Класс. Естествознание.
Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:
1. Что понимают под волнами;
2. Какие бывают волны;
3. Где в природе наблюдаются волны;
4. Что такое электромагнитные волны;
5. Как проявляются в жизни ЭМВ различных диапазонов.
Волны – это процесс распространения колебаний различной природы во времени и в пространстве. Волны могут иметь разнообразную природу. Наиболее широко распространены упругие и электромагнитные волны. При распространении волн упругости происходит движение частиц, составляющих вещество. При распространении электромагнитных волн никакие частицы не движутся, происходит просто изменение электрических и магнитных полей в пространстве. Волны разной природы имеют различные источники возникновения. Так, например, источником радиоволн является ускоренное движение свободных электронов, источником звука – физические тела, которые колеблются. Волны могут быть видимые и невидимые. Невидимые электромагнитные волны регистрируют различными приборами.
Из курса физики известны основные характеристики волнового движения: период, частота, скорость распространения и длина волны. По диапазону длин волн и частот составлена шкала электромагнитных волн. Электромагнитные волны могут оказывать на организм человека как вредное, так и полезное влияние. Однако сильные звуковые (упругие) волны также оказывают вредное воздействие на человека.
Волна – распространение колебаний в пространстве
Длина волны – расстояние, пройденное волной за время равное периоду
Частота – число колебаний за единицу времени
Период – время одного полного колебания
Шкала ЭМВ – непрерывная последовательность частот и длин электромагнитных излучений
Теоретический материал для самостоятельного изучения
В естествознании волной называют все совокупное движение в различных областях пространства. А то, что волны движутся, можно увидеть в танце гимнастки с лентой, по которой «бежит» волна. Понятно, что частицы ленты не перемещаются совместно с волной.
Из курса физики известно, что волна – это процесс распространения колебаний частиц. А к примеру, в электромагнитной волне, колеблются не частицы, а поля. При этом поле не перемещается в пространстве, а просто исчезает в одной точке и возникает в другой. Так, можно сделать вывод, что волна – это процесс распространения колебаний в различных системах.
В жизни повсеместно встречаемся с разными волнами:
С сейсмическими при землетрясениях
Со звуковыми при прослушивании музыки
С круговыми волнами на поверхности воды
Можно увидеть волну даже при движении песка в пустыне
Остановимся на звуковых волнах.
Звук представляет собой распространяющиеся колебания давления воздуха. Эти колебания, доходя до барабанной перепонки уха, вызывают ощущение звука, но установить, что это именно колебания, можно, лишь используя специальные приборы. Важно отметить, что звук может распространяться только в среде и не возможен в вакууме. Можно провести опыт:
Под колбу насоса Комовского помещаем звонящий электрический звонок. По мере откачивания воздуха звук становится все тише и тише и потом вообще исчезает. Однако молоточек создающий звук продолжает совершать своё действие, а звук при этом не распространяется. Это означает, что пока под колоколом был воздух, то есть среда была упругой звуковые волны в ней распространялись. Как только при низких давлениях среда потеряла упругие свойства звук прекратился. Общее название таких волн – упругие.
Волны могут иметь разную природу:
Самыми распространенными в природе являются электромагнитные волны. Непрерывная последовательность частот и длин электромагнитных излучений образует шкалу электромагнитных волн. Рассмотрим волны различных диапазонов.
Радиоволны – самые длинные ЭМВ, служащие для передачи сигналов (информации) на расстоянии без проводов.
Радиоволны излучаются через антенну в пространство и распространяются в виде энергии электромагнитного поля. И хотя природа радиоволн одинакова, их способность к распространению сильно зависит от длины волны.
Инфракрасное излучение – недоступно невооруженному взору, но ощущаемо кожей как тепло. ИК-излучение еще принято называть тепловым.
Действие инфракрасного излучения благотворно для живых организмов на Земле и играет важную роль в развитии жизни. Все живое находится под влиянием инфракрасного света.
Видимый свет – электромагнитные волны, воспринимаемые человеческим глазом. Видимый свет горячих объектов, таких как звезды, может быть использован для оценки их температуры. Например, температура поверхности Солнца составляет примерно 58000 по Кельвину.
Видимый свет полихроматический и его можно разложить на спектр от красного до фиолетового
Ультрафиолетовое излучение
Естественным и основным источником ультрафиолета на Земле является Солнце. По сути, именно от этого излучения мы спасаемся солнцезащитными кремами. При этом дальний ультрафиолет полностью поглощается атмосферой Земли, а УФ-А как раз доходит до поверхности, вызывая приятный загар. А в среднем 10% УФ-Б провоцируют те самые солнечные ожоги, а также могут приводить к образованию мутаций и кожных заболеваний.
Рентгеновское излучение
В естественных условиях поток лучей рентгена встречается редко и излучается только некоторыми радиоактивными изотопами.
Гамма излучение представляет собой поток фотонов, имеющих высокую энергию (гамма-квантов). Условно считается, что энергии квантов гамма-излучения превышают 105 эВ, излучение