Каталог :: Физика

Доклад: Шкала электромагнитных излучений

                        ШКАЛА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ                        
Мы знаем, что длина электромагнитных волн бывает самой различной: от значений
порядка 103 м (радиоволны) до 10-8 см (рентгеновские лучи). Свет составляет
ничтожную часть широкого спектра электромагнитных волн. Тем не менее именно
при изучении этой малой части спектра были открыты другие излучения с
необычными свойствами.
Принципиального различия между отдельными излучениями нет. Все они
представляют собой электромагнитные волны, порождаемые ускоренно движущимися
заряженными частицами. Обнаруживаются электромагнитные волны в конечном счете
по их действию на заряженные частицы. В вакууме излучение любой длины волны
распространяются со скоростью 300000 км/с. Границы между отдельными областями
шкалы излучений весьма условны.
Излучения различной длины волны отличаются друг от друга по способу их
получения (излучение антенны, тепловое излучение, излучение при торможении
быстрых электронов и др.) и методам регистрации.
Все перечисленные виды электромагнитного излучения порождаются также
космическими объектами и успешно исследуются с помощью ракет, искусственных
спутников Земли и космических кораблей. В первую очередь это относится к
рентгеновскому и гамма-излучениям, сильно поглощаемым атмосферой.
По мере уменьшения длины волны количественные различия в длинах волн
приводят к существенным качественным различиям.
Излучения различной длины волны очень сильно отличаются друг от друга по
поглощению их веществом. Коротковолновые излучения (рентгеновское и особенно
g-лучи) поглощаются слабо. Непрозрачные для волн оптического диапазона вещества
прозрачны для этих излучений. Коэффициент отражения электромагнитных волн также
зависит от длины волн. Но главное различие между длинноволновым и
коротковолновым излучениями в том, что коротковолновое излучение
обнаруживает свойства частиц.
                            Радиоволны                            
                          n= 105—1011 Гц, l»10-3—103 м.                          
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)             
                     n=3*1011—4*1014 Гц, l=8*10-7—2*10-3 м.                     
Излучается атомами и молекулами вещества. Инфракрасное излучение дают все
тела при любой температуре. Человек излучает электромагнитные волны l»9*10-6
м.
Свойства:
1.         Проходит через некоторые непрозрачные тела, также сквозь дождь,
дымку, снег.
2.         Производит химическое действие на фотопластинки.
3.         Поглощаясь веществом, нагревает его.
4.         Вызывает внутренний фотоэффект у германия.
5.         Невидимо.
6.         Способно к явлениям интерференции и дифракции.
Регистрируют тепловыми методами, фотоэлектрическими и фотографическими.
Применение: Получают изображения предметов в темноте, приборах ночного
видения (ночные бинокли), тумане. Используют в криминалистике, в
физиотерапии, в промышленности для сушки окрашенных изделий, стен зданий,
древесины, фруктов.
                         Видимое излучение                         
Часть электромагнитного излучения, воспринимаемая глазом (от красного до
фиолетового):
                     n=4*1014—8*1014 Гц, l=8*10-7—4*10-7 м.                     
Свойства: Отражается, преломляется, воздействует на глаз, способно к явлениям
дисперсии, интерференции, дифракции.
                    Ультрафиолетовое излучение                    
     n=8*1014—3*1015 Гц, l=10-8—4*10-7 м (меньше, чем у фиолетового света).     
Источники: газоразрядные лампы с трубками из кварца (кварцевые лампы).
Излучается всеми твердыми телами, у которых t>1000оС, 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: изменения в развитии клеток и обмене веществ, действие на глаза.
Применение: В медицине, в промышленности.
                        Рентгеновские лучи                        
Излучаются при большом ускорении электронов, например их торможение в
металлах. Получают при помощи рентгеновской трубки: электроны в вакуумной
трубке (p=10-3—10-5 Па) ускоряются электрическим полем при высоком
напряжении, достигая анода, при соударении резко тормозятся. При торможении
электроны движутся с ускорением и излучают электромагнитные волны с малой
длиной (от 100 до 0,01нм).
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 внутренней структуры различных изделий, сварных
швов).
                            g-Излучение                            
                       n=3*1020 Гц и более, l=3,3*10-11 м.                       
Источники: атомное ядро (ядерные реакции).
Свойства: Имеет огромную проникающую способность, оказывает сильное
биологическое воздействие.
Применение: В медицине, производстве (g-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).