Урок с презентацией "ИК- и УФ-излучение"
план-конспект урока по физике (11 класс) по теме

Инфракрасное иультрафиолетовоеизлучения.
2 курс
1. Инфракрасное излучение: Открытие ИсточникиПрименение2. Ультрафиолетовое излучение:ОткрытиеИсточникиПрименение 3. Рентгеновское излучение:ОткрытиеИсточникиПриродаПрименение4.Свойства излучений5.Использованные ресурсы Открытие инфракрасного излучения.
В 1800 г. Английский астроном и оптик В. Гершель, разложив солнечный свет в спектр, поместил за его красный край термометр, у которого нижняя часть резервуара с ртутью была зачернена сажей. Обнаружив повышение температуры, он пришел к выводу, что термометр в этом месте нагревается какими-то невидимыми лучами.
Сначала эти лучи из-за их повышенной способности нагревать тела были названы тепловыми, а затем (учитывая их место в спектре)-инфракрасными.
Источники инфракрасного излучения и диапазон.
Инфракрасное излучение испускают тела при любой температуре (например, лед, поверхность Земли, тело человека, кипящая вода, расплавленная сталь.) Хорошими источниками инфракрасного излучения являются электрическая дуга, Солнце, звезды.
Инфракрасные лучи занимают диапазон электромагнитных волн от 760нм до 1мм
10-3
Длина волны, м
Видимый свет
10-4
10-5
10-6
10-7
Инфракрасное излучение
Источники инфракрасного излучения
Около 50% энергии излучения солнца приходится на инфракрасные лучи.
Лампы накаливания до 80% общего излучения испускают в инфракрасной области
При температуре ниже 5000 С излучение любого тела почти целиком является инфракрасным.
Применение инфракрасного излучения
Инфракрасное излучение применяют для сушки лакокрасочных покрытий, овощей, фруктов и т. д.
Это излучение используют :для получения инфракрасных фотографий;в приборах ночного видения;в системах самонаведения на цель снарядов.
Инфракрасная фотография
2 способа:
1.На объективе фотоаппарата светофильтр, пропускающий инфракрасное излучение и не пропускающий видимый свет.
2.Используются специальные устройства, преобразующие инфракрасный свет в видимый. Такие преобразователи позволяют получать снимки на обычной фотопленке в полной темноте.
Преимущество инфракрасного фото: т. к. различны коэффициенты рассеяния, отражения и пропускания в видимом и инфракрасном диапазонах, на инфракрасных фотографиях можно увидеть детали, которые в обычном свете глазу не видны.
Инфракрасную фотографию применяют в биологии, медицине, криминалистике.
Приборы ночного видения
Рассмотрим принцип работы тепловизионного прибора ночного видения:- Специальные линзы фокусируют инфракрасный свет. -Сфокусированный свет сканируется фазированной решеткой (phased array) инфракрасных детекторов. -Детекторы воссоздают детальную температурную модель, которую называют термограммой. -Полученная термограмма транслируется в электрические импульсы. -Данные импульсы транслируются в форму пригодную для визуализации. -Затем непосредственно проходит процесс визуализации полученной информации.
Приборы ночного видения
Достаточно легко все видеть днем:
Ночью это намного проблематичнее:
Для "Вооруженного глаза" ночь практически не будет отличаться от дневного времени суток.
Существует два основных вида тепловизионных устройств: 1.Неохлаждаемые - наиболее распространенный тип, инфракрасные детекторы работают при комнатной температуре. 2.Устройства с с криогенным охлаждением - более дорогой тип, менее надежный. Чувствительные элементы охлаждаются до 0 градусов Цельсия. Это позволяет существенно увеличить чувствительность и повысить разрешение.
Система самонаведения на цель снарядов
Макет головки самонаведения.
Открытие ультрафиолетового излучения.
В 1801 г. немецкий ученый И.В.Риттер решил заглянуть за другой край видимого спектра. В то время было известно, что видимый свет обладает способностью вызывать почернение хлотистого серебра. Риттер решил проверить, будет ли серебро чернеть, если его поместить за фиолетовый край спектра. Проведя соответствующий опыт, он получил положительный результат, причем более сильный, чем на обычном свету. Невидимые лучи, вызвавшие это почернение, были названы ультрафиолетовыми.
Источники ультрафиолетового излучения и диапазон.
Естественными источниками ультрафиолетового излучения являются Солнце, звезды и другие космические объекты.
Заметную долю ультрафиолетового излучения содержит излучение накаленных до 30000С твердых тел. Мощным источником этого излучения является высокотемпературная плазма. Для различных применений ультрафиолетовых лучей используют специальные ртутные и другие газоразрядные лампы.
Диапазолн длин волн ультрафиолетовых лучей простирается от 380 нм до 10 нм.
Длина волны, м
10-4
10-5
10-6
10-7
Инфракрасное излучение
10-8
10-9
Ультрафиолетовое излучение
Применение и действие ультрафиолетовых лучей
В малых дозах ультрафиолетовое излучение оказывает благотворное влияние на человека, способствуя образованию витаминов группы Д. Это позволяет использовать ультрафиолетовые лучи в медицине. Эти же лучи вызывают у человека загар. Однако большие дозы излучения могут вызвать повреждение глаз и ожог кожи.
Сетчатку глаза от ультрафиолетового излучения можно защитить с помощью стеклянных очков, т.к. стекло сильно поглощает ультрафиолетовые лучи.
Применение и действие ультрафиолетовых лучей
Ультрафиолетовое излучение оказывает бактерицидное действие: под действием этого излучения гибнут болезнетворные бактерии.
Установка для обеззараживания воды ультрафиолетовым излучением
Излучение применяют в криминалистике (по снимкам обнаруживают подделки документов), в искусствоведении (обнаруживают на картинах не видимые глазом следы реставраций.
Открытие рентгеновских лучей
В 1895 г. Немецкий ученый Вильгельм Рентген, производя в затемненном помещении опыты с электрическими разрядами в вакуумной трубке, обнаружил свечение расположенного рядом с трубкой экрана, покрытого платиносинеродистым барием. Т.к. сама трубка была покрыта черным чехлом, не пропускающим видимых и ультрафиолетовых лучей, то Рентген предположил, что свечение экрана вызывается какими-то новыми невидимыми лучами. В последствии их стали называть рентгеновскими.
В 1901 г. Рентген за свое открытие стал первым в мире физиком, удостоенным Нобелевской премии.
Источники рентгеновского излучения и диапазон
Рентгеновское излучение обнаружено от астрономических объектов. Среди них Солнце(пятна, вспышки, всплески), источники в созвездиях Скорпиона, Лебедя и Стрельца, источник в крабовидной туманности, галактика в созвездии Центавра, пульсары и квазары. Сейчас известны около ста источников рентгеновского излучения во Вселенной.
Для получения рентгеновских лучей используют рентгеновскую трубку.
Диапазон длин волн рентгеновских лучей от 100нм до 0,01нм
10-4
10-5
10-6
10-7
Инфракрасное излучение
10-8
10-9
Ультрафиолетовое излучение
10-12
Рентгеновское излучение
Длина волны, м
Источник рентгеновского излучения в Крабовидной туманности. : Пульсар в Крабе - нейтронная звезда размером с город, с сильным магнитным полем, вращающаяся со скоростью 30 оборотов в секунду - находится в центре этого составного изображения внутренней части хорошо известной Крабовидной туманности. На этой впечатляющей картинке объединены данные оптических наблюдений Космического телескопа Хаббла (показаны красным цветом) и рентгеновские изображения (синий цвет), полученные обсерваторией Чандра, которые были также использованы в популярном фильме о пульсаре в Крабе. Как космический генератор, пульсар дает энергию для рентгеновского и оптического излучения туманности, ускоряя заряженные частицы и создавая светящиеся рентгеновские выбросы. Кольцеобразные структуры и области, излучающие рентгеновские лучи, возникают там, где высокоэнергичные частицы сталкиваются с веществом туманности Термоэлектроны в вакуумной трубке ускоряются электрическим полем при напряжении до сотен киловольт. Электроны достигают анода рентгеновской трубки с огромной кинетической энергией и при соударении резко тормозятся. Поскольку при торможении электрон движется с ускорением, то он излучает электромагнитные волны с малой длиной волны-рентгеновское излучение.
Рентгеновская трубка. Волновые свойства рентгеновских лучей впервые обнаружены В.Фридрихом и П.Книппингом(М.Лауэ предложил идею). Они провели опыты по дифракции рентгеновских лучей на кристаллической решетке твердых тел.
  Кристалл является естественной трёхмерной дифракционной решёткой для рентгеновских лучей, т.к. расстояние между рассеивающими центрами (атомами) в кристалле одного порядка с длиной волны рентгеновских лучей
Рис. 1. Лауэграмма берилла.
Выяснение природы рентгеновских лучей
Применение и действие рентгеновских лучей Поглощение рентгеновских лучей, сопровождающееся переходом их энергии во внутреннюю энергию вещества, сильно зависит от атомного номера вещества: пропорционально Z4Различное поглощение рентгеновских лучей при прохождении их сквозь неоднородные вещества находит применение:в медицине;в науке и технике. Задача.
14Si 30Zn 20Ca
28
65
40
Какой химический элемент сильнее поглощает рентгеновское излучение? Во сколько раз отличается поглощение Zn и Ca ?
Решение.
Z1=30 Z2=20 Z14:Z24=304:204=5
Решение:
Сильнее поглощает рентгеновское излучение ZnВ 5 раз интенсивнее поглощает Zn.
Применение рентгеновских лучей в медицине
При просвечивании человеческого тела поглощение в костях, состоящих главным образом из фосфорнокислого кальция, приблизительно в 150 раз больше, чем поглощение в мягких тканях тела, где поглощает в основном вода. При просвечивании резко выделяется тень от костей. На принципе различного поглощения рентгеновских лучей веществами с различными плотностями основана в медицине рентгенодиагностика.В основе рентгенотерапии лежит возможность разрушения рентгеновским излучением тех или иных новообразований.
Применение рентгеновских лучей в науке и технике.
Рентгеновские лучи используют в рентгеноструктурном анализе-исследовании структуры кристаллических решеток с помощью изучения расположения дифракционных колец и пятен.Рентгеновские лучи используют в дефектоскопии-обнаружении дефектов в отливках, рельсах и т.д. Различные дефектные включения в теле при просвечивании тела обнаруживаются на экране.
шкала
Свойства излучений. Назовите общие свойства всех трех излучений.Чем обусловлено различие в свойствах?Что представляет природа излучений?Чем обусловлена общность свойств?Какое электромагнитное излучение мы изучили подробно со всеми свойствами? Перечислите эти свойства.Чем обусловлены различия в свойствах?5. Какое излучение из изученных сегодня самое вредное и чем это обусловлено? Использованные ресурсы: Астронет. Крабовидная туманность.Вильгельм РентгенГершельГромов С.В., Физика, 11 кл.-М.: Просвещение.Прибор ночного виденияСамонаведение снарядовЯворский Б.М., Селезнев Ю.А. Справочное руководство по физике-М.: Наука.