Tipos y ejemplos de radiación así como una escala. Impacto de ondas centimétricas. ReceptoresMicrowave Orbital Probe WMAP

Objetivos de la lección:

Tipo de lección:

Formulario de conducta: conferencia con presentación

Karaseva Irina Dmítrievna, 17.12.2017

2492 287

Contenido de desarrollo

Resumen de la lección sobre el tema:

Tipos de radiación. Escala ondas electromagnéticas

Lección diseñada

docente de la Institución Estatal de la LPR “LOUSOSH No. 18”

Identificación de Karaseva

Objetivos de la lección: considere la escala de las ondas electromagnéticas, caracterice las ondas de diferentes rangos de frecuencia; mostrar el papel de varios tipos de radiación en la vida humana, el impacto de varios tipos de radiación en una persona; sistematizar el material sobre el tema y profundizar el conocimiento de los estudiantes sobre las ondas electromagnéticas; desarrollar discurso oral estudiantes, habilidades creativas de los estudiantes, lógica, memoria; habilidades cognitivas; formar el interés de los estudiantes en el estudio de la física; para cultivar la precisión, el trabajo duro.

Tipo de lección: una lección en la formación de nuevos conocimientos.

Formulario de conducta: conferencia con presentación

Equipo: computadora, proyector multimedia, presentación “Tipos de radiación.

Escala de ondas electromagnéticas»

durante las clases

Organizando el tiempo.

Motivación de la actividad educativa y cognitiva.

El universo es un océano de radiación electromagnética. La gente vive en él, en su mayor parte, sin darse cuenta de las olas que penetran en el espacio circundante. Calentándose junto a la chimenea o encendiendo una vela, una persona obliga a la fuente de estas ondas a trabajar, sin pensar en sus propiedades. Pero el conocimiento es poder: habiendo descubierto la naturaleza de las radiaciones electromagnéticas, la humanidad durante el siglo XX dominó y puso a su servicio sus más diversos tipos.

Establecer el tema y los objetivos de la lección.

Hoy haremos un recorrido por la escala de las ondas electromagnéticas, consideremos los tipos de radiación electromagnética de diferentes rangos de frecuencia. Escriba el tema de la lección: “Tipos de radiación. Escala de ondas electromagnéticas» (Diapositiva 1)

Estudiaremos cada radiación según el siguiente plan generalizado (Diapositiva 2).Plan generalizado para el estudio de las radiaciones:

1. Nombre del rango

2. Longitud de onda

3. Frecuencia

4. Quién fue descubierto

5. Fuente

6. Receptor (indicador)

7. Aplicación

8. Acción sobre una persona

Durante el estudio del tema, deberás completar el siguiente cuadro:

Tabla "Escala de radiación electromagnética"

Nombre radiación

Longitud de onda

Frecuencia

Quien fue

abierto

Una fuente

Receptor

Solicitud

Acción sobre una persona

Presentación de nuevo material.

(Diapositiva 3)

La longitud de las ondas electromagnéticas es muy diferente: a partir de valores del orden de 10 13 m (vibraciones de baja frecuencia) hasta 10 -10 m ( -rayos). La luz es una parte insignificante del amplio espectro de ondas electromagnéticas. Sin embargo, fue durante el estudio de esta pequeña parte del espectro cuando se descubrieron otras radiaciones con propiedades inusuales.
Es costumbre asignar radiación de baja frecuencia, radiación de radio, rayos infrarrojos, luz visible, rayos ultravioleta, rayos X y -radiación. El más corto -la radiacion que emiten los nucleos atomicos.

No existe una diferencia fundamental entre las radiaciones individuales. Todos ellos son ondas electromagnéticas generadas por partículas cargadas. Las ondas electromagnéticas se detectan, en última instancia, por su acción sobre partículas cargadas . En el vacío, la radiación de cualquier longitud de onda viaja a una velocidad de 300 000 km/s. Los límites entre áreas individuales de la escala de radiación son muy arbitrarios.

(Diapositiva 4)

Emisiones de varias longitudes de onda difieren entre sí en la forma en que recepción(radiación de antena, radiación térmica, radiación durante la desaceleración de electrones rápidos, etc.) y métodos de registro.

Todos los tipos de radiación electromagnética enumerados también son generados por objetos espaciales y se estudian con éxito con la ayuda de cohetes, satélites terrestres artificiales y naves espaciales. En primer lugar, esto se aplica a los rayos X y radiación que es fuertemente absorbida por la atmósfera.

Las diferencias cuantitativas en las longitudes de onda conducen a diferencias cualitativas significativas.

Las radiaciones de diferentes longitudes de onda difieren mucho entre sí en términos de su absorción por la materia. Radiación de onda corta (rayos X y especialmente rayos) se absorben débilmente. Las sustancias que son opacas a las longitudes de onda ópticas son transparentes a estas radiaciones. El coeficiente de reflexión de las ondas electromagnéticas también depende de la longitud de onda. Pero la principal diferencia entre la radiación de onda larga y de onda corta es que La radiación de onda corta revela las propiedades de las partículas.

Consideremos cada radiación.

(Diapositiva 5)

radiación de baja frecuencia ocurre en el rango de frecuencia de 3 · 10 -3 a 3 10 5 Hz. Esta radiación corresponde a una longitud de onda de 10 13 - 10 5 m La radiación de frecuencias relativamente bajas puede despreciarse. La fuente de radiación de baja frecuencia son los alternadores. Se utilizan en la fusión y el endurecimiento de metales.

(Diapositiva 6)

ondas de radio ocupan el rango de frecuencia 3·10 5 - 3·10 11 Hz. Corresponden a una longitud de onda de 10 5 - 10 -3 m. ondas de radio, así como la radiación de baja frecuencia es corriente alterna. Además, la fuente es un generador de radiofrecuencia, estrellas, incluido el Sol, galaxias y metagalaxias. Los indicadores son el vibrador Hertz, el circuito oscilatorio.

Gran frecuencia ondas de radio en comparación con La radiación de baja frecuencia conduce a una radiación notable de ondas de radio en el espacio. Esto les permite ser utilizados para transmitir información a varias distancias. Se transmiten voz, música (radiodifusión), señales de telégrafo (comunicación por radio), imágenes de varios objetos (radar).

Las ondas de radio se utilizan para estudiar la estructura de la materia y las propiedades del medio en el que se propagan. El estudio de las emisiones de radio de los objetos espaciales es el tema de la radioastronomía. En radiometeorología, los procesos se estudian según las características de las ondas recibidas.

(Diapositiva 7)

Radiación infrarroja ocupa el rango de frecuencia 3 10 11 - 3,85 10 14 Hz. Corresponden a una longitud de onda de 2 10 -3 - 7,6 10 -7 m.

La radiación infrarroja fue descubierta en 1800 por el astrónomo William Herschel. Al estudiar el aumento de temperatura de un termómetro calentado por luz visible, Herschel encontró el mayor calentamiento del termómetro fuera de la región de luz visible (más allá de la región roja). radiación invisible, dado su lugar en el espectro, ha sido llamado infrarrojo. La fuente de radiación infrarroja es la radiación de moléculas y átomos bajo influencias térmicas y eléctricas. Una poderosa fuente de radiación infrarroja es el Sol, aproximadamente el 50% de su radiación se encuentra en la región infrarroja. La radiación infrarroja representa una proporción significativa (del 70 al 80%) de la energía de radiación de las lámparas incandescentes con filamento de tungsteno. La radiación infrarroja es emitida por un arco eléctrico y varias lámparas de descarga de gas. La radiación de algunos láseres se encuentra en la región infrarroja del espectro. Los indicadores de radiación infrarroja son foto y termistores, fotoemulsiones especiales. La radiación infrarroja se utiliza para secar madera, alimentos y diversos revestimientos(calefacción por infrarrojos), para la señalización en caso de mala visibilidad, permite utilizar dispositivos ópticos que permiten ver en la oscuridad, así como con mando a distancia. Los rayos infrarrojos se utilizan para apuntar proyectiles y misiles al objetivo, para detectar un enemigo camuflado. Estos rayos permiten determinar la diferencia de temperatura de partes individuales de la superficie de los planetas, las características estructurales de las moléculas de materia ( análisis espectral). La fotografía infrarroja se utiliza en biología en el estudio de enfermedades de las plantas, en medicina en el diagnóstico de enfermedades de la piel y vasculares, en medicina forense en la detección de falsificaciones. Cuando se expone a una persona, provoca un aumento en la temperatura del cuerpo humano.

(Diapositiva 8)

Radiación visible - el único rango de ondas electromagnéticas percibidas por el ojo humano. Las ondas de luz ocupan un rango bastante estrecho: 380 - 670 nm ( \u003d 3.85 10 14 - 8 10 14 Hz). La fuente de radiación visible son los electrones de valencia en los átomos y moléculas que cambian su posición en el espacio, así como las cargas libres, moviéndose rápidamente. Esta parte del espectro le da a una persona la máxima información sobre el mundo que lo rodea. En cuanto a sus propiedades físicas, es similar a otros rangos del espectro, siendo solo una pequeña parte del espectro de ondas electromagnéticas. La radiación que tiene diferentes longitudes de onda (frecuencias) en el rango visible tiene diferentes efectos fisiológicos en la retina del ojo humano, provocando una sensación psicológica de luz. El color no es una propiedad de una onda de luz electromagnética en sí misma, sino una manifestación de una acción electroquímica. sistema fisiológico humano: ojos, nervios, cerebro. Aproximadamente, el ojo humano puede distinguir siete colores primarios en el rango visible (en orden ascendente de frecuencia de radiación): rojo, naranja, amarillo, verde, azul, índigo, violeta. Recordar la secuencia de los colores primarios del espectro se ve facilitado por una frase, cada palabra de la cual comienza con la primera letra del nombre del color primario: "Todo cazador quiere saber dónde se sienta el faisán". La radiación visible puede afectar el flujo reacciones químicas en plantas (fotosíntesis) y en organismos de animales y humanos. La radiación visible es emitida por insectos individuales (luciérnagas) y algunos peces de aguas profundas debido a reacciones químicas en el cuerpo. La absorción de dióxido de carbono por parte de las plantas como resultado del proceso de fotosíntesis y la liberación de oxígeno contribuye al mantenimiento de la vida biológica en la Tierra. La radiación visible también se utiliza para iluminar varios objetos.

La luz es la fuente de vida en la Tierra y, al mismo tiempo, la fuente de nuestras ideas sobre el mundo que nos rodea.

(Diapositiva 9)

Radiación ultravioleta, invisible a los ojos radiación electromagnética, ocupando la región espectral entre la radiación visible y de rayos X dentro de las longitudes de onda de 3.8 ∙10 -7 - 3∙10 -9 m ( \u003d 8 * 10 14 - 3 * 10 16 Hz). La radiación ultravioleta fue descubierta en 1801 por el científico alemán Johann Ritter. Al estudiar el ennegrecimiento del cloruro de plata bajo la acción de la luz visible, Ritter descubrió que la plata se ennegrece aún más efectivamente en la región más allá del extremo violeta del espectro, donde no hay radiación visible. La radiación invisible que causó este ennegrecimiento se llamó ultravioleta.

La fuente de radiación ultravioleta son los electrones de valencia de los átomos y moléculas, que también se mueven rápidamente con cargas libres.

Radiación calentada a temperaturas - 3000 K sólidos contiene una proporción significativa de radiación ultravioleta de espectro continuo, cuya intensidad aumenta con el aumento de la temperatura. Una fuente más poderosa de radiación ultravioleta es cualquier plasma de alta temperatura. Para varias aplicaciones Se utilizan lámparas de radiación ultravioleta, mercurio, xenón y otras lámparas de descarga de gas. Fuentes naturales de radiación ultravioleta: el Sol, las estrellas, las nebulosas y otros objetos espaciales. Sin embargo, sólo la parte de longitud de onda larga de su radiación (  290 nm) llega a la superficie terrestre. Para el registro de la radiación ultravioleta en

 = 230 nm, se utilizan materiales fotográficos ordinarios; en la región de longitud de onda más corta, las capas fotográficas especiales con bajo contenido de gelatina son sensibles a ella. Se utilizan receptores fotoeléctricos que aprovechan la capacidad de la radiación ultravioleta para provocar la ionización y el efecto fotoeléctrico: fotodiodos, cámaras de ionización, contadores de fotones, fotomultiplicadores.

En pequeñas dosis, la radiación ultravioleta tiene un efecto beneficioso y curativo en una persona, activa la síntesis de vitamina D en el cuerpo y también causa quemaduras solares. Una gran dosis de radiación ultravioleta puede causar quemaduras en la piel y crecimientos cancerosos (80% curables). Además, la radiación ultravioleta excesiva debilita sistema inmune organismo, contribuyendo al desarrollo de ciertas enfermedades. La radiación ultravioleta también tiene un efecto bactericida: bajo la influencia de esta radiación, las bacterias patógenas mueren.

La radiación ultravioleta se usa en lámparas fluorescentes, en medicina forense (la falsificación de documentos se detecta a partir de fotografías), en historia del arte (con la ayuda de rayos ultravioleta en las pinturas se pueden encontrar rastros de restauración no visibles a simple vista). Prácticamente sin radiación UV ventana de vidrio, porque es absorbido por el óxido de hierro, que forma parte del vidrio. Por este motivo, incluso en un día caluroso y soleado, no se puede tomar el sol en una habitación con la ventana cerrada.

El ojo humano no ve la radiación ultravioleta, porque. La córnea del ojo y el cristalino absorben la luz ultravioleta. Algunos animales pueden ver la radiación ultravioleta. Por ejemplo, una paloma se orienta hacia el Sol incluso en clima nublado.

(Diapositiva 10)

radiación de rayos x - es la radiación ionizante electromagnética, que ocupa la región espectral entre gamma y Radiación ultravioleta dentro de longitudes de onda de 10 -12 - 1 0 -8 m (frecuencias 3 * 10 16 - 3-10 20 Hz). La radiación de rayos X fue descubierta en 1895 por el físico alemán W. K. Roentgen. La fuente de rayos X más común es el tubo de rayos X, en el que los electrones acelerados por un campo eléctrico bombardean un ánodo de metal. Los rayos X se pueden obtener bombardeando un objetivo con iones de alta energía. Algunos isótopos radiactivos, sincrotrones, acumuladores de electrones, también pueden servir como fuentes de radiación de rayos X. fuentes naturales La radiación de rayos X es el Sol y otros objetos espaciales.

Las imágenes de los objetos en rayos X se obtienen en una película fotográfica especial para rayos X. La radiación de rayos X se puede registrar utilizando una cámara de ionización, un contador de centelleo, multiplicadores de electrones de canal o de electrones secundarios y placas de microcanales. Gracias a su alto poder de penetración rayos X utilizado en análisis de difracción de rayos X (estudio de la estructura de la red cristalina), en el estudio de la estructura de las moléculas, detección de defectos en muestras, en medicina (rayos X, fluorografía, tratamiento del cáncer), en defectoscopia ( detección de defectos en fundiciones, rieles), en historia del arte (detección de pintura antigua oculta bajo una capa de pintura tardía), en astronomía (al estudiar fuentes de rayos X) y ciencia forense. Una gran dosis de radiación de rayos X provoca quemaduras y cambios en la estructura de la sangre humana. La creación de receptores de rayos X y su colocación en estaciones espaciales hizo posible detectar la emisión de rayos X de cientos de estrellas, así como conchas supernovas y galaxias enteras.

(Diapositiva 11)

Radiación gamma - radiación electromagnética de onda corta, que ocupa todo el rango de frecuencia  \u003d 8 10 14 - 10 17 Hz, que corresponde a longitudes de onda  \u003d 3.8 10 -7 - 3 10 -9 m Radiación gamma Fue descubierto por el científico francés Paul Villars en 1900.

Estudiando la radiación del radio en un fuerte campo magnético, Villars descubrió la radiación electromagnética de onda corta, que no se desvía, como la luz, campo magnético. Se llamaba radiación gamma. La radiación gamma está asociada a los procesos nucleares, los fenómenos de desintegración radiactiva que se producen con determinadas sustancias, tanto en la Tierra como en el espacio. La radiación gamma se puede registrar usando cámaras de ionización y de burbujas, así como usando emulsiones fotográficas especiales. Se utilizan en el estudio de procesos nucleares, en la detección de fallas. La radiación gamma tiene un efecto negativo en los humanos.

(Diapositiva 12)

Entonces, la radiación de baja frecuencia, las ondas de radio, la radiación infrarroja, la radiación visible, la radiación ultravioleta, los rayos X, Las radiaciones  son diferentes tipos de radiaciones electromagnéticas.

Si descompones mentalmente estos tipos en términos de aumento de frecuencia o disminución de longitud de onda, obtienes un amplio espectro continuo: la escala de la radiación electromagnética. (el maestro muestra la balanza). A especies peligrosas La radiación incluye: radiación gamma, rayos X y radiación ultravioleta, el resto son seguros.

La división de la radiación electromagnética en rangos es condicional. No hay un límite claro entre las regiones. Los nombres de las regiones se han desarrollado históricamente, solo sirven como un medio conveniente para clasificar las fuentes de radiación.

(Diapositiva 13)

Todos los rangos de la escala de radiación electromagnética tienen propiedades generales:

la naturaleza física de toda la radiación es la misma

toda la radiación se propaga en el vacío con la misma velocidad, igual a 3 * 10 8 m/s

todas las radiaciones exhiben propiedades de onda comunes (reflexión, refracción, interferencia, difracción, polarización)

5. Resumiendo la lección

Al final de la lección, los estudiantes completan el trabajo en la mesa.

(Diapositiva 14)

Conclusión:

Toda la escala de ondas electromagnéticas es evidencia de que toda radiación tiene propiedades tanto cuánticas como ondulatorias.

Las propiedades cuánticas y ondulatorias en este caso no se excluyen, sino que se complementan.

Las propiedades de onda son más pronunciadas a bajas frecuencias y menos pronunciadas a altas frecuencias. Por el contrario, las propiedades cuánticas son más pronunciadas a altas frecuencias y menos pronunciadas a bajas frecuencias.

Cuanto más corta es la longitud de onda, más pronunciadas son las propiedades cuánticas, y cuanto más larga es la longitud de onda, más pronunciadas son las propiedades de onda.

Todo esto confirma la ley de la dialéctica (transición de cambios cuantitativos a cualitativos).

Resumen (aprender), completa la tabla

la última columna (el efecto de EMP en una persona) y

preparar un informe sobre el uso de EMR

Contenido de desarrollo

GU LPR "LOSOSH No. 18"

Lugansk

Identificación de Karaseva

PLAN DE ESTUDIO DE RADIACIÓN GENERALIZADA

1. Nombre del rango.

2. Longitud de onda

3. Frecuencia

4. Quién fue descubierto

5. Fuente

6. Receptor (indicador)

7. Aplicación

8. Acción sobre una persona

TABLA "ESCALA DE ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS"

nombre de radiación

Longitud de onda

Frecuencia

quien abrió

Una fuente

Receptor

Solicitud

Acción sobre una persona

Las radiaciones difieren entre sí:

según el método de obtención;
método de registro.

Las diferencias cuantitativas en las longitudes de onda conducen a diferencias cualitativas significativas, son absorbidas de manera diferente por la materia (radiación de onda corta, rayos X y radiación gamma), se absorben débilmente.

La radiación de onda corta revela las propiedades de las partículas.

Vibraciones de baja frecuencia

Longitud de onda (m)

10 13 - 10 5

Frecuencia Hz)

3 · 10 -3 - 3 · 10 5

Una fuente

alternador reostático, dínamo,

vibrador de hercios,

Generadores en redes eléctricas (50 Hz)

Máquinas generadoras de mayor frecuencia (industrial) (200 Hz)

Redes telefónicas (5000Hz)

Generadores de sonido (micrófonos, altavoces)

Receptor

Electrodomésticos y motores

Historial de descubrimiento

Oliver Lodge (1893), Nikola Tesla (1983)

Solicitud

Cine, radiodifusión (micrófonos, altavoces)

ondas de radio

Longitud de onda (m)

Frecuencia Hz)

10 5 - 10 -3

Una fuente

3 · 10 5 - 3 · 10 11

circuito oscilatorio

Vibradores macroscópicos

Estrellas, galaxias, metagalaxias

Receptor

Historial de descubrimiento

Chispas en el hueco del vibrador receptor (vibrador Hertz)

El resplandor de un tubo de descarga de gas, coherente

B. Feddersen (1862), G. Hertz (1887), A.S. Popov, A. N. Lébedev

Solicitud

Extra largo- Radionavegación, comunicación radiotelegráfica, transmisión de informes meteorológicos

Largo– Comunicaciones radiotelegráficas y radiotelefónicas, radiodifusión, radionavegación

Medio- Radiodifusión radiotelegráfica y radiotelefónica, radionavegación

Corto- radioaficionados

ondas métricas- comunicaciones espaciales por radio

DMV- televisión, radar, comunicación por retransmisión de radio, comunicación por teléfono celular

SMV- radar, radiotransmisión, astronavegación, televisión por satélite

IIM- Radar

Radiación infrarroja

Longitud de onda (m)

2 · 10 -3 - 7,6∙10 -7

Frecuencia Hz)

3∙10 11 - 3,85∙10 14

Una fuente

Cualquier cuerpo calentado: una vela, una estufa, una batería para calentar agua, lámpara eléctrica incandescente

Una persona emite ondas electromagnéticas con una longitud de 9 · 10 -6 metro

Receptor

Termoelementos, bolómetros, fotocélulas, fotorresistores, películas fotográficas

Historial de descubrimiento

W. Herschel (1800), G. Rubens y E. Nichols (1896),

Solicitud

En medicina forense, fotografiar objetos terrestres en la niebla y la oscuridad, binoculares y visores para disparar en la oscuridad, calentar los tejidos de un organismo vivo (en medicina), secar madera y carrocerías pintadas, alarmas para la protección de locales, un telescopio infrarrojo.

Radiación visible

Longitud de onda (m)

6,7∙10 -7 - 3,8 ∙10 -7

Frecuencia Hz)

4∙10 14 - 8 ∙10 14

Una fuente

Sol, lámpara incandescente, fuego.

Receptor

Ojo, placa fotográfica, fotocélulas, termoelementos

Historial de descubrimiento

M. Melloni

Solicitud

Visión

vida biológica

Radiación ultravioleta

Longitud de onda (m)

3,8 ∙10 -7 - 3∙10 -9

Frecuencia Hz)

8 ∙ 10 14 - 3 · 10 16

Una fuente

Incluido en la luz del sol

Lámparas de descarga con tubo de cuarzo

Irradiada por todos los sólidos cuya temperatura es superior a 1000 °C, luminosos (excepto mercurio)

Receptor

fotocélulas,

fotomultiplicadores,

sustancias luminiscentes

Historial de descubrimiento

Johan Ritter, Leiman

Solicitud

Electrónica industrial y automatización,

Lámparas fluorescentes,

Producción textil

Esterilización de aire

medicina, cosmetologia

radiación de rayos x

Longitud de onda (m)

10 -12 - 10 -8

Frecuencia Hz)

3∙10 16 - 3 · 10 20

Una fuente

Tubo de rayos X electrónico (voltaje en el ánodo - hasta 100 kV, cátodo - filamento incandescente, radiación - cuantos de alta energía)

corona solar

Receptor

Rollo de la cámara,

Resplandor de algunos cristales

Historial de descubrimiento

W. Roentgen, R. Milliken

Solicitud

Diagnóstico y tratamiento de enfermedades (en medicina), Defectoscopia (control estructuras internas, soldaduras)

Radiación gamma

Longitud de onda (m)

3,8 · 10 -7 - 3∙10 -9

Frecuencia Hz)

8∙10 14 - 10 17

Energía (VE)

9,03 10 3 – 1, 24 10 16 ev

Una fuente

núcleos atómicos radiactivos, reacciones nucleares, procesos de transformación de la materia en radiación

Receptor

contadores

Historial de descubrimiento

Pablo Villars (1900)

Solicitud

defectoscopia

Control de procesos

Investigación de procesos nucleares

Terapia y diagnóstico en medicina.

PROPIEDADES GENERALES DE LAS RADIACIONES ELECTROMAGNÉTICAS

naturaleza física

toda la radiación es la misma

toda la radiación se propaga

en el vacío a la misma velocidad,

igual a la velocidad de la luz

todas las radiaciones son detectadas

propiedades generales de onda

polarización

reflexión

refracción

difracción

interferencia

Toda la escala de ondas electromagnéticas es evidencia de que toda radiación tiene propiedades tanto cuánticas como ondulatorias.
Las propiedades cuánticas y ondulatorias en este caso no se excluyen, sino que se complementan.
Las propiedades de onda son más pronunciadas a bajas frecuencias y menos pronunciadas a altas frecuencias. Por el contrario, las propiedades cuánticas son más pronunciadas a altas frecuencias y menos pronunciadas a bajas frecuencias.
Cuanto más corta es la longitud de onda, más pronunciadas son las propiedades cuánticas, y cuanto más larga es la longitud de onda, más pronunciadas son las propiedades de onda.

§ 68 (leer)
complete la última columna de la tabla (el efecto de EMP en una persona)
preparar un informe sobre el uso de EMR

Todo campos electromagnéticos creado por cargas que se mueven rápidamente. Una carga estacionaria crea solo un campo electrostático. No hay ondas electromagnéticas en este caso. En el caso más simple, la fuente de radiación es una partícula cargada que oscila. Porque cargas eléctricas puede oscilar con cualquier frecuencia, entonces el espectro de frecuencia de las ondas electromagnéticas es ilimitado. Así es como las ondas electromagnéticas se diferencian de las ondas sonoras. La clasificación de estas ondas según frecuencias (en hercios) o longitudes de onda (en metros) está representada por una escala de ondas electromagnéticas (Fig. 1.10). Aunque todo el espectro se divide en regiones, los límites entre ellas se delinean condicionalmente. Las regiones siguen continuamente una tras otra y, en algunos casos, se superponen. La diferencia en las propiedades se vuelve perceptible solo cuando las longitudes de onda difieren en varios órdenes de magnitud.

Consideremos las características cualitativas de las ondas electromagnéticas de diferentes rangos de frecuencia y métodos para su excitación y registro.

Ondas de radio. Toda radiación electromagnética con una longitud de onda superior a medio milímetro se refiere a ondas de radio. Las ondas de radio corresponden al rango de frecuencia de 3 10 3 a 3 10 14 Hz. Asignar la región de ondas largas más de 1.000 metro, medio - desde 1000 metro hasta 100 metro, corto - desde 100 metro a 10 metro y ultracorto - menos de 10 metro.

Las ondas de radio pueden propagarse a largas distancias en la atmósfera terrestre prácticamente sin pérdidas. Transmiten señales de radio y televisión. La propagación de las ondas de radio sobre la superficie terrestre se ve afectada por las propiedades de la atmósfera. El papel de la atmósfera está determinado por la presencia en ella. capas superiores ionosfera. La ionosfera está ionizada. parte superior atmósfera. Una característica de la ionosfera es una alta concentración de partículas cargadas libres: iones y electrones. Ionosfera para todas las ondas de radio, comenzando por las superlargas (λ ≈ 10 4 metro) a corto (λ ≈ 10 metro) es un medio reflexivo. Debido a la reflexión de la ionosfera de la Tierra, las ondas de radio de metros y kilómetros se utilizan para la transmisión y las comunicaciones de radio a largas distancias, proporcionando transmisión de señales a distancias arbitrariamente largas dentro de la Tierra. Sin embargo, hoy en día este tipo de comunicación se está convirtiendo en cosa del pasado debido al desarrollo de las comunicaciones por satélite.

Las ondas del orden de los decímetros no pueden circular por la superficie terrestre, lo que limita su zona de recepción a una zona de propagación directa, que depende de la altura de la antena y de la potencia del transmisor. Pero también en este caso, el papel de reflectores de ondas de radio, que desempeña la ionosfera en relación con las ondas métricas, lo asumen los repetidores de satélite.

Las ondas electromagnéticas de los rangos de ondas de radio son emitidas por antenas de estaciones de radio, en las que se excitan oscilaciones electromagnéticas utilizando generadores de alta frecuencia y microondas (Fig. 1.11).

Sin embargo, en casos excepcionales, las ondas de radiofrecuencia pueden ser generadas por sistemas microscópicos de cargas, como electrones en átomos y moléculas. Así, un electrón en un átomo de hidrógeno es capaz de emitir una onda electromagnética con una longitud (tal longitud corresponde a una frecuencia Hz, que pertenece a la región de microondas de la banda de radio). En estado libre, los átomos de hidrógeno se encuentran principalmente en el gas interestelar. Además, cada uno de ellos irradia en promedio una vez cada 11 millones de años. Sin embargo, la radiación cósmica es bastante observable, ya que una gran cantidad de hidrógeno atómico se encuentra disperso en el espacio mundial.

Es interesante

El medio absorbe débilmente las ondas de radio, por lo que el estudio del Universo en el rango de radio es muy informativo para los astrónomos. Desde los años 40. En el siglo XX, la radioastronomía se está desarrollando rápidamente, cuya tarea es estudiar los cuerpos celestes por su emisión de radio. Los vuelos exitosos de estaciones espaciales interplanetarias a la Luna, Venus y otros planetas han demostrado las posibilidades de la ingeniería de radio moderna. Entonces, las señales del vehículo de descenso del planeta Venus, cuya distancia es de unos 60 millones de kilómetros, son recibidas por las estaciones terrestres 3,5 minutos después de su partida.

Un inusual radiotelescopio comenzó a operar a 500 km al norte de San Francisco (California). Su tarea es buscar civilizaciones extraterrestres.

La imagen está tomada de top.rbc.ru

Allen Telescope Array (ATA) lleva el nombre del cofundador de Microsoft, Paul Allen, quien gastó $ 25 millones para construirlo. ATA actualmente consta de 42 antenas con un diámetro de 6 m, pero se planea aumentar este número a 350.

Los creadores de ATA esperan captar señales de otros seres vivos del Universo alrededor de 2025. También se espera que el telescopio ayude a recopilar datos adicionales sobre fenómenos como supernovas, "agujeros negros" y diversos objetos astronómicos exóticos, la existencia de lo cual se predice teóricamente, pero en la práctica no se observó.

El centro cuenta con la cooperación del Laboratorio de Radioastronomía de la Universidad de California en Berkeley y el Instituto SETI, que busca formas de vida extraterrestre. Las capacidades técnicas de ATA mejoran en gran medida la capacidad de SETI para captar señales de vida inteligente.

Radiación infrarroja. El rango de radiación infrarroja corresponde a longitudes de onda de 1 milímetro hasta 7 10–7 metro. La radiación infrarroja surge del movimiento cuántico acelerado de las cargas en las moléculas. Este movimiento acelerado ocurre cuando la molécula gira y sus átomos vibran.

Arroz. 1.12

La presencia de ondas infrarrojas fue establecida en 1800 por William Herschel. V. Herschel descubrió accidentalmente que los termómetros que usa se calientan más allá del extremo rojo del espectro visible. El científico concluyó que existe una radiación electromagnética que continúa el espectro de la radiación visible más allá de la luz roja. Llamó a esta radiación infrarroja. También se le llama térmica, ya que cualquier cuerpo calentado emite rayos infrarrojos, aunque no brille a la vista. Es fácil sentir la radiación de un hierro caliente incluso cuando no está lo suficientemente caliente para brillar. Los calentadores del apartamento emiten ondas infrarrojas, lo que provoca un calentamiento notable de los cuerpos circundantes (Fig. 1.12). La radiación infrarroja es el calor que todos los cuerpos calientes emiten en diversos grados (el sol, una llama de fuego, arena caliente, una chimenea).

Arroz. 1.13

Una persona siente la radiación infrarroja directamente con la piel, como el calor que emana de un fuego o un objeto caliente (Fig. 1.13). Algunos animales (por ejemplo, las víboras excavadoras) incluso tienen órganos sensoriales que les permiten localizar presas de sangre caliente mediante la radiación infrarroja de su cuerpo. Una persona crea radiación infrarroja en el rango de 6 micrón a 10 micrón. Las moléculas que forman piel humano, "resuenan" en frecuencias infrarrojas. Por lo tanto, es la radiación infrarroja la que se absorbe predominantemente, calentándonos.

La atmósfera terrestre transmite una parte muy pequeña de la radiación infrarroja. Es absorbido por las moléculas de aire, y especialmente por las moléculas de dióxido de carbono. El dióxido de carbono también es responsable del efecto invernadero, debido al hecho de que la superficie calentada irradia calor que no regresa al espacio. No hay mucho dióxido de carbono en el espacio, por lo que los rayos de calor atraviesan las nubes de polvo con poca pérdida.

Para registrar la radiación infrarroja en la región espectral cercana a la visible (de l = 0,76 micrón hasta 1.2 micrón), utilizando el método fotográfico. En otras gamas, se utilizan termopares, bolómetros de semiconductores, que consisten en tiras de semiconductores. La resistencia de los semiconductores cuando se iluminan con radiación infrarroja cambia, lo que se registra de la manera habitual.

Dado que la mayoría de los objetos en la superficie de la Tierra irradian energía en el rango de longitud de onda infrarroja, los detectores infrarrojos juegan un papel importante en tecnologías modernas detección. Los dispositivos de visión nocturna permiten detectar no solo personas, sino también equipos y estructuras que se han calentado durante el día y emiten su calor durante la noche para ambiente en forma de rayos infrarrojos. Los detectores infrarrojos son ampliamente utilizados por los servicios de rescate, por ejemplo, para detectar personas vivas bajo los escombros después de terremotos u otros desastres naturales.

Arroz. 1.14

luz visible. La luz visible y los rayos ultravioleta son creados por las vibraciones de los electrones en los átomos y los iones. La región del espectro de radiación electromagnética visible es muy pequeña y tiene límites determinados por las propiedades del órgano de visión humano. Las longitudes de onda de la luz visible van desde 380 Nuevo Méjico hasta 760 Nuevo Méjico. Todos los colores del arco iris corresponden a diferentes longitudes de onda que se encuentran dentro de estos límites muy estrechos. El ojo percibe la radiación en un rango estrecho de longitudes de onda como de un solo color, y la radiación compleja que contiene todas las longitudes de onda se percibe como luz blanca (Fig. 1.14). Las longitudes de onda de la luz correspondientes a los colores primarios se muestran en la Tabla 7.1. Con un cambio en la longitud de onda, los colores se transforman suavemente entre sí, formando muchos tonos intermedios. El ojo humano promedio comienza a distinguir una diferencia de colores correspondiente a una diferencia de longitud de onda de 2 Nuevo Méjico.

Para que un átomo irradie, debe recibir energía del exterior. Más común fuentes de calor luz: el Sol, lámparas incandescentes, llamas, etc. La energía que necesitan los átomos para emitir luz también puede tomarse de fuentes no térmicas, por ejemplo, una descarga en un gas va acompañada de un resplandor.

La característica más importante de la radiación visible es, por supuesto, su visibilidad para el ojo humano. La temperatura de la superficie del Sol, que es de aproximadamente 5.000 °C, es tal que el pico de energía de los rayos solares cae precisamente en la parte visible del espectro, y el entorno que nos rodea es en gran parte transparente a esta radiación. Por lo tanto, no sorprende que el ojo humano en el proceso de evolución se haya formado de tal manera que capte y reconozca esta parte particular del espectro de ondas electromagnéticas.

La máxima sensibilidad del ojo en la visión diurna recae en la longitud de onda y corresponde a la luz amarillo-verde. En este sentido, un recubrimiento especial en las lentes de las cámaras y videocámaras debe permitir que la luz verde amarillenta entre en el equipo y refleje los rayos que el ojo siente más débiles. Por lo tanto, el resplandor de la lente nos parece una mezcla de colores rojo y púrpura.

Más formas importantes los registros de ondas electromagnéticas en el rango óptico se basan en la medición del flujo de energía transportado por la onda. Para ello se utilizan fenómenos fotoeléctricos (fotocélulas, fotomultiplicadores), fenómenos fotoquímicos (fotoemulsión), fenómenos termoeléctricos (bolómetros).

Radiación ultravioleta. Los rayos ultravioleta incluyen radiación electromagnética con una longitud de onda de varios miles a varios diámetros atómicos (390–10 Nuevo Méjico). Esta radiación fue descubierta en 1802 por el físico I. Ritter. La radiación ultravioleta tiene más energía que la luz visible, por lo que la radiación solar en el rango ultravioleta se vuelve peligrosa para cuerpo humano. La radiación ultravioleta, como sabéis, nos envía generosamente el Sol. Pero, como ya se mencionó, el Sol irradia con mayor fuerza en los rayos visibles. Por el contrario, las estrellas azules calientes son una poderosa fuente de radiación ultravioleta. Es esta radiación la que calienta e ioniza las nebulosas radiantes, por eso las vemos. Pero dado que la radiación ultravioleta es fácilmente absorbida por el medio gaseoso, casi no nos llega desde regiones distantes de la Galaxia y el Universo si hay barreras de gas y polvo en el camino de los rayos.

Arroz. 1.15

Básico experiencia de vida, asociada a la radiación ultravioleta, la adquirimos en verano, cuando pasamos mucho tiempo al sol. Nuestro cabello se quema y la piel está cubierta de quemaduras solares y quemaduras. Todo el mundo sabe lo beneficioso que es luz de sol sobre el estado de ánimo y la salud humana. La radiación ultravioleta mejora la circulación sanguínea, la respiración, la actividad muscular, promueve la formación de vitaminas y el tratamiento de ciertas enfermedades de la piel, activa los mecanismos inmunológicos y aporta una carga de vivacidad y buen humor (Fig. 1.15).

La radiación ultravioleta dura (longitud de onda corta), correspondiente a longitudes de onda adyacentes al rango de rayos X, es perjudicial para las células biológicas y, por lo tanto, se usa, en particular, en medicina para la esterilización. instrumentos quirúrgicos y Equipo medico, matando todos los microorganismos en su superficie.

Arroz. 1.16

Toda la vida en la Tierra está protegida de los efectos nocivos de la radiación ultravioleta fuerte por la capa de ozono de la atmósfera terrestre, que absorbe b O la mayoría de los rayos ultravioleta duros en el espectro de la radiación solar (Fig. 1.16). Si no fuera por este escudo natural, la vida en la Tierra difícilmente habría llegado a tierra desde las aguas de los océanos.

Capa de ozono formado en la estratosfera a una altitud de 20 kilómetros hasta 50 kilómetros. Como resultado de la rotación de la tierra. altitud más alta capa de ozono - en el ecuador, la más pequeña - en los polos. En la zona cercana a la Tierra por encima de las regiones polares, ya se han formado "agujeros", que han ido aumentando constantemente durante los últimos 15 años. Como consecuencia de la progresiva destrucción de la capa de ozono, la intensidad de la radiación ultravioleta sobre la superficie terrestre va en aumento.

Hasta longitudes de onda, los rayos ultravioleta pueden estudiarse por los mismos métodos experimentales que los rayos visibles. En la región de longitudes de onda inferiores a 180 Nuevo Méjico existen dificultades significativas debido al hecho de que estos rayos son absorbidos por varias sustancias, por ejemplo, el vidrio. Por tanto, en las instalaciones para el estudio de la radiación ultravioleta, no vidrio ordinario y cuarzo o cristales artificiales. Sin embargo, para un ultravioleta tan corto, los gases a presión normal (por ejemplo, el aire) también son opacos. Por lo tanto, para estudiar dicha radiación, se utilizan instalaciones espectrales, desde las cuales se bombea aire (espectrógrafos de vacío).

En la práctica, el registro de la radiación ultravioleta se realiza a menudo mediante detectores de radiación fotoeléctrica. Registro de radiación ultravioleta con una longitud de onda inferior a 160 Nuevo Méjico producido por contadores especiales similares a los contadores Geiger-Muller.

radiación de rayos X. La radiación en el rango de longitud de onda desde varios diámetros atómicos hasta varios cientos de diámetros del núcleo atómico se llama rayos X. Esta radiación fue descubierta en 1895 por V. Roentgen (Roentgen la llamó X-vigas). En 1901, V. Roentgen fue el primero de los físicos en recibir premio Nobel por el descubrimiento de la radiación que lleva su nombre. Esta radiación puede ocurrir al frenar por cualquier obstáculo, incl. Electrodo metálico, electrones rápidos como resultado de la conversión de la energía cinética de estos electrones en energía de radiación electromagnética. Para obtener rayos X, se utilizan dispositivos especiales de electrovacío: tubos de rayos X. Consisten en una caja de vidrio al vacío, en la que se encuentran un cátodo y un ánodo a cierta distancia entre sí, conectados a un circuito de alta tensión. Se crea una fuerte fuerza entre el cátodo y el ánodo. campo eléctrico, acelerando electrones a energía . Los rayos X se producen cuando la superficie de un ánodo metálico se bombardea en el vacío con electrones de alta velocidad. Cuando los electrones se desaceleran en el material del ánodo, aparece bremsstrahlung, que tiene un espectro continuo. Además, como resultado del bombardeo de electrones, los átomos del material del que está hecho el ánodo se excitan. La transición de los electrones atómicos a un estado con menor energía va acompañada de la emisión de radiación de rayos X característica, cuyas frecuencias están determinadas por el material del ánodo.

Los rayos X atraviesan libremente los músculos humanos, penetran cartón, madera y otros cuerpos que son opacos a la luz.

Provocan el resplandor de una serie de sustancias. V. Roentgen no solo descubrió la radiación de rayos X, sino que también investigó sus propiedades. Encontró que un material de baja densidad es más transparente que un material de alta densidad. Los rayos X penetran en los tejidos blandos del cuerpo y, por lo tanto, son indispensables en el diagnóstico médico. Al colocar una mano entre la fuente de rayos X y la pantalla, se puede ver una sombra tenue de la mano, en la que se destacan claramente sombras óseas más oscuras (Fig. 1.17).

potentes destellos en el Sol son también una fuente de rayos X (Fig. 1.19). La atmósfera de la Tierra es un excelente escudo para los rayos X.

En astronomía, los rayos X se mencionan con mayor frecuencia en conversaciones sobre agujeros negros, estrellas de neutrones y púlsares. Al agarrar una sustancia cerca polos magnéticos las estrellas liberan mucha energía, que se emite en el rango de rayos X.

Para registrar los rayos X se utilizan los mismos fenómenos físicos que en el estudio de la radiación ultravioleta. Principalmente se utilizan métodos fotoquímicos, fotoeléctricos y luminiscentes.

Radiación gamma– la radiación electromagnética de longitud de onda más corta con longitudes de onda inferiores a 0,1 Nuevo Méjico. Está asociado a procesos nucleares, fenómenos de desintegración radiactiva que se producen con determinadas sustancias, tanto en la Tierra como en el espacio.

Los rayos gamma son dañinos para los organismos vivos. La atmósfera terrestre no transmite radiación gamma cósmica. Esto asegura la existencia de toda la vida en la Tierra. La radiación gamma es registrada por detectores de radiación gamma, contadores de centelleo.

Así, las ondas electromagnéticas de diferentes rangos han recibido diferentes nombres y se manifiestan en fenómenos físicos completamente disímiles. Estas ondas son emitidas por varios vibradores, son registradas varios métodos, pero tienen el mismo naturaleza electromagnética, se propagan en el vacío con la misma velocidad, revelan los fenómenos de interferencia y difracción. Hay dos tipos principales de fuentes de radiación electromagnética. En fuentes microscópicas, las partículas cargadas saltan de un nivel de energía a otro dentro de los átomos o moléculas. Los radiadores de este tipo emiten radiación gamma, rayos X, ultravioleta, visible e infrarrojo y, en algunos casos, incluso de mayor longitud de onda. Las fuentes del segundo tipo pueden denominarse macroscópicas. En ellos, los electrones libres de los conductores realizan oscilaciones periódicas sincrónicas. sistema eléctrico puede tener una amplia variedad de configuraciones y tamaños. Debe enfatizarse que con un cambio en la longitud de onda, también surgen diferencias cualitativas: los rayos con una longitud de onda corta, junto con las propiedades de onda, exhiben más claramente propiedades corpusculares (cuánticas).

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Fecha de creación de la página: 2016-02-16

Tema: “Tipos de radiación. Fuentes de luz. Escala de ondas electromagnéticas.

Propósito: establecer propiedades comunes y diferencias en el tema "Radiación electromagnética"; comparar diferentes tipos de radiación.

Equipo: presentación "Escala de ondas electromagnéticas".

Durante las clases.

I. Momento organizativo.

II. Actualización de conocimientos.

Conversación frontal.

¿Qué onda es la luz? ¿Qué es la coherencia? ¿Qué ondas se llaman coherentes? ¿A qué se denomina interferencia de ondas y en qué condiciones se produce este fenómeno? ¿Cuál es la diferencia de ruta? ¿Diferencia de recorrido óptico? ¿Cómo se escriben las condiciones para la formación de máximos y mínimos de interferencia? El uso de la interferencia en la tecnología. ¿Qué es la difracción de la luz? Formule el principio de Huygens; el principio de Huygens-Fresnel. Nombra los patrones de difracción de varios obstáculos. ¿Qué es una rejilla de difracción? ¿Dónde se usa una rejilla de difracción? ¿Qué es la polarización de la luz? ¿Para qué sirven las polaroids?

tercero Aprendiendo material nuevo.

Sabemos que la longitud de las ondas electromagnéticas es muy diferente. La luz es una parte insignificante del amplio espectro de ondas electromagnéticas. En el estudio de esta pequeña parte del espectro se descubrieron otras radiaciones con propiedades inusuales. Es habitual distinguir la radiación de baja frecuencia, la radiación de radio, los rayos infrarrojos, la luz visible, los rayos ultravioleta, los rayos X y la radiación z.

Durante más de cien años, de hecho, principios del XIX Siglo, el descubrimiento de más y más nuevas olas continuó. La unidad de las ondas fue probada por la teoría de Maxwell. Antes de él, muchas ondas eran consideradas como fenómenos. naturaleza diferente. Considere la escala de ondas electromagnéticas, que se divide en rangos por frecuencia, pero también por el método de radiación. No existen límites estrictos entre los rangos individuales de ondas electromagnéticas. En los límites de los rangos, el tipo de onda se establece de acuerdo con el método de su radiación, es decir, una onda electromagnética de la misma frecuencia puede en un caso u otro atribuirse a diferente tipo ondas. Por ejemplo, la radiación con una longitud de onda de 100 micrones puede denominarse ondas de radio u ondas infrarrojas. La excepción es la luz visible.

Tipos de radiación.

tipo de radiación	longitud de onda, frecuencia	fuentes	propiedades	solicitud	velocidad de propagación en el vacío
baja frecuencia	0 a 2104 Hz de 1,5 104 a ∞ m.	alternadores	Reflexión, absorción, refracción.	Se utilizan en la fusión y el endurecimiento de metales.
ondas de radio		corriente alterna. generador de radiofrecuencia, estrellas, incluido el Sol, galaxias y metagalaxias.	interferencia, difracción.	Para transmitir información a varias distancias. Se transmiten voz, música (radiodifusión), señales de telégrafo (comunicación por radio), imágenes de varios objetos (radar).
infrarrojo	31011- 3,851014 Hz. 780 nm -1 mm.	Radiación de moléculas y átomos bajo influencias térmicas y eléctricas. Potente fuente de radiación infrarroja - el Sol	reflexión, absorción, refracción, interferencia, difracción.
	3,85 1014- 7,89 1014 Hz	Electrones de valencia en átomos y moléculas que cambian su posición en el espacio, así como cargas libres que se mueven a un ritmo acelerado.	reflexión, absorción, refracción, interferencia, difracción.	La absorción de dióxido de carbono por parte de las plantas como resultado del proceso de fotosíntesis y la liberación de oxígeno contribuye al mantenimiento de la vida biológica en la Tierra. La radiación visible también se utiliza para iluminar varios objetos.
ultravioleta	0,2 µm a 0,38 µm 81014-31016Hz	electrones de valencia de atomos y moleculas, tambien aceleran cargas libres en movimiento. Lámparas de descarga con tubos de cuarzo (lámparas de cuarzo) Sólidos con T > 1000 °C, así como vapor luminoso de mercurio. Plasma de alta temperatura.	Alta actividad química (descomposición de cloruro de plata, resplandor de cristales de sulfuro de zinc), invisible, alto poder de penetración, mata microorganismos, en pequeñas dosis tiene un efecto beneficioso sobre el cuerpo humano (quemaduras solares), pero en grandes dosis tiene un efecto biológico negativo efecto: cambios en el desarrollo de las células y el metabolismo de las sustancias que actúan sobre los ojos.	La medicina. lumines lámparas de centavo. Criminalística (según descubrir falsificaciones documentos). Historia del arte (con rayos ultravioleta puede ser encontrado en fotos rastros de restauración invisibles a los ojos)
radiografía	10-12- 10-8 m (frecuencia 3*1016-3-1020 Hz	Algunos isótopos radiactivos, sincrotrones de almacenamiento de electrones. Las fuentes naturales de rayos X son el Sol y otros objetos espaciales.	Alto poder de penetración. reflexión, absorción, refracción, interferencia, difracción.	estructura de rayos x- análisis, medicina, criminología, historia del arte.
Radiación gamma		Procesos nucleares.	reflexión, absorción, refracción, interferencia, difracción.	En el estudio de procesos nucleares, en la detección de fallas.

Similitudes y diferencias.

Propiedades y características generales de las ondas electromagnéticas.

Propiedades	Especificaciones
Distribución en el espacio a lo largo del tiempo	La velocidad de las ondas electromagnéticas en el vacío es constante e igual a aproximadamente 300.000 km/s
Todas las ondas son absorbidas por la materia.	Varios coeficientes de absorción
Todas las ondas en la interfaz entre dos medios se reflejan parcialmente, se refractan parcialmente.	Leyes de reflexión y refracción. Coeficientes de reflexión para diferentes medios y diferentes ondas.
Toda radiación electromagnética exhibe las propiedades de las ondas: se suman, rodean obstáculos. Varias ondas pueden existir simultáneamente en la misma región del espacio.	El principio de superposición. Para fuentes coherentes, las reglas para determinar los máximos. Principio de Huygens-Fresnel. Las ondas no interactúan entre sí.
Las ondas electromagnéticas complejas, al interactuar con la materia, se descomponen en un espectro: dispersión.	Dependencia del índice de refracción del medio de la frecuencia de la onda. La velocidad de onda en la materia depende del índice de refracción del medio v = c/n
Olas de diferente intensidad	Densidad de flujo de radiación

A medida que la longitud de onda disminuye diferencias cuantitativas en longitudes de onda conducen a diferencias cualitativas significativas. Las radiaciones de diferentes longitudes de onda difieren mucho entre sí en términos de su absorción por la materia. Las radiaciones de onda corta se absorben débilmente. Las sustancias que son opacas a las longitudes de onda ópticas son transparentes a estas radiaciones. El coeficiente de reflexión de las ondas electromagnéticas también depende de la longitud de onda. Pero la principal diferencia entre la radiación de onda larga y de onda corta es que la radiación de onda corta revela las propiedades de las partículas.

1 radiación de baja frecuencia

La radiación de baja frecuencia se produce en el rango de frecuencia de 0 a 2104 Hz. Esta radiación corresponde a una longitud de onda de 1,5 x 104 a ∞ m La radiación de frecuencias relativamente bajas puede despreciarse. La fuente de radiación de baja frecuencia son los alternadores. Se utilizan en la fusión y el endurecimiento de metales.

2 ondas de radio

Las ondas de radio ocupan el rango de frecuencia 2 * 104-109 Hz. Corresponden a una longitud de onda de 0,3-1,5 * 104 M. La fuente de ondas de radio, así como la radiación de baja frecuencia, es la corriente alterna. Además, la fuente es un generador de radiofrecuencia, estrellas, incluido el Sol, galaxias y metagalaxias. Los indicadores son el vibrador Hertz, el circuito oscilatorio.

La alta frecuencia de las ondas de radio, en comparación con la radiación de baja frecuencia, conduce a una notable radiación de ondas de radio en el espacio. Esto les permite ser utilizados para transmitir información a varias distancias. Se transmiten voz, música (radiodifusión), señales de telégrafo (comunicación por radio), imágenes de varios objetos (radar). Las ondas de radio se utilizan para estudiar la estructura de la materia y las propiedades del medio en el que se propagan. El estudio de las emisiones de radio de los objetos espaciales es el tema de la radioastronomía. En radiometeorología, los procesos se estudian según las características de las ondas recibidas.

3 infrarrojos (IR)

La radiación infrarroja ocupa el rango de frecuencia 3 * 1011 - 3,85 * 1014 Hz. Corresponden a una longitud de onda de 780nm -1mm. La radiación infrarroja fue descubierta en 1800 por el astrónomo William Hershl. Al estudiar el aumento de temperatura de un termómetro calentado por luz visible, Herschel encontró el mayor calentamiento del termómetro fuera de la región de luz visible (más allá de la región roja). La radiación invisible, dado su lugar en el espectro, se denominó infrarroja. La fuente de radiación infrarroja es la radiación de moléculas y átomos bajo influencias térmicas y eléctricas. Una poderosa fuente de radiación infrarroja es el Sol, aproximadamente el 50% de su radiación se encuentra en la región infrarroja. La radiación infrarroja representa una proporción significativa (del 70 al 80%) de la energía de radiación de las lámparas incandescentes con filamento de tungsteno. La radiación infrarroja es emitida por un arco eléctrico y varias lámparas de descarga de gas. La radiación de algunos láseres se encuentra en la región infrarroja del espectro. Los indicadores de radiación infrarroja son foto y termistores, fotoemulsiones especiales. La radiación infrarroja se usa para secar madera, productos alimenticios y diversos revestimientos de pintura y barniz (calentamiento por infrarrojos), para señalar en caso de poca visibilidad, permite usar dispositivos ópticos que le permiten ver en la oscuridad, así como con control remoto control. Los rayos infrarrojos se utilizan para apuntar proyectiles y misiles al objetivo, para detectar un enemigo camuflado. Estos rayos permiten determinar la diferencia de temperatura de secciones individuales de la superficie de los planetas, las características estructurales de las moléculas de una sustancia (análisis espectral). La fotografía infrarroja se utiliza en biología en el estudio de enfermedades de las plantas, en medicina en el diagnóstico de enfermedades de la piel y vasculares, en medicina forense en la detección de falsificaciones. Cuando se expone a una persona, provoca un aumento en la temperatura del cuerpo humano.

Radiación visible (luz)

La radiación visible es el único rango de ondas electromagnéticas que percibe el ojo humano. Las ondas de luz ocupan un rango bastante estrecho: 380-780 nm (ν = 3,85 1014-7,89 1014 Hz). La fuente de radiación visible son los electrones de valencia en los átomos y moléculas que cambian su posición en el espacio, así como las cargas libres que se mueven a un ritmo acelerado. Esta parte del espectro le da a una persona la máxima información sobre el mundo que lo rodea. En cuanto a sus propiedades físicas, es similar a otros rangos del espectro, siendo solo una pequeña parte del espectro de ondas electromagnéticas. La radiación que tiene diferentes longitudes de onda (frecuencias) en el rango visible tiene diferentes efectos fisiológicos en la retina del ojo humano, provocando una sensación psicológica de luz. El color no es una propiedad de una onda de luz electromagnética en sí misma, sino una manifestación de la acción electroquímica del sistema fisiológico humano: ojos, nervios, cerebro. Aproximadamente, el ojo humano puede distinguir siete colores primarios en el rango visible (en orden ascendente de frecuencia de radiación): rojo, naranja, amarillo, verde, azul, índigo, violeta. Recordar la secuencia de los colores primarios del espectro se ve facilitado por una frase, cada palabra de la cual comienza con la primera letra del nombre del color primario: "Todo cazador quiere saber dónde se sienta el faisán". La radiación visible puede influir en el curso de las reacciones químicas en las plantas (fotosíntesis) y en los organismos animales y humanos. La radiación visible es emitida por insectos individuales (luciérnagas) y algunos peces de aguas profundas debido a reacciones químicas en el cuerpo. La absorción de dióxido de carbono por parte de las plantas como resultado del proceso de fotosíntesis, la liberación de oxígeno, contribuye al mantenimiento de la vida biológica en la Tierra. La radiación visible también se utiliza para iluminar varios objetos.

La luz es la fuente de vida en la Tierra y, al mismo tiempo, la fuente de nuestras ideas sobre el mundo que nos rodea.

5. Radiación ultravioleta

Radiación ultravioleta, radiación electromagnética invisible al ojo, que ocupa la región espectral entre la radiación visible y la de rayos X dentro de las longitudes de onda de 10 - 380 nm (ν = 8 * 1014-3 * 1016 Hz). La radiación ultravioleta fue descubierta en 1801 por el científico alemán Johann Ritter. Al estudiar el ennegrecimiento del cloruro de plata bajo la acción de la luz visible, Ritter descubrió que la plata se ennegrece aún más efectivamente en la región más allá del extremo violeta del espectro, donde no hay radiación visible. La radiación invisible que causó este ennegrecimiento se llamó ultravioleta. La fuente de radiación ultravioleta son los electrones de valencia de los átomos y las moléculas, así como las cargas libres de movimiento acelerado. La radiación de los sólidos calentados a temperaturas de -3000 K contiene una fracción significativa de radiación ultravioleta de espectro continuo, cuya intensidad aumenta con el aumento de la temperatura. Una fuente más poderosa de radiación ultravioleta es cualquier plasma de alta temperatura. Para diversas aplicaciones de radiación ultravioleta, se utilizan lámparas de descarga de mercurio, xenón y otros gases. Fuentes naturales de radiación ultravioleta: el Sol, las estrellas, las nebulosas y otros objetos espaciales. Sin embargo, solo la parte de longitud de onda larga de su radiación (λ>290 nm) llega a la superficie terrestre. Para registrar la radiación ultravioleta en λ = 230 nm, se utilizan materiales fotográficos convencionales; en la región de longitud de onda más corta, las capas fotográficas especiales de baja gelatina son sensibles a ella. Se utilizan receptores fotoeléctricos que aprovechan la capacidad de la radiación ultravioleta para provocar la ionización y el efecto fotoeléctrico: fotodiodos, cámaras de ionización, contadores de fotones, fotomultiplicadores.

En pequeñas dosis, la radiación ultravioleta tiene un efecto beneficioso y curativo en una persona, activa la síntesis de vitamina D en el cuerpo y también causa quemaduras solares. Una gran dosis de radiación ultravioleta puede causar quemaduras en la piel y crecimientos cancerosos (80% curables). Además, la radiación ultravioleta excesiva debilita el sistema inmunológico del cuerpo, lo que contribuye al desarrollo de ciertas enfermedades. La radiación ultravioleta también tiene un efecto bactericida: las bacterias patógenas mueren bajo la influencia de esta radiación.

La radiación ultravioleta se usa en lámparas fluorescentes, en medicina forense (la falsificación de documentos se detecta a partir de las imágenes), en la historia del arte (con la ayuda de los rayos ultravioleta, se pueden detectar rastros de restauración que no son visibles a simple vista en las pinturas). El vidrio de las ventanas prácticamente no transmite radiación ultravioleta, ya que es absorbida por el óxido de hierro, que forma parte del vidrio. Por este motivo, incluso en un día caluroso y soleado, no se puede tomar el sol en una habitación con la ventana cerrada. El ojo humano no puede ver la radiación ultravioleta porque la córnea del ojo y el cristalino absorben la radiación ultravioleta. Algunos animales pueden ver la radiación ultravioleta. Por ejemplo, una paloma es guiada por el Sol incluso cuando está nublado.

6. rayos X

La radiación de rayos X es una radiación ionizante electromagnética que ocupa la región espectral entre la radiación gamma y ultravioleta dentro de longitudes de onda de 10-12-10-8 m (frecuencia 3 * 1016-3-1020 Hz). La radiación de rayos X fue descubierta en 1895 por un físico alemán. La fuente de rayos X más común es el tubo de rayos X, en el que los electrones acelerados por un campo eléctrico bombardean un ánodo de metal. Los rayos X se pueden obtener bombardeando un objetivo con iones de alta energía. Ciertos isótopos radiactivos y sincrotrones de almacenamiento de electrones también pueden servir como fuentes de rayos X. Las fuentes naturales de rayos X son el Sol y otros objetos espaciales.

Las imágenes de los objetos en rayos X se obtienen en una película de rayos X especial. La radiación de rayos X se puede registrar utilizando una cámara de ionización, un contador de centelleo, multiplicadores de electrones de canal o de electrones secundarios, placas de microcanales. Debido a su alto poder de penetración, los rayos X se utilizan en el análisis de difracción de rayos X (el estudio de la estructura de la red cristalina), en el estudio de la estructura de las moléculas, la detección de defectos en muestras, en medicina (X -rayos, fluorografía, tratamiento del cáncer), en detección de fallas (detección de defectos en fundiciones, rieles), en historia del arte (el descubrimiento de pinturas antiguas ocultas bajo una capa de pintura tardía), en astronomía (cuando se estudian fuentes de rayos X) y ciencia forense. Una gran dosis de radiación de rayos X provoca quemaduras y cambios en la estructura de la sangre humana. La creación de receptores de rayos X y su colocación en estaciones espaciales hizo posible detectar la emisión de rayos X de cientos de estrellas, así como las capas de supernovas y galaxias enteras.

7. Radiación gamma (rayos γ)

Radiación gamma: radiación electromagnética de onda corta, que ocupa todo el rango de frecuencia ν> Z * 1020 Hz, que corresponde a longitudes de onda λ<10-12 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 Iгамма 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.

IV. Consolidación del material estudiado.

La radiación de baja frecuencia, las ondas de radio, la radiación infrarroja, la radiación visible, la radiación ultravioleta, los rayos X, los rayos γ son varios tipos de radiación electromagnética.

Si descompones mentalmente estos tipos en términos de frecuencia creciente o longitud de onda decreciente, obtienes un amplio espectro continuo: una escala de radiación electromagnética (el maestro muestra la escala). La división de la radiación electromagnética en rangos es condicional. No hay un límite claro entre las regiones. Los nombres de las regiones se han desarrollado históricamente, solo sirven como un medio conveniente para clasificar las fuentes de radiación.

Todos los rangos de la escala de radiación electromagnética tienen propiedades comunes:

La naturaleza física de toda la radiación es la misma. Toda la radiación se propaga en el vacío con la misma velocidad igual a 3 * 108 m / s. Toda la radiación exhibe propiedades de onda comunes (reflexión, refracción, interferencia, difracción, polarización).

A). Completa tareas para determinar el tipo de radiación y su naturaleza física.

1. ¿La leña al quemarse emite ondas electromagnéticas? ¿No quema? (Emite. Quemador - rayos infrarrojos y visibles, y no quemador - infrarrojo).

2. ¿Qué explica el color blanco de la nieve, el color negro del hollín, el color verde de las hojas, el color rojo del papel? (La nieve refleja todas las olas, el hollín lo absorbe todo, las hojas reflejan el verde, el papel rojo).

3. ¿Qué papel juega la atmósfera en la vida en la Tierra? (Protección UV).

4. ¿Por qué el vidrio oscuro protege los ojos del soldador? (El vidrio no transmite la luz ultravioleta, sino el vidrio oscuro y la brillante radiación de llama visible que se produce durante la soldadura).

5. Cuando los satélites o las naves espaciales atraviesan las capas ionizadas de la atmósfera, se convierten en fuentes de rayos X. ¿Por qué? (En la atmósfera, los electrones que se mueven rápidamente golpean las paredes de los objetos en movimiento y se producen rayos X).

6. ¿Qué es la radiación de microondas y dónde se usa? (Radiación de súper alta frecuencia, hornos de microondas).

B). Prueba de verificación.

1. La radiación infrarroja tiene una longitud de onda:

A. Menos de 4 * 10-7 m. B. Más de 7,6 * 10-7 m C. Menos de 10 -8 m

2. Radiación ultravioleta:

A. Ocurre durante una fuerte desaceleración de electrones rápidos.

B. Emitido intensamente por cuerpos calentados a alta temperatura.

B. Emitidos por cualquier cuerpo calentado.

3. ¿Cuál es el rango de longitud de onda de la radiación visible?

A. 4*10-7- 7,5*10-7 m. B. 4*10-7- 7,5*10-7 cm. C. 4*10-7- 7,5*10-7 mm.

4. La mayor capacidad de pase tiene:

A. Radiación visible B. Radiación ultravioleta C. Radiación de rayos X

5. Se obtiene una imagen de un objeto en la oscuridad usando:

A. Radiación ultravioleta. B. Radiación de rayos X.

B. Radiación infrarroja.

6. ¿Quién descubrió por primera vez la radiación γ?

A. Roentgen B. Villar W. Herschel

7. ¿Qué tan rápido viaja la radiación infrarroja?

A. Más de 3*108 m/s B. Menos de 3*10 8 m/s C. 3*108 m/s

8. Radiación de rayos X:

A. Ocurre durante una fuerte desaceleración de electrones rápidos.

B. Emitido por sólidos calentados a alta temperatura

B. Emitido por cualquier cuerpo calentado

9. ¿Qué tipo de radiación se usa en medicina?

Radiación infrarroja Radiación ultravioleta Radiación visible Radiación de rayos X

A. 1.2.4 B. 1.3 C. Toda la radiación

10. El vidrio ordinario prácticamente no deja pasar:

A. Radiación visible. B. Radiación ultravioleta. C. Radiación infrarroja Respuestas correctas: 1(B); 2 (B); 3(A); 4(B); 5(B); 6(B); 7(B); 8(A); 9(A); 10 (B).

Escala de calificación: 5 - 9-10 tareas; 4 - 7-8 tareas; 3 - 5-6 tareas.

IV. Resumen de la lección.

V. Tarea: §80,86.