Что такое шкала электромагнитных излучений. Какие виды ЭМИ существуют. Как различаются свойства разных типов излучения. Каковы источники и особенности каждого вида ЭМИ. Как электромагнитные волны влияют на человека.
Что представляет собой шкала электромагнитных излучений
Шкала электромагнитных излучений (ЭМИ) — это упорядоченная последовательность всех известных науке видов электромагнитных волн в порядке возрастания их частоты и уменьшения длины волны. Она охватывает огромный диапазон — от сверхдлинных радиоволн с длиной волны в тысячи километров до гамма-излучения с длиной волны менее размера атома.
Основные диапазоны шкалы ЭМИ (от длинных волн к коротким):
- Радиоволны
- Микроволны
- Инфракрасное излучение
- Видимый свет
- Ультрафиолетовое излучение
- Рентгеновское излучение
- Гамма-излучение
Границы между диапазонами условны, так как свойства излучения меняются постепенно. Каждый вид ЭМИ имеет свои особенности и области применения.
Радиоволны: свойства и применение
Радиоволны — это электромагнитные волны с самой большой длиной волны (от миллиметров до тысяч километров) и низкой частотой. Их основные свойства:
- Хорошо распространяются в атмосфере на большие расстояния
- Огибают препятствия
- Проникают сквозь стены и другие преграды
- Отражаются от ионосферы
Благодаря этим свойствам радиоволны нашли широкое применение в радиосвязи, радиовещании, телевидении, радиолокации, навигации и других областях.
Микроволновое излучение и его особенности
Микроволны занимают промежуточное положение между радиоволнами и инфракрасным излучением. Их длина волны составляет от 1 мм до 30 см. Ключевые характеристики микроволн:
- Высокая проникающая способность
- Поглощаются водой и органическими веществами
- Хорошо фокусируются в узкий луч
Эти свойства позволяют использовать микроволны в СВЧ-печах, радиолокации, спутниковой и сотовой связи.
Инфракрасное излучение: невидимое тепловое излучение
Инфракрасное (ИК) излучение занимает диапазон между микроволнами и видимым светом. Его длина волны — от 760 нм до 1 мм. Особенности ИК-излучения:
- Испускается всеми нагретыми телами
- Невидимо для человеческого глаза
- Хорошо поглощается многими веществами
- Вызывает тепловой эффект
ИК-излучение применяется в тепловизорах, системах обогрева, дистанционном зондировании, оптической связи.
Видимый свет как часть спектра ЭМИ
Видимый свет — это узкий диапазон ЭМИ с длиной волны 380-760 нм, который воспринимается человеческим глазом. Ключевые свойства:
- Воспринимается как различные цвета
- Распространяется прямолинейно
- Отражается и преломляется
- Может интерферировать и дифрагировать
Видимый свет — основа зрительного восприятия мира человеком. Также используется в фотографии, освещении, оптических приборах.
Ультрафиолетовое излучение и его воздействие
Ультрафиолетовое (УФ) излучение расположено в спектре между видимым светом и рентгеновским излучением. Длина волны — 10-380 нм. Свойства УФ-излучения:
- Обладает сильным фотохимическим действием
- Вызывает люминесценцию многих веществ
- Ионизирует газы
- Губительно для многих микроорганизмов
УФ-излучение применяется для стерилизации, в криминалистике, производстве полимеров. В малых дозах полезно для человека, в больших — вредно.
Рентгеновское излучение: проникающая способность и применение
Рентгеновское излучение имеет длину волны от 10 пм до 10 нм. Его главные особенности:
- Высокая проникающая способность
- Вызывает ионизацию вещества
- Оказывает сильное биологическое действие
- Вызывает люминесценцию некоторых веществ
Рентгеновские лучи широко применяются в медицинской диагностике, дефектоскопии, кристаллографии, астрономии.
Гамма-излучение: самые короткие и энергичные волны
Гамма-излучение — это ЭМИ с самой короткой длиной волны (менее 10 пм) и высокой энергией. Его свойства:
- Чрезвычайно высокая проникающая способность
- Сильное ионизирующее действие
- Губительно для живых организмов
- Возникает при ядерных реакциях
Гамма-излучение используется в ядерной физике, радиационной терапии, стерилизации материалов, дефектоскопии.
Влияние различных видов ЭМИ на человека
Воздействие электромагнитных излучений на человека зависит от их вида и интенсивности:
- Радиоволны и микроволны могут вызывать нагрев тканей при высокой мощности
- ИК-излучение ощущается как тепло и в больших дозах может вызвать ожоги
- Видимый свет безопасен в нормальных количествах
- УФ-излучение в малых дозах полезно, в больших вызывает ожоги и повреждение глаз
- Рентгеновское и гамма-излучение опасны из-за сильного ионизирующего действия
Для защиты от вредного воздействия ЭМИ разработаны специальные нормы и средства защиты.
Цель урока: обеспечить в ходе урока повторение основных законов, свойств электромагнитных волн;
Образовательная: Систематизировать материал по теме, осуществить коррекцию знаний, некоторое ее углубление;
Развивающая: Развитие устной речи учащихся, творческих навыков учащихся, логики, памяти; познавательных способностей;
Воспитательная: Формировать интерес учащихся к изучению физики. воспитывать аккуратность и навыки рационального использования своего времени;
Тип урока: урок повторения и коррекции знаний;
Оборудование : компьютер, проектор, презентация «Шкала электромагнитных излучений», диск « Физика. Библиотека наглядных пособий».
Ход урока:
1. Объяснение нового материала.
1. Мы знаем, что длина электромагнитных волн бывает самой различной: от значений порядка 1013 м (низкочастотные колебания) до 10 -10 м (g- лучи). Свет составляет ничтожную часть широкого спектра электромагнитных волн. Тем не менее, именно при изучении этой малой части спектра были открыты другие излучения с необычными свойствами.
2. Принято выделять низкочастотное излучение, радиоизлучение, инфракрасные лучи, видимый свет, ультрафиолетовые лучи, рентгеновские лучи и g-излучение. Со всеми этими излучениями, кроме g-излучения, вы уже знакомы. Самое коротковолновое g-излучение испускают атомные ядра.
3. 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
4. Излучения различной длины волны отличаются друг от друга по способу их получения (излучение антенны, тепловое излучение, излучение при торможении быстрых электронов и др.) и методам регистрации.
5. Все перечисленные виды электромагнитного излучения порождаются также космическими объектами и успешно исследуются с помощью ракет, искусственных спутников Земли и космических кораблей. В первую очередь это относится к рентгеновскому и g-излучениям, сильно поглощаемом атмосферой.
6. По мере уменьшения длины волны количественные различия в длинах волн приводят к существенным качественным различиям.
7. Излучения различной длины волны очень сильно отличаются друг от друга по поглощению их веществом. Коротковолновые излучения (рентгеновское и особенно g-лучи) поглощаются слабо. Непрозрачные для волн оптического диапазона вещества прозрачны для этих излучений. Коэффициент отражения электромагнитных волн также зависит от длины волны. Но главное различие между длинноволновым и коротковолновым излучениями в том, что коротковолновое излучение обнаруживает свойства частиц.
Обобщим знания о волнах и запишем все виде таблиц.
1. Низкочастотные колебания
| Низкочастотные колебания | |
| Длина волны(м) | 1013 — 105 |
| Частота(Гц) | 3· 10 -3 — 3 ·10 3 |
| Энергия(ЭВ) | 1 – 1,24 ·10 -10 |
| Источник | Реостатный альтернатор, динамомашина, Вибратор Герца, Генераторы в электрических сетях (50 Гц) Машинные генераторы повышенной ( промышленной) частоты ( 200 Гц) Телефонные сети ( 5000Гц) Звуковые генераторы ( микрофоны, громкоговорители) |
| Приемник | Электрические приборы и двигатели |
| История открытия | Лодж ( 1893 г.), Тесла ( 1983 ) |
| Применение | Кино, радиовещание( микрофоны, громкоговорители) |
2. Радиоволны
| Радиоволны | |
| Длина волны(м) | 10 5 — 10 -3 |
| Частота(Гц) | 3 ·103 — 3 ·10 11 |
| Энергия(ЭВ) | 1,24 ·10-10 — 1,24 · 10 -2 |
| Источник | Колебательный контур |
| Приемник | Искры в зазоре приемного вибратора Свечение газоразрядной трубки, когерера |
| История открытия | Феддерсен ( 1862 г.), Герц ( 1887 г.), Попов , Лебедев, Риги |
| Применение | Сверхдлинные— Радионавигация, радиотелеграфная связь, передача метеосводок Длинные – Радиотелеграфная и радиотелефонная связь, радиовещание, радионавигация Средние— Радиотелеграфия и радиотелефонная связь радиовещание, радионавигация Короткие— радиолюбительская связь УКВ— космическая радио связь ДМВ— телевидение, радиолокация, радиорелейная связь, сотовая телефонная связь СМВ- радиолокация, радиорелейная связь, астронавигация, спутниковое телевидение ММВ— радиолокация |
| Инфракрасное излучение | |
| Длина волны(м) | 2 ·10 -3 — 7,6· 10 -7 |
| Частота(Гц) | 3 ·1011 — 3 ·10 14 |
| Энергия(ЭВ) | 1,24· 10 -2 – 1,65 |
| Источник | Любое нагретое тело: свеча, печь, батарея водяного отопления, электрическая лампа накаливания Человек излучает электромагнитные волны длиной 9 10 -6 м |
| Приемник | Термоэлементы, болометры, фотоэлементы, фоторезисторы, фотопленки |
| История открытия | Рубенс и Никольс ( 1896 г.), |
| Применение | В криминалистике, фотографирование земных объектов в тумане и темноте, бинокль и прицелы для стрельбы в темноте, прогревание тканей живого организма ( в медицине), сушка древесины и окрашенных кузовов автомобилей, сигнализация при охране помещений, инфракрасный телескоп, |
4. Видимое излучение
| Видимое излучение | |
| Длина волны(м) | 6,7· 10-7 — 3,8 ·10 -7 |
| Частота(Гц) | 4· 1014 — 8· 1014 |
| Энергия(ЭВ) | 1,65 – 3,3 ЭВ |
| Источник | Солнце, лампа накаливания, огонь |
| Приемник | Глаз, фотопластинка, фотоэлементы, термоэлементы |
| История открытия | Меллони |
| Применение | Зрение Биологическая жизнь |
5. Ультрафиолетовое излучение
| Ультрафиолетовое излучение | |
| Длина волны(м) | 3,8 10 -7 — 3 ·10 -9 |
| Частота(Гц) | 8 ·1014 — 10 17 |
| Энергия(ЭВ) | 3,3 – 247,5 ЭВ |
| Источник | Входят в состав солнечного света Газоразрядные лампы с трубкой из кварца Излучаются всеми твердыми телами , у которых температура больше 1000 ° С, светящиеся ( кроме ртути) |
| Приемник | Фотоэлементы, Фотоумножители, Люминесцентные вещества |
| История открытия | Иоганн Риттер, Лаймен |
| Применение | Промышленная электроника и автоматика, Люминисценнтные лампы, Текстильное производство Стерилизация воздуха |
6. Рентгеновское излучение
| Рентгеновское излучение | |
| Длина волны(м) | 10 -9 — 3 ·10 -12 |
| Частота(Гц) | 3 ·1017 — 3 ·10 20 |
| Энергия(ЭВ) | 247,5 – 1,24 ·105 ЭВ |
| Источник | Электронная рентгеновская трубка ( напряжение на аноде – до 100 кВ. давление в баллоне – 10-3 – 10-5 н/м2, катод – накаливаемая нить . Материал анодов W,Mo, Cu, Bi, Co, Tl и др. Η = 1-3%, излучение – кванты большой энергии) Солнечная корона |
| Приемник | Фотопленка, Свечение некоторых кристаллов |
| История открытия | В. Рентген , Милликен |
| Применение | Диагностика и лечение заболеваний ( в медицине), Дефектоскопия ( контроль внутренних структур, сварных швов) |
7. Гамма — излучение
| Гамма — излучение | |
| Длина волны(м) | 3,8 ·10 -11 — меньше |
| Частота(Гц) | 8· 1014 — больше |
| Энергия(ЭВ) | 9,03 ·103 – 1, 24 ·1016 ЭВ |
| Источник | Радиоактивные атомные ядра, ядерные реакции, процессы превращения вещества в излучение |
| Приемник | счетчики |
| История открытия | |
| Применение | Дефектоскопия; Контроль технологических процессов; Терапия и диагностика в медицине |
Вывод
Вся шкала электромагнитных волн является свидетельством того, что все излучения обладают одновременно квантовыми и волновыми свойствами. Квантовые и волновые свойства в этом случае не исключают, а дополняют друг друга. Волновые свойства ярче проявляются при малых частотах и менее ярко — при больших. И наоборот, квантовые свойства ярче проявляются при больших частотах и менее ярко — при малых. Чем меньше длина волны, тем ярче проявляются квантовые свойства, а чем больше длина волны, тем ярче проявляются волновые свойства. Все это служит подтверждением закона диалектики (переход количественных изменений в качественные ).
Приложение 1 шкала электромагнитных излучений.ppt
Приложение 2
Литература:
- « Физика- 11» Мякишев
- Диск «Уроки физики Кирилла и Мефодия. 11 класс»( ))) «Кирилл и Мефодий, 2006)
- Диск « Физика. Библиотека наглядных пособий. 7-11 классы»( ( 1С: «Дрофа» и «Формоза» 2004)
- Ресурсы Интернета
шкала и виды, влияние на человека, защита от от ЭМИ
Что такое электромагнитное излучение?
Электромагнитное излучение – это колебания электрического и магнитного полей. Скорость распространения в вакууме равна скорости света (около 300 000 км/с). В других средах скорость распространения излучения меньше.
Электромагнитное излучение классифицируется по частотным диапазонам. Границы между диапазонами весьма условны, в них нет резких переходов.
- Видимый свет. Это самый узкий диапазон во всем спектре. Человек может воспринимать только его. Видимый свет сочетает в себе цвета радуги: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. За красным цветом находится инфракрасное излучение, за фиолетовым – ультрафиолетовое, но они уже не различимы человеческим глазом.
Волны видимого света очень короткие и высокочастотные. Длина таких волн – одна миллиардная часть метра или один миллиард нанометров. Видимый свет от Солнца – своеобразный коктейль, в котором смешаны три основных цвета: красный, желтый и синий.
- Ультрафиолетовое излучение – часть спектра между видимым светом и рентгеном. Ультрафиолетовое излучение используется для создания световых эффектов на сцене театра, дискотеках; банкноты некоторых стран содержат защитные элементы, видимые только при ультрафиолете.
- Инфракрасное излучение является частью спектра между видимым светом и короткими радиоволнами. Инфракрасное излучение – это скорее тепло, чем свет: каждое нагретое твердое или жидкое тело испускает непрерывный инфракрасный спектр. Чем выше температура нагревания, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения.
- Рентгеновское излучение (рентген). Волны рентгеновского излучения обладают свойством проходить сквозь вещество и не поглощаться слишком сильно. Видимый свет такой способностью не обладает. Благодаря рентгену некоторые кристаллы могут светиться.
- Гамма-излучение – это наиболее короткие электромагнитные волны, которые проходят сквозь вещество без поглощения: они могут преодолеть однометровую стену из бетона и свинцовую преграду толщиной в несколько сантиметров.
ВАЖНО! Необходимо избегать рентгеновского и гаммы-излучений, так как они представляют для человека потенциальную опасность.
Шкала электромагнитных излучений
Процессы, происходящие в космосе, и объекты, которые там находятся, порождают электромагнитные излучения. Шкала волн является методом регистрации электромагнитных излучений.
Детальная иллюстрация спектрального диапазона представлена на рисунке. Границы на такой шкале условны.
Основные источники электромагнитного излучения
- Линии электропередач. На расстоянии 10 метров они создают угрозу для здоровья человека, поэтому их размещают на большой высоте либо закапывают глубоко в землю.
- Электротранспорт. Сюда входят электрокары, электрички, метро, трамваи и троллейбусы, а также лифты. Самым вредным воздействием обладает метро. Лучше передвигаться пешком или на собственном транспорте.
- Спутниковая система. К счастью, сильное излучение, сталкиваясь с поверхностью Земли, рассеивается, и до людей долетает только малая часть опасности.
- Функциональные передатчики: радары и локаторы. Они излучают электромагнитное поле на расстоянии 1 км, поэтому все аэропорты и метеорологические станции размещаются как можно дальше от городов.
Излучение от бытовых электроприборов
Широко распространенными источниками электромагнитного излучения являются бытовые приборы, которые находятся у нас дома.
- Мобильные телефоны. Излучение от наших смартфонов не превышает установленные нормы, но когда мы звоним кому-то, после набора номера идет соединение базовой станции с телефоном. В этот момент сильно превышается норма, так что подносите телефон к уху не сразу, а через несколько секунд после набора номера.
- Компьютер. Излучение также не превышает норму, но при длительной работе СанПин рекомендует каждый час делать перерыв на 5-15 минут.
- Микроволновая печь. Корпус микроволновки создает защиту от излучений, но не на 100%. Находиться рядом с микроволновкой – опасно: излучение проникает под кожу человека на 2 см, запуская патологические процессы. Во время работы СВЧ-печи соблюдайте расстояние в 1-1,5 метра от нее.
- Телевизор. Современные плазменные телевизоры не представляют большой опасности, а вот старых с кинескопами стоит опасаться и держаться на расстоянии минимум 1,5 м.
- Фен. Когда фен работает, он создает электромагнитное поле огромной силы. В это время мы сушим голову достаточно долго и держим фен близко к голове. Чтобы снизить опасность, пользуйтесь феном максимум 1 раз в неделю. Суша волосы вечером, вы можете вызвать бессонницу.
- Электробритва. Вместо нее приобретите обычный станок, а если привыкли – электробритву на аккумуляторе. Это в значительной мере снизит электромагнитную нагрузку на организм.
- Зарядные устройства создают поле во все стороны на расстоянии 1 м. Во время зарядки вашего гаджета не находитесь близко к нему, а после зарядки отсоедините устройство из розетки, чтобы излучения не было.
- Электропроводка и розетки. Кабеля, отходящие от электрощитов, представляют особую опасность. Расстояние от кабеля до спального места должно быть минимум 5 метров.
- Энергосберегающие лампы также излучают электромагнитные волны. Это касается люминесцентных и светодиодных ламп. Установите галогеновую лампу или лампу накаливания: они ничего не излучают и не представляют опасности.
Установленные нормы ЭМИ для человека
Каждый орган в нашем теле вибрирует. Благодаря вибрации вокруг нас создается электромагнитное поле, содействующее гармоничной работе всего организма. Когда на наше биополе воздействуют другие магнитные поля, это вызывает в нем изменения. Иногда организм справляется с влиянием, иногда – нет. Это становится причиной ухудшения самочувствия.
Даже большое скопление людей создает электрический заряд в атмосфере. Полностью изолироваться от электромагнитного излучения невозможно. Есть допустимый уровень ЭМИ, который лучше не превышать.
Вот безопасные для здоровья нормы:
- 30-300 кГц, возникающие при напряженности поля 25 Вольт на метр (В/м),
- 0,3-3 МГц, при напряженности 15 В/м,
- 3-30 МГц – напряженность 10 В/м,
- 30-300 МГц – напряженность 3 В/м,
- 300 МГц-300 ГГц – напряженность 10 мкВт/см2.
При таких частотах работают гаджеты, радио- и телеаппаратура.
Воздействие электромагнитных лучей на человека
Нервная система чрезвычайна чувствительна к влиянию электромагнитных лучей: нервные клетки уменьшают свою проводимость. В результате ухудшается память, притупляется чувство координации.
При воздействии ЭМИ на человека не только подавляется иммунитет – он начинает атаковать организм.
ВАЖНО! Для беременных женщин электромагнитное излучение представляет особую опасность: снижается скорость развития плода, появляются дефекты в формировании органов, велика вероятность преждевременных родов.
Защита от электромагнитных излучений
- Если вы проводите много времени за компьютером, запомните одно правило: расстояние между лицом и монитором должно быть около метра.
- Уровень электромагнитного излучения бытовой техники, которую вы покупаете, не должен доходить до отметки «минимум». Обратитесь к продавцу-консультанту. Он поможет выбрать наиболее безопасную технику.
- Ваша кровать не должна находиться рядом с местом, где проложена электропроводка. Расположите спальное место в противоположном конце комнаты.
- Установите защитный экран на компьютер. Он выполнен в виде мелкой металлической сетки и действует по принципу Фарадея: вбирает в себя все излучение, защищая пользователя.
- Сократите пребывание в электрифицированном общественном транспорте. Отдавайте предпочтение пешей ходьбе, велосипеду.
Как проверить уровень электромагнитного излучения в домашних условиях
Точно обрисовать, как обстоят дела с электромагнитным излучением в вашем доме, могут только специалисты. Когда в службу СЭС поступает объявление о превышении допустимой нормы ЭМИ, на место выезжают работники со специальными приборами, позволяющими получить точные данные. Показатели обрабатываются. Если они завышены, предпринимаются определенные меры. Первым делом выясняют причину неполадки. Это может быть ошибка в строительстве, проектировании, неправильная эксплуатация.
Для самостоятельного определения степени излучения понадобятся отвертка с индикатором и радиоприемник.
- Выдвиньте антенну из приемника;
- Прикрутите к ней проволочную петлю диаметром 40 см;
- Настройте радио на пустую частоту;
- Обойдите помещение. Прислушивайтесь к звукам приемника;
- Место, где слышатся отчетливые звуки, и является источником излучения;
- Поднесите индикаторную отвертку со светодиодом. Индикатор станет красным, а интенсивность цвета скажет о силе излучения.
Увидеть значение в цифрах позволит ручной прибор. Он работает на разных частотах и улавливает напряжение электромагнитного поля. Прибор настраивается на нужный режим частот, выбирая единицы измерения: вольт/метр или микроватт/см2, отслеживает выбранную частоту и выводит результат на компьютер.
Также хорошим прибором является АТТ-2592. Устройство портативное, имеет дисплей с подсветкой. Измерение выполняет изотропным методом, автоматически выключается через 15 минут.
Шкала электромагнитных волн
Шкала электромагнитных волн или излучений представляет собой ряд диапазонов электромагнитных волн, которые распределяются в соответствии с частотой. Распространяющиеся в пространстве периодически изменяющиеся вихревые электрическое и магнитное поля представляют собой электромагнитные колебания.
Общее понятие
Свойства электромагнитных колебаний открыты в начале XIX века английским ученым Д. К. Максвеллом. Физик считал, что электромагнитные волны перпендикулярны направлению распространения волны, ее скорости. Но электромагнитное поле существует отдельно от указанных выше двух. Магнитное и электрическое поля, взаимодействуя друг с другом, действуют на заряженные частицы поверхности волнового фронта, создают поле, существующее независимо, обладающее собственными свойствами.
Электромагнитные волны могут распространяться в разных средах, в том числе и в вакууме. Само поле — материя, которая распространяется в среде. Скорость распространения электромагнитной волны в вакууме равна скорости света, т. е. 3*10 в 8 степени м/с. Значение не затухает, проходя через пространство, постоянно.
Шкала электромагнитных излучений показывает, как один качественный вид излучений переходит в другой по мере того, как изменяются взаимосвязанные количественные показатели частоты, длины волны. Один из видов диапазонов излучений — видимый свет.
Дополнительные цвета спектра
Спектр видимого света содержит как основные, так и дополнительные цвета. Каким образом можно получить дополнительные цвета? Их получение основано на опыте И. Ньютона, который в 1671 году, используя призму, разложил белый луч солнечного света на спектр: последовательно расположенные красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий и фиолетовый цвета.
Дополнительные цвета спектра получаются разными способами:
Дополнительные цвета спектра
- Если разделить спектр на две части (красно-оранжево-желтую и зелено-сине-фиолетовую), две смеси из трех первых и трех вторых дадут два цвета. Особенность последних такова, что если собрать их вместе линзой, снова получается белый.
- Если физически закрыть в спектре один цвет, затем собрать линзой оставшиеся цвета, полученный цвет будет дополнительным по отношению к закрытому. Например, если закрыть зеленый, соберется красный, закрывая желтый — фиолетовый. Красный цвет будет дополнительным к зеленому, а фиолетовый — к желтому.
Замкнув последовательность цветов спектра в круг, получим схему, называемую спектральным кругом.
Первичные дополнительные цвета:
- красный и зеленый;
- желтый и фиолетовый;
- синий и оранжевый.
Таблица 1. Дополнительные цвета.
| Выделенная часть | Красная | Оранжевая | Желтая | Желто-зеленая | Зеленая | Голубовато-зеленая |
| Цвет смеси оставшихся лучей | Голубовато-зеленый | Голубой | Синий | Фиолетовый | Пурпурный | Красный |
При смешении дополнительных цветов, что доказано опытным путем, чистый цвет получить уже невозможно — любая примесь дополнительного цвета к основному снижает насыщенность.
Спектр солнечного излучения
Солнце — источник жизни на планете, источник излучения, солнечного света, несущего энергию.
Спектр солнечного излучения
В электромагнитный спектр солнечного света включаются три разных вида волн:
- ультрафиолетовое излучение;
- видимый свет;
- инфракрасное излучение.
Первый последовательный вид обладает наиболее низкими частотами и относительно длинной волной, последний — высокими частотами и короткой волной.
Видимая часть спектра
Д. К. Максвелл сделал вывод, что видимый свет — один из видов электромагнитных излучений, спектр видимого солнечного света состоит из семи цветов. Человек может увидеть, как в призме, преломляясь, свет распадается на семь цветов, может любоваться преломленным в каплях дождя светом, глядя на радугу.
Цвета распределены на шкале в соответствии с частотой и на шкале занимают маленький отрезок, умещаются в сравнительно небольшом диапазоне, но это все, что можно увидеть глазами. Инфракрасное и ультрафиолетовое излучения, с меньшими и большими значениями, уже недоступны человеческому зрению.
Радуга
В радуге один цвет постепенно переходит в другой согласно определенной последовательности, отображающей распределение цветов при разделении луча видимого света белого цвета. Свойства цвета (красного, синего, желтого) определяются свойствами длины соответствующих волн.
Видимая часть солнечного спектра — часть спектра, которая при воздействии на орган зрения вызывает зрительные ощущения. Наиболее сильные отзывы в человеческом глазу вызывает желто-зеленый луч, остальные менее чувствительны. Лучи, видимые глазу, обладают длиной волны в пределах 400–760 нм. Глазу доступны некоторые более длинноволновые и более коротковолновые лучи при их достаточной интенсивности.
Свет важен для человека. Раздражая орган зрения, свет активизирует обмен веществ, улучшает самочувствие, вдохновляет, способствует повышению работоспособности. Можно заметить, что недостаточное освещение приводит к снижению активности, на предприятиях приводит к ошибкам, производственным травмам.
Шкала электромагнитных излучений
Отличаясь друг от друга количественно, электромагнитные волны определенным образом могут быть получены с использованием приборов. Существуют естественные и искусственные источники явления. Помимо приборов и источников волн на Земле, электромагнитные волны излучаются и космическими объектами.
Низкочастотные волны, радиоволны, инфракрасное световое излучение, оптическое излучение, рентгеновские спектры, невидимые излучения гамма — различные участки условной шкалы, показывающей области λ — области длин волн.
Таблица спектра электромагнитных излучений
| Название | Длина волн | Частота | Источники, | Космические источники |
| Низкочастотные излучения | более 10000м | 0-30 кГц | Генератор переменного тока, домашняя и офисная электротехника, ЛЭП и др. | Магнитное поле Земли |
| Радиоволны | 1мм-10000м | 30кГц-300ГГц | Переменный ток в колебательном контуре, полупроводниковые приборы | Солнце, планеты и малые тела Солнечной системы, облака межзвездного газа, реликтовое излучение на ранней стадии расширения Вселенной, квазары |
| Инфракрасное световое излучение | 1мм-780нм | 300ГГц-429ТГц | Тепловые источники, лазер, ртутно-кварцевая лампа | Солнце, межзвездная и околозвездная пыль, реликтовое излучение на ранней стадии расширения Вселенной, планеты, малые тела Солнечной системы |
| Видимое излучение световое | 780-380нм | 429-750ТГц | Лампа накаливания, пламя, молния, лазер | Солнце, другие звезды (с температурой 10-100 тысяч градусов) |
| Ультрафиолетовое излучение | 380-10нм | 7,5*1000000000000000-3*100000000000000000Гц | Углеродная дуга | Солнце, горячие Звезды, высокотемпературная плазма |
| Рентгеновское излучение | 10-5*10в-3 степени нм | 3*100000000000000000-6*100000000000000000000Гц | Рентгеновская трубка | Солнце, нейтронные звезды и, возможно, черные дыры, шаровые звездные скопления, к внегалактическим источникам – квазары, отдаленные галактики и их скопления. |
| Гамма-излучение | менее 5*10 в 3 степени нм | более 6*100000000000000000000 Гц | Атомные ядра, Кобальт-60 | Солнце, фоновое Космическое излучение, некоторые пульсары (нейтронные звезды), сверхновые звезды, Млечный Путь, области галактического центра, многих галактик и квазаров |
Чувствительность человеческого глаза
Одно из главных свойств электромагнитных волн является степень их поглощения веществом. Различие можно обнаружить между длинноволновыми и коротковолновыми излучениями. Первые поглощаются с гораздо большей интенсивностью, чем коротковолновые, однако обладают дополнительным свойством: при поглощении обнаруживают свойства частиц.
Спектральная чувствительность глаза
Преобразуя энергию, идущую от источника видимого светового диапазона, в зрительной системе человек получает сигналы из окружающей среды. Свет попадает на сетчатку глаза, возбуждает фоторецепторы, от которых сигнал передается в нейронные связи коры головного мозга, находящиеся в затылочной доле коры больших полушарий. В головном мозге в результате подобных преобразований формируется зрительный образ.
Развиваясь эволюционно, человеческий глаз сформировался наилучшим образом для восприятия солнечного света. В результате зрительный орган современного человека улавливает электромагнитное излучение в диапазоне длин волн 400–750 нм (видимое излучение). От более низковолновых излучений (ультрафиолета) глаз защищен областью хрусталика с низкой прозрачностью.
Определение спектральных границ чувствительности глаза
Зная законы преломления света, можно опытным путем определить спектральную чувствительность глаза. Основной инструмент — дифракционная решетка с определенным периодом.
Луч света, проходя через решетку, попадает на сетчатку. Глаз играет роль линзы, собирающей лучи в пучок, результат зависит от угла луча. Опыт доказывает, что чувствительность человеческого глаза совпадает с диапазоном видимого света по шкале.
Электромагнитная природа света
На заре изучения природы света до открытия электромагнитных световых волн существовали различные мнения. Так, история открытия гласит, что из рассуждений И. Ньютона развилась теория о свете как о потоке частиц, квантов, об электрических колебаниях, а из рассуждений Х. Гюйгенса — волновая теория света.
Согласно квантовой теории, от источников энергии атомов последняя передается веществу, то же происходит и с энергией квантов. Волны светового спектра излучений обладают квантовыми свойствами.
Электромагнитная природа света была доказана и описана при помощи формул Д. К. Максвеллом.
Теоретическое исследование природы электромагнитных излучений принесло несомненную пользу человечеству. Явление стало применяться в медицине, быту, радиовещании и многих других областях.
Каждая квартира таит в себе опасность. Мы даже не подозреваем, что живём в окружении электромагнитных полей (ЭМП), которые человек не может ни видеть, ни чувствовать, но это не значит, что их нет.
С самого зарождения жизни на нашей планете существовал стабильный электромагнитный фон (ЭМФ). Долгое время он был практически неизменен. Но, с развитием человечества, интенсивность данного фона стала расти с неимоверной скоростью. Линии электропередач, возрастающее число электроприборов, сотовая связь — все эти новшества стали источниками «электромагнитного загрязнения». Как электромагнитное поле влияет на человеческий организм, и каковы могут быть последствия этого воздействия?
Что такое электромагнитное излучение?
Содержание статьи
Помимо естественного ЭМФ, создаваемого электромагнитными волнами (ЭМВ) различной частоты, поступающими к нам из космоса, имеется и другое излучение — бытовое, которое возникает при работе разношёрстной электротехники, имеющейся в каждой квартире или офисе. Каждый бытовой прибор, взять хотя бы обыкновенный фен, при работе пропускает через себя электрический ток, образуя вокруг электромагнитное поле. Электромагнитное излучение (ЭМИ) — это и есть та сила, которая проявляется, когда ток проходит через любое электрическое устройство, воздействующая на всё, что находится около него, в том числе и на человека, который также является источником электромагнитного излучения. Чем больше сила тока, проходящего через прибор, тем мощнее излучение.
Чаще всего, человек не испытывает на себе заметного воздействия ЭМИ, но это не значит, что оно не оказывает на нас влияния. ЭМВ проходят через предметы незаметно, но, иногда, наиболее чувствительные люди ощущают некое покалывание или пощипывание.
Все мы по-разному реагируем на ЭМИ. Организм одних может нейтрализовать его воздействие, а есть индивиды, максимально подверженные этому влиянию, которое способно вызвать у них различные патологии. Особенно опасно для человека длительное воздействие ЭМИ. Например, если дом его находится вблизи линии высоковольтных передач.
Виды электромагнитного излучения
В зависимости от длины волны, ЭМИ можно разделить на:
- видимый свет — это то излучение, которое человек способен воспринимать зрительно. Длина световых волн варьируется от 380 до 780 нм (нанометров), то есть волны видимого света очень короткие;
- инфракрасное излучение находится в электромагнитном спектре между световым излучением и радиоволнами. Длина инфракрасных волн больше световых и находится в диапазоне 780 нм — 1 мм;
- радиоволны. Ими же являются и микроволны, которые излучает СВЧ-печь. Это самые длинные волны. К ним относятся всё электромагнитное излучение с волнами длиной от полмиллиметра;
- ультрафиолетовое излучение, являющееся вредным для большинства живых существ. Длина таких волн составляет 10-400 нм, а расположены они в диапазоне между видимым и рентгеновским излучениями;
- рентгеновское излучение выделяется элект
Электромагнитное излучение существует ровно столько, сколько живет наша Вселенная. Оно сыграло ключевую роль в процессе эволюции жизни на Земле. По факту, это возмущение состояние электромагнитное поля, распространяемого в пространстве.
Характеристики электромагнитного излучения
Любую электромагнитную волну описывают с помощью трех характеристик.
1. Частота.
2. Поляризация.
3. Длина.
Поляризация – одна из основных волновых атрибутов. Описывает поперечную анизотропию электромагнитных волн. Излучение считается поляризованным тогда, когда все волновые колебания происходят в одной плоскости.
Это явление активно используют на практике. Например, в кино при показе 3D фильмов.
С помощью поляризации очки IMAX разделяют изображение, которое предназначено для разных глаз. 
Частота – число гребней волны, которые проходят мимо наблюдателя (в данном случае – детектора) за одну секунду. Измеряется в герцах.
Длина волны – конкретное расстояние между ближайшими точками электромагнитного излучения, колебания которых происходят в одной фазе.
Электромагнитное излучение может распространяться практически в любой среде: от плотного вещества до вакуума.
Скорость распространения в вакууме равна 300 тыс. км за секунду.
Интересное видео о природе и свойствах ЭМ волн смотрите в видео ниже:
Виды электромагнитных волн
Все электромагнитное излучение делят по частоте. 
1. Радиоволны. Бывают короткими, ультракороткими, сверхдлинными, длинными, средними.
Длина радиоволн колеблется от 10 км до 1 мм, а частота от 30 кГц до 300 ГГц.
Их источниками может быть как деятельность человека, так и различные естественные атмосферные явления.
2. Инфракрасное излучение. Длина волны лежит в пределах 1мм — 780нм, а частота может доходить до 429 ТГц. Инфракрасное излучение еще называют тепловым. Основа всей жизни на нашей планете.
3. Видимый свет. Длина 400 — 760/780нм. Соответственно частота колеблется в пределах 790-385 ТГц. Сюда относят весь спектр излучения, которое можно увидеть человеческим глазом.
4. Ультрафиолет. Длина волны меньше, чем в инфракрасного излучения.
Может доходить до 10 нм. Частота таких волн очень большая – порядка 3х10^16 Гц.
5. Рентгеновские лучи. частота волны 6х10^19 Гц, а длина порядка 10нм — 5пм.
6. Гамма волны. Сюда относят любое излучение, частота которого больше, чем в рентгеновских лучах, а длина – меньше. Источником таких электромагнитных волн являются космические, ядерные процессы.
Сфера применения
Где-то начиная с конца XIX столетия, весь человеческий прогресс был связан с практическим применением электромагнитных волн.
Первое о чем стоит упомянуть – радиосвязь. Она дала возможность людям общаться, даже если они находились далеко друг от друга.
Спутниковое вещание, телекоммуникации – являются дальнейшим развитием примитивной радиосвязи.
Именно эти технологии сформировали информационный облик современного общества.
Источниками электромагнитного излучения следует рассматривать как крупные промышленные объекты, так и различные линии электропередач.
Электромагнитные волны активно используются в военном деле (радары, сложные электрические устройства). Также без их применения не обошлась и медицина. Для лечения многих болезней могут использовать инфракрасное излучение.
Рентгеновские снимки помогают определить повреждения внутренних тканей человека.
С помощью лазеров проводят ряд операций, требующих ювелирной точности. 
Важность электромагнитного излучения в практической жизни человека сложно переоценить.
Советское видео о электромагнитном поле:
Возможное негативное влияние на человека
Несмотря на свою полезность, сильные источники электромагнитного излучения могут вызывать такие симптомы:
• усталость;
• головную боль;
• тошноту.
Чрезмерное воздействие некоторых видов волн вызывают повреждения внутренних органов, центральной нервной системы, мозга. Возможны изменения в психике человека.
Интересное виде о влиянии ЭМ волн на человека:
Чтобы избежать таких последствий практически во всех странах мира действуют стандарты, регулирующие электромагнитную безопасность. Для каждого типа излучений существуют свои регулирующие документы (гигиенические нормы, нормы радиационной безопасности). Влияние электромагнитных волн на человека до конца не изучено, поэтому ВОЗ рекомендует минимизировать их воздействие.
Виды излучений. Шкала электромагнитных излучений
Тема: Виды излучений. Шкала электромагнитных излучений (физика 11 класс)
Цели урока:
обучающие: познакомить с видами электромагнитных излучений; изучить природу, свойства и применение электромагнитных волн; проанализировать виды электромагнитных излучений и показать, как с изменением длины волны изменяются свойства излучений; повторить материал по подготовке к ЕГЭ;
развивающие: развивать интерес к предмету, расширить кругозор, умения логически мыслить;
воспитательные: воспитывать навыки сотрудничества со сверстниками и взрослыми в разных ситуациях.
Задачи урока:
научить различать виды излучений, выделять главное;
ознакомить с видами излучений, их свойствами;
показать значимость изучения этой темы.
Тип урока: изучение нового материала
Организация урока: урок строится как деловая игра, в ходе которого рассматриваются характеристики всех видов излучения, с учетом ранее изученных радиоволн и света. Весь материал систематизируется и обобщается в виде заполнения таблицы.
Оборудование: таблица «Шкала электромагнитных излучений» у каждого ученика; стенд «Шкала электромагнитных излучений»; компьютерная презентация, ПК, мультимедиапроектор.
Ход урока
Мобилизующее начало урока (2мин)
Здравствуйте, ребята. Я рада приветствовать вас на своем уроке. Давайте подарим друг другу тепло и улыбки. Улыбнитесь друг другу.
Наша Вселенная окутана электромагнитными излучениями. Мы живем в ней и не замечаем пронизывающее окружающее пространство волн. Греясь у камина или зажигая свечу, человек заставляет работать источник этих волн, не задумываясь об их свойствах. Открыв природу электромагнитного излучения, человечество в течение XX столетия освоило и поставило к себе на службу самые различные его виды.
Что мы будем изучать на уроке? Сформулируйте тему и цель урока.
Постанова цели урока: Сегодня на уроке мы с вами рассмотрим различные виды излучений и их расположение на шкале электромагнитных излучений.
Задачи нашего урока:
познакомить с видами излучения;
проанализировать свойства излучений;
уделим внимание повторению материала к единому государственному экзамену.
Наш урок сегодня будет проходить в форме деловой игры. Вы будете выступать в роле менеджеров, предоставляющие рекламу видам излучения.
Но прежде, чем начать урок нам нужно добыть ключ открытия конкурса на лучший тендер.
Актуализация опорных знаний (2мин)
Задание «Ключ» (фронтальная работа)
1) Способ передачи тепла с помощью инфракрасных волн (из ответа возьмите вторую букву и запишите ее в первую клетку ключа).
2) Цвет, стоящий в спектре рядом с жёлтым цветом (из ответа возьмите пятую букву и запишите её во вторую клетку ключа).
3) Как называется учение о свете? (из ответа возьмите шестую букву и запишите её в третью клетку ключа).
4) Учёный, открывший явление дисперсии света (из ответа возьмите первую букву и запишите её в четвёртую клетку ключа).
5) Явление, огибания волнами препятствий (из ответа возьмите вторую букву и девятую буквы и запишите их в пятую и шестую клетки ключ).
Ответы: 1) излучение, 2) зеленый, 3) оптика, 4) Ньютон, 5) дисперсия.
(ЗНАНИЕ) Ключ вручается детям.
Ваши знания помогут вам на уроке. В добрый путь!
Изучение нового материала (20-25 мин)
Выступать вы будете по следующему плану: (на доске)
вид излучения и его основные характеристики;
история открытия;
источники излучения;
основные свойства излучения;
использование данного вида излучения на практике (с демонстрацией с помощью мультимедийного компьютера некоторых устройств и принципа их действия, в которых используется данный вид излучения)
Пока один из вас выступает, другой по ходу его выступления заполняет таблицу:
После выступления каждый из вас должен будет выступить с рецензией к рекламе своего одноклассника.
План рецензии (на доске)
доступность содержания доклада;
полнота освещения вопроса;
уровень подготовленности докладчика;
реклама;
общее впечатление о результатах работы “фирмы”
оценка по пятибалльной системе.
Учащиеся выступают с рекламой
1 ученик. Низкочастотное излучение, инфракрасное излучение, рентгеновское излучение.
2 ученик. Радиоизлучение, видимое излучение, ультрафиолетовое излучение, ˠ-излучение.
А теперь оцените друг друга. (Выступают с рецензией учащиеся).
Учитель озвучивает свою оценку о выступлениях.
Отгадайте загадку:
Он мелодию сыграет,
Как будильник прозвонит,
На часок-другой смолкает –
И опять заговорит.
В сумочке лежит всегда,
А молчит лишь иногда.
(Мобильный телефон)
Выступление учителя о вреде сотовых телефонов.
Если мысленно разложить эти виды по возрастанию частоты или убыванию длины волны, то получится широкий непрерывный спектр – шкала электромагнитных излучений.
Вся шкала электромагнитных волн является свидетельством того, что все излучения обладают одновременно квантовыми и волновыми свойствами. Квантовые и волновые свойства в этом случае не исключают, а дополняют друг друга
Давайте рассмотрим ее. Какие волны высокочастотные? Что скажете про их длину?
В каком диапазоне частот находится видимый свет? Радиоволны?
Физминутка (2мин)
Закрепление (4мин)
ЕГЭ А20. Радиостанция работает на частоте 0,75×108 Гц. Какова длина волны, излучаемой антенной радиостанции? (Скорость распространения электромагнитных волн 300 000 км/с.)
2,25 м
4 м
2,25×10–3 м
4×10–3 м
Работа по карточкам. (Задания расположены в порядке возрастания сложности). Проверка с помощью кадра в презентации.
Для какого вида излучения свойственно явление дисперсии?
а) инфракрасное;
б) видимое;
в) рентгеновское.
Какой вид излучения по-другому называют «тепловым»?
а) инфракрасное;
б) γ-излучение;
в) видимое.
Самая большая проникающая способность характерна для:
а) рентгеновского излучения;
б) ультрафиолетового излучения;
в) γ-излучения.
Высокотемпературная плазма является источником:
а) γ-излучения;
б) ультрафиолетового излучения;
в) инфракрасного излучения.
Что общего между радиоволнами, УФ-излучением, ИК-излучением, рентгеновским излучением и γ-излучением?
а) применяются и в медицине, и в промышленности;
б) общий источник излучения — Солнце;
в) невидимы.
Итог урока (5мин)
С какими видами излучений мы познакомились на уроке?
Назовите их свойства.
При каких частотах ярче проявляются волновые свойства (при малых частотах), а менее ярко — при больших. Квантовые свойства ярче проявляются (при больших частотах) и менее ярко (при малых). Чем меньше длина волны, тем ярче проявляются квантовые свойства, а чем больше длина волны, тем ярче проявляются волновые свойства.
Какую ценность имеют полученные знания на нашем уроке?
Составить «Синквейн»
Существительное, определяющее тему синквейна.
Ключевое слово содержания.
Два прилагательных или причастия, описывающих данное существительное.
Три глагола, называющих действия в рамках заданной темы.
Смысловая фраза (4 значимых слова), раскрывающих суть темы или отношение к ней автора, формулирующего идею текста.
Заключительное слово – эмоциональное отношение ко всему сказанному.
Образец:
Излучения
Низкочастотные, высокочастотные, разнообразные
Проникают, действуют, распространяются
Нас окружает океан электромагнитных излучений
Удивительно!
Рефлексия (2мин)
Выбрать свой цвет:
Небольшие недочеты, есть над чем работать.
Были неудачи, но я все преодолею.
Ура! ! ! Я все понял
Закончите фразу:
сегодня я узнал…
мне было трудно (легко)…
мне понравилось…
у меня получилось….
мне захотелось…
Выставление отметок с комментированием (1мин)
Домашнее задание (2мин)
Учебник: п.80 – 86 (с.239-254), индивидуальные задания по карточкам из ЕГЭ.
Катя:
Электромагнитные волны
Ответ: 4
A14 №1619. Плоская электромагнитная волна с длиной волны 
распространяется вдоль оси 
декартовой системы координат. Чему равен модуль разности фаз электромагнитных колебаний в начале координат и в точке М с координатами 
, 
, 
?
1) 0
2) 
3) 
4) 
Ответ: 4
Решение.
Из перечисленных здесь видов электромагнитных излучений наибольшую длину волны имеют радиоволны.
Правильный ответ: 1.
Ответ: 1
A 14 № 3712. Радиостанция «Эхо Москвы» вещает на частоте 74 МГц, а радиостанция «Серебряный дождь» — на частоте 100 МГц. Найдите отношение длины радиоволны, излучаемой радиопередатчиком первой станции, к длине волны, излучаемой радиопередатчиком второй станции. Ответ округлите с точность до сотых.
1) 1,35
2) 0,74
3) 3,85
4) 1 (длины волн одинаковы)
Решение.
Длина волны связана с частотой и скоростью света соотношением: 
. Следовательно, отношение длины радиоволны, излучаемой радиопередатчиком радиостанции «Эхо Москвы», к длине волны, излучаемой радиопередатчиком радиостанция «Серебряный дождь», равно
.
Правильный ответ: 1.
Ответ: 1
Решение.
Минимальную частоту имеет инфракрасное излучение.
Правильный ответ: 1
Ответ: 1
A 14 № 4877. Выберите среди электромагнитных волн, излучаемых Солнцем, волны с максимальной длиной.
1) видимый свет
2) ультрафиолетовое излучение
3) рентгеновское излучение
4) инфракрасное излучение
Решение.
Максимальную длину волны имеет инфракрасное излучение.
Правильный ответ: 4
Ответ: 4
Женя:
Конспект урока на тему:
Виды излучений. Шкала электромагнитных волн
Урок разработан
учителем ГУ ЛНР «ЛОУСОШ № 18»
Карасёвой И.Д.
Цели урока: рассмотреть шкалу электромагнитных волн, дать характеристику волнам разных диапазонов частот; показать роль различных видов излучений в жизни человека, влияние различных видов излучений на человека; систематизировать материал по теме и углубить знания учащихся об электромагнитных волнах; развивать устную речь учащихся, творческие навыки учащихся, логику, память; познавательные способности; формировать интерес учащихся к изучению физики; воспитывать аккуратность, трудолюбие.
Тип урока: урок формирования новых знаний.
Форма проведения: лекция с презентацией
Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, презентация «Виды излучений.
Шкала электромагнитных волн»
Ход урока
Организационный момент.
Мотивация учебной и познавательной деятельности.
Вселенная – это океан электромагнитных излучений. Люди живут в нем, по большей части, не замечая пронизывающих окружающее пространство волн. Греясь у камина или зажигая свечу, человек заставляет работать источник этих волн, не задумываясь об их свойствах. Но знание — сила: открыв природу электромагнитного излучения, человечество в течение XX столетия освоило и поставило себе на службу самые различные его виды.
Постановка темы и целей урока.
Сегодня мы с вами совершим путешествие по шкале электромагнитных волн, рассмотрим виды электромагнитного излучения разных диапазонов частот. Запишите тему урока: «Виды излучений. Шкала электромагнитных волн» (Слайд 1)
Каждое излучение мы будем изучать по следующему обобщенному плану (Слайд 2) .Обобщенный план для изучения излучения:
1. Название диапазона
2. Длина волны
3. Частота
4. Кем был открыт
5. Источник
6. Приёмник (индикатор)
7. Применение
8. Действие на человека
В ходе изучения темы вы должны заполнить следующую таблицу:
Таблица «Шкала электромагнитных излучений»
Название излучения | Длина волны | Частота | Кем было открыто | Источник | Приёмник | Применение | Действие на человека |
Изложение нового материала.
(Слайд 3)
Длина электромагнитных волн бывает самой различной: от значений порядка 1013 м (низкочастотные колебания) до 10-10 м (
-лучи). Свет составляет ничтожную часть широкого спектра электромагнитных волн. Тем не менее, именно при изучении этой малой части спектра были открыты другие излучения с необычными свойствами.
Принято выделять низкочастотное излучение, радиоизлучение, инфракрасные лучи, видимый свет, ультрафиолетовые лучи, рентгеновские лучи и -излучение. Самое коротковолновое -излучение испускает атомные ядра.
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.
(Слайд 4)
Излучения различной длины волны отличаются друг от друга по способу их получения (излучение антенны, тепловое излучение, излучение при торможении быстрых электронов и др.) и методам регистрации.
Все перечисленные виды электромагнитного излучения порождаются также космическими объектами и успешно исследуются с помощью ракет, искусственных спутников Земли и космических кораблей. В первую очередь, это относится к рентгеновскому и -излучению, сильно поглощаемым атмосферой.
Количественные различия в длинах волн приводят к существенным качественным различиям.
Излучения различной длины волны очень сильно отличаются друг от друга по поглощению их веществом. Коротковолновые излучения (рентгеновское и особенно -лучи) поглощаются слабо. Непрозрачные для волн оптического диапазона вещества прозрачны для этих излучений. Коэффициент отражения электромагнитных волн также зависит от длины волны. Но главное различие между длинноволновым и коротковолновым излучениями в том, что коротковолновое излучение обнаруживает свойства частиц.
Рассмотрим каждое излучение.
(Слайд 5)
Низкочастотное излучение возникает в диапазоне частот от 3 · 10-3 до 3 • 105 Гц. Этому излучению соответствует длина волны от 1013 — 105 м. Излучением таких, сравнительно малых частот, можно пренебречь. Источником низкочастотного излучения являются генераторы переменного тока. Применяются при плавке и закалке металлов.
(Слайд 6)
Радиоволны занимают диапазон частот 3·105 — 3·1011 Гц. Им соответствует длина волны 10 5 — 10 -3 м. Источником радиоволн, так же как и низкочастотного излучения является переменный ток. Также источником являются генератор радиочастот, звезды, в том числе Солнце, галактики и метагалактики. Индикаторами являются вибратор Герца, колебательный контур.
Большая частота радиоволн, по сравнению с низкочастотным излучением приводит к заметному излучению радиоволн в пространство. Это позволяет использовать их для передачи информации на различные расстояния. Передаются речь, музыка (радиовещание), телеграфные сигналы (радиосвязь), изображения различных объектов (радиолокация).
Радиоволны используются для изучения структуры вещества и свойств той среды, в которой они распространяются. Исследование радиоизлучения космических объектов – предмет радиоастрономии. В радиометеорологии изучают процессы по характеристикам принимаемых волн.
(Слайд 7)
Инфракрасное излучение занимает диапазон частот 3 · 1011 — 3,85 · 1014 Гц. Им соответствует длина волны 2·10 -3 — 7,6 ·10 -7 м.
Инфракрасное излучение было открыто в 1800 году астрономом Уильямом Гершелем. Изучая повышение температуры термометра, нагреваемого видимым светом, Гершель обнаружил наибольшее нагревание термометра вне области видимого света (за красной областью). Невидимое излучение, учитывая его место в спектре, было названо инфракрасным. Источником инфракрасного излучения является излучение молекул и атомов при тепловых и электрических воздействиях. Мощный источник инфракрасного излучения – Солнце, около 50% его излучения лежит в инфракрасной области. На инфракрасное излучение приходится значительная доля (от 70 до 80 %) энергии излучения ламп накаливания с вольфрамовой нитью. Инфракрасное излучение испускает электрическая дуга и различные газоразрядные лампы. Излучения некоторых лазеров лежит в инфракрасной области спектра. Индикаторами инфракрасного излучения являются фото и терморезисторы, специальные фотоэмульсии. Инфракрасное излучение используют для сушки древесины, пищевых продуктов и различных лакокрасочных покрытий (инфракрасный нагрев), для сигнализации при плохой видимости, дает возможность применять оптические приборы, позволяющие видеть в темноте, а также при дистанционном управлении. Инфракрасные лучи используются для наведения на цель снарядов и ракет, для обнаружения замаскированного противника. Эти лучи позволяют определить различие температур отдельных участков поверхности планет, особенности строения молекул вещества (спектральный анализ). Инфракрасная фотография применяется в биологии при изучении болезней растений, в медицине при диагностике кожных и сосудистых заболеваний, в криминалистике при обнаружении подделок. При воздействии на человека вызывает повышение температуры человеческого тела.
(Слайд 8)
Видимое излучение — единственный диапазон электромагнитных волн, воспринимаемым человеческим глазом. Световые волны занимают достаточно узкий диапазон: 380 — 670 нм ( = 3,85 •1014 — 8 • 1014 Гц). Источником видимого излучения являются валентные электроны в атомах и молекулах, изменяющие свое положение в пространстве, а также свободные заряды, движущиеся ускоренно. Эта часть спектра дает человеку максимальную информацию об окружающем мире. По своим физическим свойствам она аналогична другим диапазонам спектра, являясь лишь малой частью спектра электромагнитных волн. Излучение, имеющее разную длину волны (частоты) в диапазоне видимого излучения, оказывает различное физиологическое воздействие на сетчатку человеческого глаза, вызывая психологическое ощущение света. Цвет — не свойство электромагнитной световой волны самой по себе, а проявление электрохимического действия физиологической системы человека: глаз, нервов, мозга. Приблизительно можно назвать семь основных цветов, различаемых человеческим глазом в видимом диапазоне (в порядке возрастания частоты излучения): красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Запоминание последовательности основных цветов спектра облегчает фраза, каждое слово которой начинается с первой буквы названия основного цвета: «Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан». Видимое излучение может влиять па протекание химических реакций в растениях (фотосинтез) и в организмах животных и человека. Видимое излучение испускают отдельные насекомые (светлячки) и некоторые глубоководные рыбы за счет химических реакций в организме. Поглощение растениями углекислого газа в результате процесса фотосинтеза и выделения кислорода способствует поддержанию биологической жизни на Земле. Также видимое излучение применяется при освещении различных объектов.
Свет — источник жизни на Земле и одновременно источник наших представлений об окружающем мире.
(Слайд 9)
Ультрафиолетовое излучение, не видимое глазом электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между видимым и рентгеновским излучением в пределах длин волн 3,8 ∙10 -7 — 3∙10 -9 м. (=8*1014 — 3*1016 Гц). Ультрафиолетовое излучение было открыто в 1801 году немецким ученым Иоганном Риттером. Изучая почернение хлористого серебра под действием видимого света, Риттер обнаружил, что серебро чернеет еще более эффективно в области, находящейся за фиолетовым краем спектра, где видимое излучение отсутствует. Невидимое излучение, вызвавшее это почернение, было названо ультрафиолетовым.
Источник ультрафиолетового излучения — валентные электроны атомов и молекул, также ускоренно движущиеся свободные заряды.
Излучение накаленных до температур — 3000 К твердых тел содержит заметную долю ультрафиолетового излучения непрерывного спектра, интенсивность которого растет с увеличением температуры. Более мощный источник ультрафиолетового излучения — любая высокотемпературная плазма. Для различных применений ультрафиолетового излучения используются ртутные, ксеноновые и др. газоразрядные лампы. Естественные источники ультрафиолетового излучения — Солнце, звезды, туманности и другие космические объекты. Однако лишь длинноволновая часть их излучения ( 290 нм) достигает земной поверхности. Для регистрации ультрафиолетового излучения при
= 230 нм используются обычные фотоматериалы, в более коротковолновой области к нему чувствительны специальные маложелатиновые фотослои. Применяются фотоэлектрические приемники, использующие способность ультрафиолетового излучения вызывать ионизацию и фотоэффект: фотодиоды, ионизационные камеры, счетчики фотонов, фотоумножители.
В малых дозах ультрафиолетовое излучение оказывает благотворное, оздоровительное влияние на человека, активизируя синтез витамина D в организме, а также вызывая загар. Большая доза ультрафиолетового излучения может вызвать ожог кожи и раковые новообразования (в 80 % излечимые). Кроме того, чрезмерное ультрафиолетовое излучение ослабляет иммунную систему организма, способствуя развитию некоторых заболеваний. Ультрафиолетовое излучение оказывает также бактерицидное действие: под действием этого излучения гибнут болезнетворные бактерии.
Ультрафиолетовое излучение применяется в люминесцентных лампах, в криминалистике (по снимкам обнаруживают подделки документов), в искусствоведении (с помощью ультрафиолетовых лучей можно обнаружить на картинах не видимые глазом следы реставрации). Практически не пропускает ультрафиолетовое излучение оконное стекло, т.к. его поглощает оксид железа, входящий в состав стекла. По этой причине даже в жаркий солнечный день нельзя загореть в комнате при закрытом окне.
Человеческий глаз не видит ультрафиолетовое излучение, т.к. роговая оболочка глаза и глазная линза поглощают ультрафиолет. Ультрафиолетовое излучение видят некоторые животные. Например, голубь ориентируется по Солнцу даже в пасмурную погоду.
(Слайд 10)
Рентгеновское излучение — это электромагнитное ионизирующее излучение, занимающее спектральную область между гамма — и ультрафиолетовым излучением в пределах длин волн от 10-12 — 10-8 м (частот 3*1016 — 3-1020 Гц). Рентгеновское излучение было открыто в 1895 году немецким физиком В. К. Рентгеном. Наиболее распространенным источником рентгеновского излучения является рентгеновская трубка, в которой ускоренные электрическим нолем электроны бомбардируют металлический анод. Рентгеновское излучение может быть получено при бомбардировке мишени ионами высокой энергии. В качестве источников рентгеновского излучения могут служить также некоторые радиоактивные изотопы, синхротроны — накопители электронов. Естественными источниками рентгеновского излучения является Солнце и другие космические объекты
Изображения предметов в рентгеновском излучении получают на специальной рентгеновской фотопленке. Рентгеновское излучение можно регистрировать с помощью ионизационной камеры, сцинтилляционного счетчика, вторично-электронных или каналовых электронных умножителей, микроканальных пластин. Благодаря высокой проникающей способности рентгеновское излучение применяется в рентгеноструктурном анализе (исследовании структуры кристаллической решетки), при изучении структуры молекул, обнаружении дефектов в образцах, в медицине (рентгеновские снимки, флюорография, лечение раковых заболеваний), в дефектоскопии (обнаружение дефектов в отливках, рельсах), в искусствоведении (обнаружение старинной живописи, скрытой под слоем поздней росписи), в астрономии (при изучении рентгеновских источников), криминалистике. Большая доза рентгеновского излучения приводит к ожогам и изменению структуры крови человека. Создание приемников рентгеновского излучения и размещение их на космических станциях позволило обнаружить рентгеновское излучение сотен звезд, а также оболочек сверхновых звезд и целых галактик.
(Слайд 11)
Гамма излучение — коротковолновое электромагнитное излучение, занимающее весь диапазон частот = 8∙1014— 10 17 Гц, что соответствует длинам волн = 3,8·10 -7— 3∙10-9 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 гамма-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.
(Слайд 12)
Итак, низкочастотное излучение, радиоволны, инфракрасное излучение, видимое излучение, ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение, -излучение представляют собой различные виды электромагнитного излучения.
Если мысленно разложить эти виды по возрастанию частоты или убыванию длины волны, то получится широкий непрерывный спектр – шкала электромагнитных излучений (учитель показывает шкалу). К опасным видам излучения относятся: гамма-излучение, рентгеновские лучи и ультрафиолетовое излучение, остальные – безопасны.
Деление электромагнитных излучений по диапазонам условное. Четкой границы между областями нет. Названия областей сложились исторически, они лишь служат удобным средством классификации источников излучений.
(Слайд 13)
Все диапазоны шкалы электромагнитных излучений имеют общие свойства:
физическая природа всех излучений одинакова
все излучения распространяются в вакууме с одинаковой скоростью, равной 3*108 м/с
все излучения обнаруживают общие волновые свойства (отражение, преломление, интерференцию, дифракцию, поляризацию)
5. Подведение итогов урока
В заключение урока учащиеся заканчивают работу над таблицей.
(Слайд 14)
Вывод:
Вся шкала электромагнитных волн является свидетельством того, что все излучения обладают одновременно квантовыми и волновыми свойствами.
Квантовые и волновые свойства в этом случае не исключают, а дополняют друг друга.
Волновые свойства ярче проявляются при малых частотах и менее ярко — при больших. И наоборот, квантовые свойства ярче проявляются при больших частотах и менее ярко — при малых.
Чем меньше длина волны, тем ярче проявляются квантовые свойства, а чем больше длина волны, тем ярче проявляются волновые свойства.
Все это служит подтверждением закона диалектики (переход количественных изменений в качественные).
Домашнее задание: конспект (выучить), заполнить в таблице
последний столбец (действие ЭМИ на человека) и
подготовить сообщение о применении ЭМИ
Электромагнитное (ЭМ) излучение — это форма энергии, которая окружает нас и принимает различные формы, такие как радиоволны, микроволны, рентгеновские лучи и гамма-лучи. Солнечный свет также является формой электромагнитной энергии, но видимый свет является лишь небольшой частью электромагнитного спектра, который содержит широкий диапазон электромагнитных длин волн.
Электромагнитная теория
Электричество и магнетизм когда-то считались отдельными силами. Однако в 1873 году шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл разработал единую теорию электромагнетизма.Исследование электромагнетизма имеет дело с тем, как электрически заряженные частицы взаимодействуют друг с другом и с магнитными полями.
Существует четыре основных электромагнитных взаимодействия:
- Сила притяжения или отталкивания между электрическими зарядами обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
- Магнитные полюса входят в пары, которые притягивают и отталкивают друг друга, как это делают электрические заряды.
- Электрический ток в проводе создает магнитное поле, направление которого зависит от направления тока.
- Движущееся электрическое поле создает магнитное поле, и наоборот.
Максвелл также разработал набор формул, называемых уравнениями Максвелла, для описания этих явлений.
Волны и поля
ЭМ излучение создается, когда атомная частица, такая как электрон, ускоряется электрическим полем, заставляя его двигаться. Движение создает колеблющиеся электрические и магнитные поля, которые распространяются под прямым углом друг к другу в пучке световой энергии, называемой фотоном.Фотоны движутся в гармонических волнах с максимально возможной скоростью во вселенной: 186 282 мили в секунду (299 792 458 метров в секунду) в вакууме, также известном как скорость света. Волны имеют определенные характеристики, такие как частота, длина волны или энергия.
Электромагнитные волны образуются, когда электрическое поле (показано красными стрелками) соединяется с магнитным полем (показано голубыми стрелками). Магнитные и электрические поля электромагнитной волны перпендикулярны друг другу и направлению волны.(Изображение предоставлено: NOAA.)Длина волны — это расстояние между двумя последовательными пиками волны. Это расстояние дается в метрах (м) или его долях. Частота — это количество волн, образующихся за данный промежуток времени. Обычно измеряется как число циклов волны в секунду или герц (Гц). По словам Висконсинского университета, короткая длина волны означает, что частота будет выше, потому что один цикл может пройти за более короткое время. Точно так же более длинная волна имеет более низкую частоту, потому что каждый цикл длится дольше.
EM-спектр
EM-излучение охватывает огромный диапазон длин волн и частот. Этот диапазон известен как электромагнитный спектр. Спектр ЭМ обычно делится на семь областей в порядке уменьшения длины волны и увеличения энергии и частоты. Общими обозначениями являются: радиоволны, микроволны, инфракрасный (ИК), видимый свет, ультрафиолетовое (УФ), рентгеновское и гамма-излучение. Как правило, излучение с более низкой энергией, такое как радиоволны, выражается в виде частоты; микроволны, инфракрасный, видимый и ультрафиолетовый свет обычно выражаются в виде длины волны; и излучение с более высокой энергией, такое как рентгеновское и гамма-излучение, выражается в единицах энергии на фотон.
Электромагнитный спектр обычно делится на семь областей в порядке уменьшения длины волны и увеличения энергии и частоты: радиоволны, микроволны, инфракрасный, видимый свет, ультрафиолет, рентгеновские лучи и гамма-лучи. (Фото предоставлено: Biro Emoke Shutterstock)Радиоволны
Радиоволны находятся в самом низком диапазоне электромагнитного спектра, с частотами примерно до 30 миллиардов герц или 30 гигагерц (ГГц) и длинами волн более примерно 10 миллиметров ( 0.4 дюйма). Радио используется в основном для связи, в том числе для передачи голоса, данных и развлечений.
Микроволновые печи
Микроволновые печи попадают в диапазон электромагнитного спектра между радио и ИК. Они имеют частоты от примерно 3 ГГц до примерно 30 триллионов герц или 30 терагерц (ТГц) и длины волн от примерно 10 мм (0,4 дюйма) до 100 микрометров (мкм) или 0,004 дюйма. Микроволновые печи используются для широкополосной связи, радиолокации и в качестве источника тепла для микроволновых печей и промышленного применения.
Инфракрасный
Инфракрасный находится в диапазоне электромагнитного спектра между микроволнами и видимым светом. ИК имеет частоты от около 30 ТГц до около 400 ТГц и длины волн от около 100 мкм (0,004 дюйма) до 740 нм (нм) или 0,00003 дюйма. Инфракрасный свет невидим для человеческих глаз, но мы можем чувствовать его как тепло, если интенсивность достаточна.
Видимый свет
Видимый свет находится в середине электромагнитного спектра, между ИК и УФ. Он имеет частоты от 400 ТГц до 800 ТГц и длины волн около 740 нм (0.От 00003 дюймов) до 380 нм (.000015 дюймов). В более общем смысле видимый свет определяется как длина волны, которая видна большинству человеческих глаз.
Ультрафиолетовое излучение
Ультрафиолетовое излучение находится в диапазоне электромагнитного спектра между видимым светом и рентгеновским излучением. Он имеет частоты от 8 × 10 14 до 3 × 10 16 Гц и длины волн от около 380 нм (0,000015 дюймов) до около 10 нм (0,0000004 дюймов). УФ-свет является компонентом солнечного света; однако, это невидимо для человеческого глаза.Он имеет множество медицинских и промышленных применений, но может повредить живые ткани.
Рентгеновские лучи
Рентгеновские лучи грубо подразделяются на два типа: мягкие рентгеновские лучи и жесткие рентгеновские лучи. Мягкие рентгеновские лучи составляют диапазон электромагнитного спектра между ультрафиолетовым и гамма-излучением. Мягкие рентгеновские лучи имеют частоты от 3 × 10 16 до 10 18 Гц и длины волн от 10 нм (4 × 10 -7 дюймов) до 100 пикометров (пм) или 4 × 10 −8 дюймов Жесткие рентгеновские лучи занимают ту же область электромагнитного спектра, что и гамма-лучи.Единственная разница между ними заключается в их источнике: рентгеновские лучи создаются ускоряющими электронами, а гамма-лучи — атомными ядрами.
Гамма-лучи
Гамма-лучи находятся в диапазоне спектра выше мягкого рентгеновского излучения. Гамма-лучи имеют частоты, превышающие 10 18 Гц, и длины волн менее 100 мкм (4 × 10 — дюймов). Гамма-излучение вызывает повреждение живой ткани, что делает его полезным для уничтожения раковых клеток при применении в тщательно отмеренных дозах в небольших регионах.Однако неконтролируемое воздействие крайне опасно для человека.
Дополнительные ресурсы
,Спектроскопия | наука | Britannica
Спектроскопия , исследование поглощения и испускания света и другого излучения веществом, в связи с зависимостью этих процессов от длины волны излучения. Совсем недавно это определение было расширено и теперь включает изучение взаимодействия между частицами, такими как электроны, протоны и ионы, а также их взаимодействие с другими частицами в зависимости от их энергии столкновения. Спектроскопический анализ сыграл решающую роль в разработке самых фундаментальных теорий в физике, включая квантовую механику, специальные и общие теории относительности и квантовую электродинамику.Спектроскопия в применении к столкновениям при высоких энергиях является ключевым инструментом в развитии научного понимания не только электромагнитной силы, но также сильных и слабых ядерных сил.
Спектроскопические методы применяются практически во всех технических областях науки и техники. Радиочастотная спектроскопия ядер в магнитном поле использовалась в медицинской технике, называемой магнитно-резонансной томографией (МРТ), для визуализации внутренних мягких тканей тела с беспрецедентным разрешением.Микроволновая спектроскопия использовалась для обнаружения так называемого трехступенчатого излучения черного тела, остатка большого взрыва (т.е. первичного взрыва), из которого, как считается, произошла Вселенная ( см. Ниже . Обзор оптической спектроскопии: общие принципы : Приложения). Внутренняя структура протона и нейтрона и состояние ранней Вселенной вплоть до первой тысячной секунды ее существования раскрываются с помощью спектроскопических методов с использованием ускорителей частиц высоких энергий.Компоненты далеких звезд, межгалактических молекул и даже изначальное содержание элементов до образования первых звезд могут быть определены с помощью оптической, радио и рентгеновской спектроскопии. Оптическая спектроскопия обычно используется для определения химического состава вещества и определения его физической структуры.
Спектроскопические методы чрезвычайно чувствительны. Отдельные атомы и даже разные изотопы одного и того же атома могут быть обнаружены среди 10 , 20 или более атомов разных видов.(Изотопы — это все атомы элемента, которые имеют неодинаковую массу, но одинаковое атомное число. Изотопы одного и того же элемента фактически химически идентичны.) Следовые количества загрязняющих веществ или загрязняющих веществ часто наиболее эффективно обнаруживаются с помощью спектроскопических методов. Некоторые типы микроволновой, оптической и гамма-спектроскопии способны измерять бесконечно малые сдвиги частоты в узких спектроскопических линиях. Сдвиги частоты, составляющие всего лишь одну часть в 10 15 измеряемой частоты, можно наблюдать с помощью лазерных технологий сверхвысокого разрешения.Из-за этой чувствительности наиболее точными физическими измерениями были измерения частоты.
Спектроскопия теперь охватывает значительную долю электромагнитного спектра. Таблица суммирует электромагнитный спектр в диапазоне частот 16 порядков. Однако спектроскопические методы не ограничиваются электромагнитным излучением. Поскольку энергия E фотона (кванта света) связана с его частотой ν соотношением E = ч ν, где ч — постоянная Планка, спектроскопия фактически является мерой взаимодействия фотоны с веществом в зависимости от энергии фотонов.В тех случаях, когда пробная частица не является фотоном, спектроскопия относится к измерению того, как частица взаимодействует с пробной частицей или материалом в зависимости от энергии пробной частицы.
Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 года с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня| приблизительный диапазон длин волн (в метрах) | приблизительный диапазон частот (герц) | |
|---|---|---|
| радиоволн | 10–1000 | 3 × 10 5 –3 × 10 7 |
| телевизионных волн | 1–10 | 3 × 10 7 –3 × 10 8 |
| микроволн, радар | 1 × 10 −3 –1 | 3 × 10 8 –3 × 10 11 |
| инфракрасный | 8 × 10 −7 –1 × 10 −3 | 3 × 10 11 –4 × 10 14 |
| видимый свет | 4 × 10 −7 –7 × 10 −7 | 4 × 10 14 –7 × 10 14 |
| ультрафиолет | 1 × 10 −8 –4 × 10 −7 | 7 × 10 14 –3 × 10 16 |
| Рентгеновские лучи | 5 × 10 −12 –1 × 10 −8 | 3 × 10 16 –6 × 10 19 |
| гамма-лучей (γ-лучей) | <5 × 10 −12 | > 6 × 10 19 |
Примером спектроскопии частиц является метод анализа поверхности, известный как спектроскопия потерь энергии электронов (EELS), который измеряет энергию, потерянную при столкновении электронов низкой энергии (обычно 5-10 электрон-вольт) с поверхностью.Время от времени сталкивающийся электрон теряет энергию, возбуждая поверхность; измеряя потери энергии электрона, можно измерить колебательные возбуждения, связанные с поверхностью. На другом конце энергетического спектра, если электрон сталкивается с другой частицей при чрезвычайно высоких энергиях, создается множество субатомных частиц. Большая часть того, что известно в физике элементарных частиц (изучение субатомных частиц), была получена путем анализа общего образования частиц или образования определенных частиц в зависимости от энергии падающих электронов и протонов.
Следующие разделы посвящены методам электромагнитной спектроскопии, в частности оптической спектроскопии. Хотя большинство других форм спектроскопии не рассматриваются подробно, они имеют то же общее наследие, что и оптическая спектроскопия. Таким образом, многие из основных принципов, используемых в других спектроскопиях, имеют много общих черт оптической спектроскопии.
электромагнитное излучение
электромагнитное излучение
Электромагнитное излучение включает радиоволны, микроволны, инфракрасный свет, видимый свет, ультрафиолетовый свет, рентгеновские лучи и гамма-лучи. Все эти типы излучений можно рассматривать как волны, подобно ряби, которые распространяются, когда вы бросаете камешек в спокойную лужу воды. Электромагнитная волна имеет несколько важных свойств:
- Speed : как быстро движется каждая пульсация?
- Частота : если вы укажете пальцем на воду, сколько ряби будет проходить пальцем каждую секунду?
- Длина волны : расстояние между двумя смежными пульсациями.
Скорость проста. Оказывается, что все электромагнитные волны имеют одинаковую скорость, которую ученые представляют буквой c . Эта скорость, скорость света, равна 670 миллионам миль в час.
Частота может быть любым числом. Измеряется в герц, , что означает «одна пульсация в секунду». Если две пульсации проходят мимо вашего пальца каждую секунду, это 2 Герц. Большая часть электромагнитного излучения имеет частоты, намного превышающие 1 герц.Поэтому мы используем более крупные единицы для измерения частоты:
| кГц | кГцГерц , одна тысяча герц. (1000) |
| МГц | МегаГерц , один миллион герц. (1 000 000) |
| ГГц | Гигагерц , один миллиард герц. (1 000 000 000) |
Для чисел, которые слишком велики, чтобы выразить это, мы используем «научную нотацию», которая является просто способом сказать, сколько нулей после числа.Например, 1 мегагерц может быть записан как 1E6 герц, что означает 1 с 6 нулями после него. 2 Гигагерца — это 2E9 Герц. И 8 000 000 000 000 Герц — это 8E12 Герц.
Вот несколько примеров частот электромагнитных волн: *
| длинноволновое AM-радио | 200 кГц |
| средневолновое AM-радио | 1 МГц |
| коротковолновое AM-радио | 10 МГц |
| FM-радио волны | 100 МГц |
| Микроволновые печи в микроволновой печи | 2.4 ГГц |
| Инфракрасный свет | 3E12 Гц |
| Красный свет | 4E14 Гц |
| Зеленый свет | 6E14 Гц |
| Синий свет | 7E14 Гц |
| Ультрафиолетовый свет | 1E15 Гц |
| Рентгеновские лучи | 3E18 Гц |
| Гамма-лучи | 3E20 Гц |
«Частота» означает то же самое для электромагнитных волн, что и для звуковых волн.В звуковой волне частота — это количество звуковых пульсаций, которые проходят за одну секунду. Например, нота «440», которую оркестры используют для настройки, имеет частоту 440 Гц. Разница в том, что в электромагнитной волне пульсации состоят из электрического и магнитного полей, тогда как в звуковой волне пульсации состоят из движущегося воздуха.
Как Astropulse, так и оригинальный SETI @ home используют частоты около 1420 МГц, в диапазоне от 1417,5 МГц до 1422,5 МГц.
* На самом деле каждая из этих волн на самом деле имеет диапазон частот.Например, FM-радиоволны в действительности находятся в диапазоне от 87,5 до 108,0 МГц. 
© 2020 Калифорнийский университет
SETI @ home и Astropulse финансируются за счет грантов Национального научного фонда НАСА и пожертвований добровольцев SETI @ home. AstroPulse частично финансируется NSF через грант AST-0307956.
Электромагнитный спектр , полное распределение электромагнитного излучения в зависимости от частоты или длины волны. Хотя все электромагнитные волны движутся со скоростью света в вакууме, они делают это в широком диапазоне частот, длин волн и энергий фотонов. Электромагнитный спектр охватывает диапазон всего электромагнитного излучения и состоит из множества поддиапазонов, обычно называемых участками, такими как видимый свет или ультрафиолетовое излучение.Различные части носят разные названия на основании различий в поведении в излучении, передаче и поглощении соответствующих волн, а также на основе их различных практических применений. Нет точных приемлемых границ между этими смежными частями, поэтому диапазоны имеют тенденцию перекрываться.
Электромагнитный спектр. Узкий диапазон видимого света показан увеличенным справа. Encyclopædia Britannica, Inc.Подробнее на эту тему
электромагнитное излучение: электромагнитный спектр
Краткий отчет о знакомых явлениях, приведенных выше, рассмотренных электромагнитных излучений от низких частот ν (радиоволны) до чрезвычайно…
Весь электромагнитный спектр от самой низкой до самой высокой частоты (от самой длинной до самой короткой длины волны) включает в себя все радиоволны (например, коммерческое радио и телевидение, микроволновые печи, радары), инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение, и гамма-лучи. Почти все частоты и длины волн электромагнитного излучения могут быть использованы для спектроскопии.
Радиоволны, инфракрасные лучи, видимый свет, ультрафиолетовые лучи, рентгеновские лучи и гамма-лучи — это все виды электромагнитного излучения.Радиоволны имеют самую длинную длину волны, а гамма-лучи имеют самую короткую длину волны. Encyclopædia Britannica, Inc. .Похожие записи
