Шкала электромагнитных волн - Излучение и спектры - Оптика

Цель: рассмотреть шкалу электромагнитных волн и их свойства.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Повторение изученного

- Где находится инфракрасный участок спектра?

- В каких пределах заключены длины волн инфракрасного излучения?

- Что является источником инфракрасного излучения?

- Опишите свойства инфракрасных лучей.

- Какое излучение называют ультрафиолетовым излучением?

- В каких пределах заключены длины волн или частоты ультрафиолетового излучения?

- Что является источником ультрафиолетовых лучей?

- Какими свойствами обладают ультрафиолетовые лучи?

- Нарисуйте схему и объясните устройство и принцип работы рентгеновской трубки.

- В каких пределах заключены длины волн рентгеновского излучения?

- Перечислите источники рентгеновского излучения.

III. Изучение нового материала

Общие свойства и характеристики электромагнитных волн

Свойства	Характеристики
1. Распространение в пространстве с течением времени	Скорость электромагнитных волн в вакууме постоянная и равна приблизительно 300000 км/с
2. Все волны поглощаются веществом	Различные коэффициенты поглощения
3. Все волны на границе раздела двух сред частично отражаются, частично преломляются	Законы отражения и преломления. Коэффициенты отражения для различных сред и различных волн
4. Все электромагнитные излучения проявляют свойства волн: складываются, огибают препятствие. Несколько волн одновременно могут существовать в одной области пространства	Принцип суперпозиции. Для когерентных источников правила определения максимумов. Принцип Гюйгенса - Френеля. Волны между собой не взаимодействуют
5. Сложные электромагнитные волны при взаимодействии с веществом раскладываются в спектр - дисперсия	Зависимость показателя преломления среды от частоты волны. Скорость волны в веществе зависит от преломления среды
6. Волны разной интенсивности	Плотность потока излучения I

Радиоволны

Получают с помощью колебательных контуров и макроскопических вибраторов.

Свойства

Радиоволны различных частот и с различными длинами волн по- разному поглощаются и отражаются средами, проявляют свойства дифракции и интерференции.

Применение

Радиосвязь, телевидение, радиолокация.

Инфракрасное излучение

Тепловое

Излучаются атомами и молекулами вещества.

Инфракрасное излучение дают все тела при любой температуре. Человек излучает электромагнитные волны:

Свойства

Проходит через некоторые непрозрачные тела, производит химическое действие на фотопластинки, поглощаясь веществом, нагревает его, вызывает внутренний фотоэффект у германия, невидимо, способно к явлениям интерференции и дифракции.

Регистрируется тепловыми методами, фотоэлектрическими и фотографическими.

Применение

Получают изображения предметов в теплоте, приборы ночного видения, системы самонаведения. Используют в криминалистике, физиотерапии, в промышленности для сушки окрашенных изделий, стен зданий, древесины, фруктов.

Видимое излучение

Часть электромагнитного излучения, воспринимаемая глазом (от красного до фиолетового):

Свойства

Отражается, преломляется, воздействует на глаза, способно к дисперсии, интерференции, дифракции.

Ультрафиолетовое излучение

(меньше, чем у фиолетового света).

Источники: газоразрядные машины с трубками из кварца (кварцевые лампы).

Излучается всеми твердыми телами, у которых t > 1000 °С, а также светящимися парами ртути.

Свойства

Высокая химическая активность (разложение хлорида серебра, свечение кристаллов сульфида цинка), невидимо, большая проникающая способность, убивает микроорганизмы, в небольших дозах благотворно влияет на организм человека (загар), но в больших дозах оказывает отрицательное биологическое воздействие: изменение в развитии клеток и обмене веществ, действует на глаза.

Применение

В медицине, промышленности.

Рентгеновские лучи

Излучаются при большом ускорении электронов, например, их торможении в металлах.

Получают при помощи рентгеновской трубки: электроны в вакуумной трубке (р = 10^-3 - 10⁵ Па) ускоряются электрическим полем при высоком напряжении, достигая анода, при соударении резко тормозят.

При торможении электроны движутся с ускорением и излучают электромагнитные волны с малой длиной от 100 нм до 0,01 нм.

Свойства

Интерференция, дифракция рентгеновских лучей на кристаллической решетке, большая проникающая способность. Облучение в больших дозах вызывает лучевую болезнь.

Применение

В медицине (диагностика заболеваний внутренних органов), в промышленности (контроль за внутренней структурой различных изделий, сварных швов).

γ-измерение

Источники: ядерные реакции.

Свойства

Имеет огромную проникающую способность, оказывает сильное биологическое воздействие.

Применение

В медицине, промышленности (γ-дефектоскопия).

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).

IV. Закрепление изученного материала

- Что позволяет объединить все виды электромагнитного излучения в одну шкалу электромагнитных волн?

- На какие виды излучений принято делить шкалу электромагнитных волн?

- Называя виды электромагнитных излучений, укажите их диапазоны длин волн или диапазоны частот.

V. Подведение итогов урока

Домашнее задание

п. 87.