ФИЗИКА, ГРУППА № 36, 26.10.2021 г.
Занятие № 26
Тема: Инфракрасное и ультрафиолетовое излучения. Рентгеновские лучи.
Цель: изучить инфракрасное и ультрафиолетовое излучения, рентгеновские лучи.
План:
1. Инфракрасное излучение.
2. Ультрафиолетовое излучение.
3. Рентгеновские лучи.
Теоретический материал для самостоятельного изучения
Инфракрасное излучение.
Электромагнитное излучение с частотами в диапазоне от 3 • 1011 до 3,75 • 1014 Гц называется инфракрасным излучением.
Инфракрасные лучи были обнаружены за пределами красной границы, между длинноволновым и коротковолновым участками этой части спектра.
Не воспринимаемые глазом инфракрасные волны имеют длины волн, превышающие длину волны красного света (длина волны λ = 780 нм — 1 мм).
Данный вид излучения присущ всем нагретым телам. Тело испускает инфракрасное излучение, даже если оно не светится. К примеру, в каждом доме или квартире есть батареи для отопления. Они испускают инфракрасное излучение, хотя мы его не видим. Вследствие чего в доме происходит нагревание окружающих тел.
Инфракрасные волны иногда еще называют тепловыми волнами.
Инфракрасное излучение было открыто в 1800 году астрономом Уильямом Гершелем.
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.
Инфракрасное излучение используют:
o для сушки древесины, пищевых продуктов и различных лакокрасочных покрытий (инфракрасный нагрев),
o для сигнализации при плохой видимости,
o дает возможность применять оптические приборы, позволяющие видеть в темноте, а также при дистанционном управлении.
o Инфракрасные лучи используются для наведения на цель снарядов и ракет, для обнаружения замаскированного противника.
o Эти лучи позволяют определить различие температур отдельных участков поверхности планет,
o особенности строения молекул вещества (спектральный анализ).
o Инфракрасная фотография применяется в биологии при изучении болезней растений,
o в медицине при диагностике кожных и сосудистых заболеваний,
o в криминалистике при обнаружении подделок.
Тепловизор — устройство для наблюдения за распределением температуры исследуемой поверхности. Распределение температуры отображается на дисплее как цветная картинка, где разным температурам соответствуют разные цвета (см. рисунок).
Ультрафиолетовое излучение.
Электромагнитное излучение с частотами в диапазоне от 8 • 1014 до 3 • 1016 Гц называется ультрафиолетовым излучением (длина волны λ = 10—380 нм).
Существование лучей за фиолетовой границей спектра было доказано в 1801 году немецким ученым Иоганном Риттером.
Основное свойство ультрафиолетового излучения — высокая химическая активность.
УФ-излучение активно поглощается нуклеиновыми кислотами, следствием чего являются изменения важнейших показателей жизнедеятельности клеток – способности к росту и делению. Основной орган нашего тела, на который действует ультрафиолетовое излучение – это кожа.
Ультрафиолетовые лучи не вызывают зрительных образов: они невидимы. Но действие их на сетчатку глаза и кожу велико и разрушительно.
Источник ультрафиолетового излучения — валентные электроны атомов и молекул, также ускорено 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.
В малых дозах ультрафиолетовое излучение оказывает благотворное, оздоровительное влияние на человека, активизируя синтез витамина D в организме, а также вызывая загар.
Ультрафиолетовое излучение применяется в люминесцентных лампах, в криминалистике (по снимкам обнаруживают подделки документов), в искусствоведении (спомощью 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.
Рентгеновские лучи.
Рентгеновское излучение — это излучение с частотами в диапазоне от 3 • 1016 до 3 • 1020 Гц.
Рентгеновские лучи были открыты в 1895 г. немецким физиком Вильгельмом Рентгеном. Рентген умел наблюдать, замечать новое там, где многие ученые до него не обнаруживали ничего примечательного. Этот особый дар помог ему сделать замечательное открытие.
В 1895 г., изучая катодные лучи, немецкий физик В. К. Рентген обнаружил затемнение фотопластинки вблизи газоразрядной трубки. Он сделал вывод, что при работе газоразрядной трубки возникает какое-то излучение, которое впоследствии было названо рентгеновскими лучами.
Он также обнаружил, что при прохождении рентгеновских лучей через ткани тела на фотопластинке формируется изображение костного скелета (см. рисунок).
Дальнейшие опыты показали, что рентгеновское излучение возникает при резком торможении электронов. Вокруг летящих электронов существует магнитное поле, поскольку движение электронов представляет собой электрический ток. При резком торможении электрона в момент удара о препятствие магнитное поле электрона быстро изменяется и в пространство излучается электромагнитная волна.
Доказательством того, что рентгеновские лучи — это электромагнитные волны, является наблюдение их дифракции. Длина волны этого вида излучения мала, поэтому в качестве дифракционной решётки использовались кристаллы, расстояние между атомами в которых порядка 10–8 см.
Рентгеновское излучение относится к радиационному.
Применение: в медицине получение фотографий скелета и внутренних органов, в научных исследованиях изучение кристаллической структуры твёрдых тел, в дефектоскопии — обнаружение трещин, проверка сварных швов и т. д.
Для получения рентгеновских лучей создана рентгеновская трубка.
Катод испускает электроны, которые ускоряются в пространстве между катодом и анодом и затем испытывают резкое торможение в веществе анода. Давление в трубке должно быть очень мало, порядка 10–5 мм рт. ст.
Основная литература по теме урока:
1) Учебник «Физика 11» Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, М. «Просвещение»
2) интернет ресурсы
Домашнее задание: изучить материал, сделать краткий конспект.