. Във вакуум радиация с всякаква дължина на вълната се движи със скорост от 300 000 km/s. Границите между отделните области на радиационната скала са много произволни.
Излъчванията с различни дължини на вълните се различават помежду си по метода на тяхното производство (излъчване на антената, топлинно излъчване, излъчване при забавяне на бързи електрони и др.) И методите на регистрация.
Всички изброени видове електромагнитно излъчване се генерират и от космически обекти и успешно се изследват с помощта на ракети, изкуствени спътници на Земята и космически кораби. На първо място, това се отнася за рентгеновото и гама-лъчението, които силно се абсорбират от атмосферата.
Тъй като дължината на вълната намалява, количествените разлики в дължините на вълните водят до значителни качествени разлики.
Излъчванията с различни дължини на вълната се различават значително едно от друго по отношение на поглъщането им от материята. Късовълновата радиация (рентгеновите лъчи и особено g-лъчите) се абсорбират слабо. Веществата, които са непрозрачни за оптичните вълни, са прозрачни за тези лъчения. Коефициентът на отражение на електромагнитните вълни също зависи от дължината на вълната. Но основната разлика между дълговълновата и късовълновата радиация е, че късовълновата радиация проявява свойства на частиците.
Нека разгледаме всяко излъчване.
Нискочестотното излъчване се среща в честотния диапазон от 3 · 10-3 до 3. 105 Hz. Това излъчване съответства на дължина на вълната от 1013 - 105 м. Излъчването на такива относително ниски честоти може да бъде пренебрегнато. Източникът на нискочестотно излъчване са генераторите на променлив ток. Използва се при топене и закаляване на метали.
Радиовълните заемат честотния диапазон 3·105 - 3·1011 Hz. Те съответстват на дължина на вълната от 10 5 - 10 -3 м. Източникът на радиовълни, както и на нискочестотно излъчване, е променливият ток. Също така източникът е радиочестотен генератор, звезди, включително Слънцето, галактики и метагалактики. Индикаторите са Херцов вибратор и колебателен кръг.
Високата честота на радиовълните, в сравнение с нискочестотното излъчване, води до забележимо излъчване на радиовълни в космоса. Това им позволява да се използват за предаване на информация на различни разстояния. Предават се реч, музика (излъчване), телеграфни сигнали (радиокомуникации) и изображения на различни обекти (радиолокация).
Радиовълните се използват за изследване на структурата на материята и свойствата на средата, в която се разпространяват. Изследването на радиоизлъчването от космически обекти е предмет на радиоастрономията. В радиометеорологията процесите се изучават въз основа на характеристиките на получените вълни.
Инфрачервеното лъчение заема честотния диапазон 3*1011 - 3,85*1014 Hz. Те съответстват на дължина на вълната 2·10 -3 - 7,6·10 -7 m.
Инфрачервеното лъчение е открито през 1800 г. от астронома Уилям Хершел. Докато изучава повишаването на температурата на термометър, нагрят от видима светлина, Хершел открива най-голямото нагряване на термометъра извън областта на видимата светлина (отвъд червената област). Невидимото лъчение, предвид мястото му в спектъра, се нарича инфрачервено. Източникът на инфрачервено лъчение е излъчването на молекули и атоми под термични и електрически въздействия. Мощен източник на инфрачервено лъчение е Слънцето, около 50% от неговата радиация е в инфрачервената област. Инфрачервеното лъчение представлява значителен дял (от 70 до 80%) от енергията на излъчване на лампите с нажежаема жичка с волфрамова жичка. Инфрачервеното лъчение се излъчва от електрическа дъга и различни газоразрядни лампи. Излъчването на някои лазери е в инфрачервената област на спектъра. Индикатори на инфрачервеното лъчение са фото и термистори, специални фотоемулсии. Инфрачервеното лъчение се използва за сушене на дървесина, храни и различни бои и лакове (инфрачервено отопление), за сигнализиране при лоша видимост и дава възможност за използване на оптични устройства, които ви позволяват да виждате на тъмно, както и за дистанционно управление. Инфрачервените лъчи се използват за насочване на снаряди и ракети към цели и за откриване на маскирани врагове. Тези лъчи позволяват да се определи разликата в температурите на отделните области на повърхността на планетите и структурните характеристики на молекулите на материята (спектрален анализ). Инфрачервената фотография се използва в биологията при изследване на болести по растенията, в медицината при диагностициране на кожни и съдови заболявания и в криминалистиката при откриване на фалшификати. Когато е изложен на хора, той предизвиква повишаване на температурата на човешкото тяло.
Видимата радиация е единственият диапазон от електромагнитни вълни, възприемани от човешкото око. Светлинните вълни заемат доста тесен диапазон: 380 - 670 nm (n = 3.85.1014 - 8.1014 Hz). Източникът на видимо лъчение са валентните електрони в атомите и молекулите, променящи позицията си в пространството, както и свободните заряди, движещи се с ускорена скорост. Тази част от спектъра дава на човек максимална информация за света около него. По отношение на своите физични свойства той е подобен на другите спектрални диапазони, като е само малка част от спектъра на електромагнитните вълни. Радиацията с различни дължини на вълните (честоти) във видимия диапазон има различни физиологични ефекти върху ретината на човешкото око, причинявайки психологическото усещане за светлина. Цветът не е свойство на електромагнитната светлинна вълна сам по себе си, а е проява на електрохимичното действие на човешката физиологична система: очи, нерви, мозък. Приблизително можем да назовем седем основни цвята, разграничени от човешкото око във видимия диапазон (по реда на нарастване на честотата на излъчване): червено, оранжево, жълто, зелено, синьо, индиго, виолетово. Запомнянето на последователността на основните цветове на спектъра се улеснява от фраза, всяка дума от която започва с първата буква от името на основния цвят: „Всеки ловец иска да знае къде седи фазанът“. Видимата радиация може да повлияе на протичането на химични реакции в растенията (фотосинтеза), както и при животните и хората. Видимата радиация се излъчва от определени насекоми (светулки) и някои дълбоководни риби поради химически реакции в тялото. Усвояването на въглероден диоксид от растенията в резултат на процеса на фотосинтеза и отделянето на кислород спомага за поддържането на биологичния живот на Земята. Видимата радиация се използва и при осветяване на различни обекти.
Светлината е източникът на живота на Земята и в същото време източникът на нашите представи за света около нас.
Ултравиолетово лъчение, електромагнитно лъчение, невидимо за окото, заемащо спектралната област между видимото и рентгеновото лъчение в рамките на дължини на вълните от 3,8 ∙ 10 -7 - 3 ∙ 10 -9 m (n = 8 * 1014 - 3 * 1016 Hz). Ултравиолетовото лъчение е открито през 1801 г. от немския учен Йохан Ритер. Изучавайки почерняването на сребърния хлорид под въздействието на видима светлина, Ритър открива, че среброто почернява още по-ефективно в областта отвъд виолетовия край на спектъра, където липсва видима радиация. Невидимото лъчение, което причинява това почерняване, се нарича ултравиолетово лъчение.
Източникът на ултравиолетово лъчение са валентните електрони на атомите и молекулите, както и бързо движещите се свободни заряди.
Излъчването от твърди тела, нагрети до температури от -3000 K, съдържа забележима част от ултравиолетовото лъчение с непрекъснат спектър, чийто интензитет се увеличава с повишаване на температурата. По-мощен източник на ултравиолетово лъчение е всяка високотемпературна плазма. За различни приложения на ултравиолетовото лъчение се използват живачни, ксенонови и други газоразрядни лампи. Естествени източници на ултравиолетово лъчение са Слънцето, звездите, мъглявините и други космически обекти. До земната повърхност обаче достига само дълговълновата част от тяхното излъчване (l > 290 nm). За регистриране на ултравиолетовото лъчение при
l = 230 nm, използвани са конвенционални фотографски материали; в областта на по-късата дължина на вълната са чувствителни към него специални фотографски слоеве с ниско съдържание на желатин. Използват се фотоелектрични приемници, които използват способността на ултравиолетовото лъчение да предизвиква йонизация и фотоелектричния ефект: фотодиоди, йонизационни камери, броячи на фотони, фотоумножители.
В малки дози ултравиолетовите лъчи имат благоприятен, лечебен ефект върху човека, като активират синтеза на витамин D в организма, както и предизвикват тен. Голяма доза ултравиолетова радиация може да причини изгаряния на кожата и рак (80% лечими). Освен това прекомерното ултравиолетово лъчение отслабва имунната система на организма, което допринася за развитието на определени заболявания. Ултравиолетовото лъчение също има бактерициден ефект: под въздействието на това лъчение патогенните бактерии умират.
Ултравиолетовото лъчение се използва във флуоресцентни лампи, в съдебната медицина (фалшиви документи могат да бъдат открити от снимки) и в историята на изкуството (с помощта на ултравиолетови лъчи могат да бъдат открити невидими следи от реставрация в картини). Стъклото на прозореца практически не пропуска ултравиолетова радиация, т.к Той се абсорбира от железен оксид, който е част от стъклото. Поради тази причина дори в горещ слънчев ден не можете да правите слънчеви бани в стая със затворен прозорец.
Човешкото око не вижда ултравиолетовото лъчение, защото... Роговицата на окото и очната леща абсорбират ултравиолетовото лъчение. Ултравиолетовото лъчение е видимо за някои животни. Например, гълъбът се движи по Слънцето дори при облачно време.
Рентгеновото лъчение е електромагнитно йонизиращо лъчение, заемащо спектралната област между гама и ултравиолетовото лъчение с дължини на вълните от 10-12 - 10-8 m (честоти 3 * 1016 - 3-1020 Hz). Рентгеновото лъчение е открито през 1895 г. от немския физик W. K. Roentgen. Най-често срещаният източник на рентгеново лъчение е рентгенова тръба, в която електрони, ускорени от електрическо поле, бомбардират метален анод. Рентгеновите лъчи могат да бъдат получени чрез бомбардиране на мишена с високоенергийни йони. Някои радиоактивни изотопи и синхротрони - устройства за съхранение на електрони - също могат да служат като източници на рентгеново лъчение. Естествени източници на рентгеново лъчение са Слънцето и други космически обекти
Рентгеновите изображения на обекти се получават върху специален рентгенов фотографски филм. Рентгеновото лъчение може да бъде записано с помощта на йонизационна камера, сцинтилационен брояч, вторични електронни или канални електронни умножители и микроканални плочи. Поради високата си проникваща способност, рентгеновото лъчение се използва в рентгеновия дифракционен анализ (изследване на структурата на кристалната решетка), при изследване на структурата на молекулите, откриване на дефекти в проби, в медицината (рентгенови лъчи, флуорография, лечение на рак), в откриването на дефекти (откриване на дефекти в отливки, релси), в историята на изкуството (откриване на древна живопис, скрита под слой от по-късна живопис), в астрономията (при изучаване на източници на рентгенови лъчи) и криминалистиката. Голяма доза рентгеново лъчение води до изгаряния и промени в структурата на човешката кръв. Създаването на рентгенови приемници и поставянето им на космически станции направи възможно откриването на рентгеново лъчение от стотици звезди, както и черупките на свръхнови и цели галактики.
Гама лъчението е късовълново електромагнитно лъчение, заемащо целия честотен диапазон n = 8∙1014-10 17 Hz, което съответства на дължини на вълните l = 3,8·10 -7- 3∙10-9 м. Гама лъчението е открито от французите учен Пол Вилард през 1900 г. Докато изучава излъчването на радий в силно магнитно поле, Вилар открива късовълново електромагнитно излъчване, което подобно на светлината не се отклонява от магнитно поле. Наричаше се гама радиация. Гама радиацията е свързана с ядрени процеси, явления на радиоактивен разпад, които се случват с определени вещества, както на Земята, така и в космоса. Гама-лъчението може да се регистрира с помощта на йонизационни и балонни камери, както и с помощта на специални фотографски емулсии. Те се използват при изследване на ядрени процеси и при откриване на дефекти. Гама радиацията има отрицателен ефект върху хората.
И така, нискочестотно лъчение, радиовълни, инфрачервено лъчение, видимо лъчение, ултравиолетово лъчение, рентгенови лъчи, g-лъчение са различни видове електромагнитно лъчение.
Ако мислено подредите тези типове според нарастващата честота или намаляващата дължина на вълната, ще получите широк непрекъснат спектър - скала на електромагнитно излъчване (учителят показва скалата). Опасните видове радиация включват: гама лъчение, рентгенови лъчи и ултравиолетово лъчение, останалите са безопасни.
Разделянето на електромагнитното излъчване на диапазони е условно. Няма ясна граница между регионите. Имената на регионите са се развили исторически; те служат само като удобно средство за класифициране на източници на радиация.
Всички диапазони на скалата на електромагнитното излъчване имат общи свойства:
- физическата природа на всички лъчения е една и съща
- всички лъчения се разпространяват във вакуум с еднаква скорост, равна на 3*108 m/s
- всички лъчения проявяват общи вълнови свойства (отражение, пречупване, интерференция, дифракция, поляризация)
5. Обобщаване на урока
В края на урока учениците завършват работата върху масата.
Заключение:Цялата скала на електромагнитните вълни е доказателство, че всяко лъчение има както квантови, така и вълнови свойства. Квантовите и вълновите свойства в този случай не се изключват, а взаимно се допълват. Вълновите свойства се появяват по-ясно при ниски честоти и по-малко ясно при високи честоти. Обратно, квантовите свойства се проявяват по-ясно при високи честоти и по-малко при ниски честоти. Колкото по-къса е дължината на вълната, толкова по-ярки се появяват квантовите свойства и колкото по-дълга е дължината на вълната, толкова по-ярки се появяват вълновите свойства. Всичко това служи като потвърждение на закона на диалектиката (преходът на количествените промени в качествени).
6. Домашна работа:§ 49 (прочетете), резюме (научете), попълнете таблицата
последната колона (ефект на EMR върху хората) и
изготвя доклад за използването на EMR
