Презентация к уроку физики в 11 классе на тему "Инфракрасное и ультрафиолетовое излучения. Рентгеновские лучи"

1 1 класс

ФИЗИКА Урок №42

Тема: Инфракрасное и ультрафиолетовое излучения. Рентгеновские лучи

Автор презентации:

Попов Дмитрий Сергеевич

Видимое излучение (свет) далеко не исчерпывает возможные виды излучений. За границей видимого излучения находятся инфракрасное и ультрафиолетовое излучения.

Ультрафиолетовое излучение

Видимое излучение

Инфракрасное излучение

Поставим опыт для того, чтобы исследовать распределение энергии в спектре электрической дуги. Когда мы перемещаем чувствительный прибор к красному концу спектра, легко обнаружить, как температура увеличивается. За красным концом спектра глаз уже не обнаруживает света, но если переместить туда пластину, она нагреется еще сильнее.

Инфракрасные волны

Электромагнитные волны, которые вызывают этот нагрев, называются инфракрасными волнами. Они находятся за красным цветом спектра видимого излучения. Любое нагретое тело испускает эти лучи, в том числе и батареи отопления в квартирах. Поэтому инфракрасные волны часто называют тепловыми.

Инфракрасные волны имеют длины, превышающие длину волны красного света, именно поэтому их не воспринимает глаз.

Лётчик армии США использует бинокли, позволяющие видеть в темноте

Оптический прицел ночного видения

Сегодня изготовляются бинокли и оптические прицелы, позволяющие видеть в темноте.  Благодаря им не видимое глазом инфракрасное изображение объекта преобразуется в видимое. 

Впервые биологическое действие инфракрасного излучения было обнаружено по отношению к растениям, животным.  В большинстве случаев подавлялось развитие микрофлоры, у людей и животных активизировался кровоток, поэтому ускорялись процессы обмена. Было доказано, что инфракрасные лучи оказывают одновременно болеутоляющее, антиспазматическое, противовоспалительное, циркуляторное, стимулирующее и отвлекающее действие.

Исследования ученых показали, что наиболее полезное действие на организм человека оказывает именно длинноволновое инфракрасное излучение, особенно та его часть, так называемые «Лучи жизни» (длина волны 5-15 мкм). Именно в этом диапазоне и находится тепловое излучение человека.

Инфракрасный массажёр

Инфракрасная сауна

На свойстве инфракрасных лучей поглощаться и отражаться некоторыми веществами не так, как видимый свет, основано их применение в судебно-экспертной практике. Например, фотографирование в инфракрасных лучах позволяет выявить подчистки в документах, читать залитые или замазанные тексты. Присутствие инфракрасного излучения можно обнаружить с помощью люминесценции. Известны некоторые кристаллофосфоры (твердые люминесцентные вещества), которые дают вспышки свечения под действием инфракрасного излучения .

Нормальный вид

Нормальный вид

Инфракрасное отражение

Инфракрасное излучение

Инфракрасное излучение

Английский учёный.

В 1800 году впервые обнаружил наличие 

инфракрасного излучения. 

Свою работу он описал в книге «Опыты по преломляемости невидимых солнечных лучей».

Уильям Гершель

1738–1822 гг.

Ультрафиолетовые волны

За фиолетовым концом спектра прибор также обнаружит повышение температура, но, правда, очень незначительное. Следовательно, существуют электромагнитные волны с длиной волны меньшей, чем у фиолетового света. Они называются ультрафиолетовыми.

Ультрафиолетовое излучение имеет высокую химическую активность. Например, если спроектировать спектр в затемненном помещении на фотобумагу, можно заметить какую повышенную чувствительность имеет фотоэмульсия к ультрафиолетовому излучению. После проявления бумага почернеет за фиолетовым концом спектра сильнее, чем в области видимого спектра.

Хотя и ультрафиолетовые лучи не вызывают зрительных образов, но оказывают пагубное воздействие на сетчатку глаза. Ультрафиолетовое излучение Солнца недостаточно сильно поглощается верхними слоями атмосферы. Поэтому нужно носить хотя бы стеклянные очки, прозрачные для видимого спектра. Они защищают глаза от ультрафиолетового излучения, так как стекло сильно поглощает ультрафиолетовые лучи.

Впрочем, в малых дозах ультрафиолетовые лучи оказывают целебное действие. Умеренное пребывание на солнце полезно, особенно в юном возрасте; ультрафиолетовые лучи способствуют росту и укреплению организма. Кроме прямого действия на ткани кожи (образование защитного пигмента - загара, витамина D2), ультрафиолетовые лучи оказывают влияние на центральную нервную систему, стимулируя ряд важных жизненных функций в организме.

Ультрафиолетовые лучи оказывают также бактерицидное действие. Они убивают болезнетворные бактерии и используются с этой целью в медицине.

Кварцевая лампа для домашнего использования

Медицинская кварцевая лампа

Приведем пример. Эксперт сфотографировал документ в ультрафиолетовых лучах. В результате удалось прочитать текст, невидимый при обычном свете. Как ему это удалось? Ультрафиолетовые лучи, подчиняясь общим законам поглощения, отражения и преломления электромагнитных волн, вместе с тем поглощаются и отражаются рядом веществ иначе, чем видимые лучи.  

Одни вещества могут поглощать ультрафиолетовые лучи, другие, наоборот, беспрепятственно их пропускают, но в тоже время остаются непрозрачными для лучей видимого света. После воздействия ультрафиолетовых лучей многие вещества испускают видимый свет, иначе люминесцируют. При облучении изучаемого объекта (например, картины или документа) ультрафиолетовыми лучами становятся видны детали, невидимые при обычном освещении.

Фотография поддельного железнодорожного билета, сделанная в обычном свете

Фотография поддельного железнодорожного билета, сделанная в ультрафиолетовом свете

Другой пример. Можно получать фотографии в ультрафиолетовых лучах. Для этого на светочувствительный слой фотопластинки накладывают слой люминесцентного вещества, который преобразует невидимое излучение в видимое. Фотографии, полученные таким образом, оказываются более четкими, с большим количеством деталей.

Рентгеновское излучение

Может быть, и не все слышали об инфракрасных и ультрафиолетовых лучах, но о существовании рентгеновских лучей, конечно, знают все. Эти замечательные лучи проникают сквозь непрозрачные для обычного света тела.

Поглощение рентгеновских лучей пропорционально плотности вещества, поэтому с помощью рентгеновских лучей можно получать фотографии внутренних органов человека. На этих фотографиях хорошо различимы кости скелета и места различных перерождений мягких тканей. Рентгеновские лучи широко используются в медицине

Немецкий физик.

В 1895 году открыл коротковолновое электромагнитное излучение — рентгеновские лучи.

Вильгельм Рентген

1845–1923 гг.

В конце 19 века всеобщее внимание физиков привлёк тот факт, что газовый разряд происходит при малом давлении.

Рентген исследовал катодные лучи.

Учёный обнаружил, что при работе разрядной трубки возникает неизвестное ранее сильно проникающее излучение. Он назвал его X-лучами.

Немецкий физик.

Получил первую Нобелевскую премию по физике.

Рентген способствовал быстрому распространению практического применения своего открытия в медицине.

Вильгельм Рентген

1845–1923 гг.

Лучи, открытые Рентгеном, действовали на фотопластинку и вызывали ионизацию воздуха. Но они заметным образом не отражались от каких – либо веществ и не испытывали преломления.

Если рентгеновское излучение представляет собой электромагнитные волны, то оно должно обнаруживать дифракцию – явление, присущее всем видам волн.

Немецкий физик.

Предположил, что длина волны рентгеновских лучей слишком мала для того, чтобы можно было обнаружить дифракцию этих волн на искусственно созданных препятствиях.

Макс фон Лауэ

1879–1960 гг.

Узкий пучок рентгеновских лучей был направлен на кристалл, за которым была расположена фотопластинка. При этом было обнаружено, как наряду с большим центральным пятном, которое давали лучи, распространяющиеся по прямой, возникли регулярно расположенные небольшие пятнышки вокруг центрального пятна.

Кристалл

Фокус

Появление этих пятнышек можно было объяснить только дифракцией рентгеновских лучей, которые прошли через упорядоченную структуру кристалла. Исследование дифракционной картины позволило определить длину волны рентгеновских лучей. Она оказалась меньше длины волны ультрафиолетового излучения и по порядку величины была равна размерам атома (10 -8  см).

Рентгеновские лучи нашли широкое практическое применение. В медицине они применяются для постановки правильного диагноза заболевания, а также для лечения раковых заболеваний.

Рентгеновский аппарат

Кристалл поваренной соли

Рентгеноструктурный анализ — метод исследования вещества с помощью рентгеновских лучей.

Рентгеновский дефектоскоп

Дефектоскопия — метод обнаружения раковин в отливках, трещин в рельсах, проверки качества сварных швов и т. д .

В настоящее время для получения рентгеновских лучей разрабатываются все более совершенные устройства, называемые рентгеновскими трубками.

Рентгеновская трубка

Схема электронной рентгеновской трубки

X — рентгеновские лучи, K — катод, А — анод, С — теплоотвод, U h — напряжение накала катода, U a — ускоряющее напряжение, W in — впуск водяного охлаждения, W out — выпуск водяного охлаждения.

Виды излучений

Низкочастотное излучение

Инфракрасные лучи

Ультрафиолетовые лучи

Радиоизлучение

Видимый свет

Рентгеновское излучение

Ультразвуковые волны

Гамма-излучение

УФ-излучение

Короткие волны

ИК-излучение

Видимое электромагнитное излучение (видимый свет)

Радиоволны

ИК-излучение

Оптическое излучение

УФ-излучение

Рентгеновское излучение

Гамма-излучение

Радиоволны

Видимый свет

Космические лучи

Коротковолновое и рентгеновское излучение

Хромосферная вспышка

Все перечисленные виды электромагнитного излучения порождаются также космическими объектами. Их успешно исследуют с помощью ракет, искусственных спутников Земли и космических кораблей. Рентгеновское излучение из космоса сильно поглощается атмосферой Земли. По мере уменьшения длины волны количественные различия в длинах волн приводят к существенным качественным различиям.

Радиоволны

ИК-излучение

Оптическое излучение

УФ-излучение

Рентгеновское излучение

Волны различной длины при излучении по-разному поглощаются веществом. Коротковолновые рентгеновские излучения слабо поглощаются. Если вещество является непрозрачным для волн оптического диапазона, то оно также непрозрачно и для излучений этого диапазона. Коэффициент отражения электромагнитных волн также зависит от длины волн.

Гамма-излучение

Домашнее задание

• Ознакомиться с материалом презентации.
• Заполнить таблицу: