Шкала електромагнітних хвиль »mozok.click

Зручна мобільний зв'язок, яскраве сонячне світло, шкідливе радіоактивне випромінювання, корисний в невеликих дозах ультрафіолет, ласкаве тепло печі, «бачать наскрізь» рентгенівські промені ... Все це - електромагнітні хвилі, вони мають загальну природу і поширюються у вакуумі з однаковою швидкістю. Чому ж їх властивості такі різні? Чи мають вони якесь принципове відміну? Як утворюються різні види електромагнітних хвиль і де їх застосовують? Спробуємо розібратися.

Розглядаємо шкалу електромагнітних хвиль

Різні види електромагнітних хвиль насамперед відрізняються частотою, а отже, довжиною хвилі. Саме різні частоти - причина істотної різниці в деяких властивостях електромагнітних хвиль.

Якщо розташувати всі відомі електромагнітні хвилі в порядку збільшення їх частоти (рис. 20.1), побачимо, що частоти можуть відрізнятися більш ніж в 1016 разів! Погодьтеся, це величезна різниця. І тому неважко уявити, наскільки різними можуть бути властивості електромагнітних хвиль.

Шкала електромагнітних хвиль на рис. 20.1 розділена на ділянки, що відповідають різним діапазонам довжин і частот електромагнітних хвиль, тобто різних видів електромагнітних хвиль. У хвиль одного діапазону однаковий спосіб випромінювання і схожі властивості.

Радіохвилі - від наддовгих з довжиною більше 10 км до ультракоротких і мікрохвиль з довжиною менше 0,1 мм - створюються змінним електричним струмом.

Електромагнітні хвилі оптичного діапазону випромінюються збудженими атомами. В даному діапазоні розрізняють:

• інфрачервоне (теплове) випромінювання (довжина хвилі - від 780 нм до 1-2 мм);

• видиме світло (довжина хвилі - 400-780 нм);

• ультрафіолетове випромінювання (довжина хвилі - 10-400 нм).

Рентгенівське випромінювання (довжина хвилі - 0,01-10 нм) виникає внаслідок швидкого (ударного) гальмування електронів, а також в результаті процесів всередині електронних оболонок атомів.

γ-випромінювання (довжина хвилі менше 0,05 нм) випускається збудженими атомними ядрами під час ядерних реакцій, радіоактивних перетворень атомних ядер і перетворень елементарних частинок.

Розгляньте шкалу електромагнітних хвиль (див. Рис. 20.1). Чому, на вашу думку, деякі її ділянки віднесені до двох різних видів електромагнітних хвиль?

Мал. 20.1. Шкала (спектр) електромагнітних хвиль - безперервна послідовність частот і довжин існуючих в природі електромагнітних хвиль

використовуємо радіохвилі

З усього спектра найбільш природним для організму людини є інфрачервоне випромінювання. Хвилі, що мають довжини приблизно 7-14 мкм, по частоті близькі випромінювання людського тіла і надають на організм людини надзвичайно корисний вплив. Найвідоміший природний джерело таких хвиль на Землі - це Сонце, а найвідоміший штучний - дров'яна піч, і кожна людина обов'язково відчував на собі їх благотворний вплив.

У техніці найчастіше використовуються електромагнітні хвилі радіодіапазону. Їх застосовують в мобільному зв'язку, радіомовлення, телебачення, для виявлення і розпізнавання різних об'єктів (радіолокація), визначення місцезнаходження об'єктів (GPS-навігація, GPS-моніторинг та ін.), Для зв'язку з космічними апаратами і т. Д. (Рис. 20.2 ).

Радіохвилі зробили життя людини набагато комфортніше. Однак вони впливають на загальний стан людей і тварин, при цьому чим коротше хвилі, тим сильніше реагують на них організми.

Потужні електромагнітні хвилі негативно впливають на людину. Медики стверджують, що стільниковий телефон - небезпечне джерело електромагнітного випромінювання, тим більше що він часто знаходиться поблизу мозку і очей людини. Поглинаючись тканинами головного мозку, зоровими і слуховими аналізаторами, хвилі передають їм енергію. Згодом це може призвести до порушень нервової, ендокринної та серцево-судинної систем.

Вивчаємо інфрачервоне випромінювання

Між радіохвилями та видимим світлом розташована ділянка інфрачервоного (теплового) випромінювання. У промисловості це випромінювання використовують для сушки лакофарбових поверхонь, деревини, зерна та ін. Інфрачервоні промені застосовуються в пультах дистанційного управління, системах автоматики, охоронних системах і т. П. Ці промені невидимі і не відволікають уваги людини. Але існують прилади, які можуть відчувати і перетворювати невидиме інфрачервоне зображення у видиме. Так працюють тепловізори - прилади нічного бачення, «вловлюють» інфрачервоні хвилі довжиною 3-15 мкм. Такі хвилі випромінюють тіла, які мають температуру від -50 до 500 ° С.

Цікаво, що багато представників фауни мають своєрідними «приладами нічного бачення», здатними сприймати інфрачервоні промені (рис. 20.3, 20.4).

Дізнаємося про ультрафіолетовому випромінюванні

Мал. 20.5. Ультрафіолетове випромінювання особливо небезпечно для сітківки ока, тому високо в горах, де ультрафіолетові промені найменше поглинаються атмосферою, потрібно обов'язково захищати очі

Ультрафіолетове випромінювання, на відміну від видимого світла і інфрачервоного випромінювання, має високу хімічну активність, тому його застосовують для дезінфекції повітря в лікарнях і місцях великого скупчення людей.

Основне джерело природного ультрафіолетового випромінювання - Сонце. Атмосфера Землі частково затримує ультрафіолетові хвилі: ті, що коротше 290 нм (жорсткий ультрафіолет), затримуються у верхніх шарах атмосфери озоном, а хвилі довжиною 290-400 нм (м'який ультрафіолет) поглинаються вуглекислим газом, водяною парою і тим же озоном.

У великих дозах ультрафіолетове випромінювання шкідливе для здоров'я людини (рис. 20.5). Щоб знизити ймовірність сонячного опіку і захворювань шкіри, лікарі рекомендують не перебувати влітку на сонце між 10 і 13 годинами, коли сонячне випромінювання найбільш інтенсивно. Однак в невеликих кількостях ультрафіолет позитивно впливає на людину, так як сприяє виробленню вітаміну D, зміцнює імунну систему, стимулює ряд важливих життєвих функцій.

Рентгенівське і γ-випромінювання

Найчастіше рентгенівське випромінювання використовують в медицині, адже воно має властивість проходити крізь непрозорі предмети, (наприклад, тіло людини). Кісткові тканини менш прозорі для рентгенівського випромінювання, ніж інші тканини організму, тому кістки чітко видно на рентгенограмі. Рентгенівську зйомку використовують також в промисловості (для виявлення дефектів), хімії (для аналізу сполук), фізики (для дослідження структури кристалів).

Рентгенівське випромінювання чинить руйнівну дію на клітини організму, тому застосовувати його слід надзвичайно обережно.

γ-випромінювання, яке має ще більшу проникаючу здатність, використовують в дефектоскопії (для виявлення дефектів всередині деталей), сільському господарстві і харчовій

промисловості (для стерилізації продуктів). На організм людини γ-випромінювання впливає, в той же час чітко спрямоване і дозоване γ-випромінювання застосовують при лікуванні онкологічних захворювань - для знищення ракових клітин (променева терапія).

підводимо підсумки

Спектр (шкала) електромагнітних хвиль - безперервна послідовність частот і довжин електромагнітних хвиль, що існують в природі. За способом випромінювання розрізняють радіохвилі (створюються змінним електричним струмом); електромагнітні хвилі оптичного діапазону (інфрачервоне випромінювання, видиме світло, ультрафіолетове випромінювання - випускаються збудженими атомами); рентгенівське випромінювання (виникає при швидкому гальмуванні електронів); γ-випромінювання (випускається збудженими атомними ядрами). Електромагнітні хвилі різних діапазонів мають різні властивості, тому не однаково впливають на людину і застосовуються в різних областях.

Всі види електромагнітних хвиль поширюються у вакуумі з однаковою швидкістю. Зі збільшенням частоти хвилі (зі зменшенням її довжини) збільшуються проникаюча здатність і хімічна активність електромагнітного випромінювання.

Контрольні питання

1. Назвіть відомі вам види електромагнітних хвиль. 2. Що спільного між усіма видами електромагнітних хвиль? У чому їхня відмінність? 3. Як змінюються властивості електромагнітних хвиль зі збільшенням їх частоти? 4. Наведіть приклади застосування різних видів електромагнітних хвиль. 5. Як уникнути негативного впливу деяких видів електромагнітного випромінювання?

Вправа № 20

1. Покладіть електромагнітні хвилі в порядку збільшення їх довжини: 1) видиме світло; 2) ультрафіолетове випромінювання; 3) радіохвилі; 4) рентгенівське випромінювання.

2. Установіть відповідність між випромінювачем і електромагнітними хвилями, які він в основному випромінює.

1 Мобільний телефон А γ-випромінювання

2 Батарея опалення Б Рентгенівське випромінювання

3 Світлячок В Інфрачервоне випромінювання

4 Радіоактивний препарат Г Видиме світло

Д Радіохвилі

3. Довжина хвилі жовтого світла у вакуумі - 570 нм. Визначте частоту хвилі.

4. Яка довжина електромагнітної хвилі в вакуумі, якщо її частота дорівнює 3 · 1 012 Гц? До якого діапазону відноситься ця хвиля?

5. Скористайтеся додатковими джерелами інформації і дізнайтеся історію винаходу будь-якого пристрою, вражаючі дії яких засновані на електромагнітному випромінюванні.

6. Відстань до перешкоди, що відображає звук, так само 68 м. Через якийсь час чоловік почує відлуння, якщо звукова хвиля поширюється в повітрі?

Це матеріал підручника Фізика 9 клас Бар'яхтар, Довгий