учебная презентация

1. Електромагнітні хвилі. Шкала
електромагнітних хвиль
11 клас

2. Існують два види матерії – речовина і поле (електричне,
магнітне).
Обидві існують реально, а не являють собою певну «модель»,
призначену для того, щоб пояснити ті чи інші фізичні явища.
Видатний англійський фізик Джеймс Максвелл, висунув
підтверджену гіпотезу про те, що не тільки змінне магнітне
поле створює електричне поле, а й змінне електричне поле
створює магнітне поле. Відповідно до цієї гіпотези електричні
та магнітні поля завжди існують разом і не має сенсу
розглядати їх як окремі об’єкти. Тобто існує єдине
електромагнітне поле, а електричне та магнітне поле – це дві
форми прояву електромагнітного поля.
Електромагнітне поле – вид матерії, за допомогою якого
здійснюється взаємодія між зарядженими тілами і
частинками та намагніченими тілами.

3. Яскраве сонячне світло, тепло від запаленої свічки, тепло пічки,
мобільний зв’язок, ультрафіолет, рентгенівське опромінення та
небезпечне радіоактивне випромінювання і т.д. – все це різні
види електромагнітних хвиль, які використовує людство
протягом багатьох століть.
Електромагнітна хвиля — це поширення в просторі змінного
електромагнітного поля.
За теорією Максвелла: джерелом електромагнітної хвилі може
бути будь-яка заряджена частинка, що рухається з
прискоренням (тобто частинка, яка весь час змінює швидкість
свого руху або за значенням, або за напрямком, або одночасно і
за значенням, і за напрямком).
Для поширення електромагнітних хвиль не потрібне
середовище. Найкраще й найшвидше електромагнітні хвилі
поширюються у вакуумі.

4. Електромагнітні випромінювання мають єдину фізичну природу,
але відрізняються частотою, а отже, й довжиною хвилі.
Довжина хвилі (лямбда) — це відстань, на яку поширюється
електромагнітна хвиля за час, що дорівнює періоду.
Частота (ню) – це кількість коливань, які здійснить
частинка хвилі за одиницю часу.
Саме різницею частот пояснюється той факт, що деякі властивості
електромагнітних хвиль значно відрізняються.

6. Шкала електромагнітних хвиль (або спектр) – це безперервна
послідовність частот і довжин існуючих у природі
електромагнітних хвиль.
Межі діапазонів умовні, тому сусідні ділянки дещо перекривають
один одного.

7. Шкала електромагнітних хвиль поділена на ділянки, які відповідають різним
діапазонам довжин і частот електромагнітних хвиль. Хвилі одного діапазону
мають однаковий спосіб випромінювання та схожі властивості.
Розглянемо властивості електромагнітних хвиль різних діапазонів шкали
електромагнітних хвиль.
1. Радіохвилі – породжуються змінним електричним струмом; мають довжину від
10 км до ультракоротких і мікрохвиль із довжиною меншою 0,1 мм.
Поширюються на незначні відстані та серйозно не впливають на живі організми
Застосування:
 телебачення та радіомовлення;
 радіолокація (виявлення, розпізнання та дослідження різноманітних
об’єктів);
 GPS-навігація, GPS-моніторинг (визначення розташування транспортних
засобів і людей);
 зв’язок із космічними апаратами;
 мобільний зв’язок.

8. Радіохвилі по-різному поширюються в просторі залежно від довжини
їхньої хвилі.
Довгі (λ = 10000 - 1000 м) і середні (λ = 1000 - 100м) радіохвилі внаслідок
заломлення і дифракції в атмосфері огинають земну поверхню.
Радіохвилі короткого діапазону (λ = 100 - 10 м) відбиваються від іоносфери
і таким чином потрапляють у будь-яку точку земної кулі.
Ультракороткі радіохвилі (λ< 10 м), на яких зараз здійснюється трансляція
телебачення, мобільний зв’язок, космічний радіозв'язок, не затримуються
атмосферою, і тому в земних умовах поширюються методом ретрансляції в межах
«прямої видимості», практично не заломлюючись.

9. 2. Електромагнітні хвилі оптичного діапазону випромінюються збудженими
атомами. У цьому діапазоні розрізняють:
 інфрачервоне (теплове) випромінювання (довжина хвилі становить від
780нм до 1–2 мм);
 видиме світло (довжина хвилі - 400–780нм);
 ультрафіолетове випромінювання (довжина хвилі - 10–400нм).
Природні джерела інфрачервоного випромінювання – це сонце, зірки,
планети. Штучні джерела – будь-яке тіло з температурою вищою за температуру
навколишнього середовища.
2.1. Інфрачервоне (теплове) випромінювання (довжина хвилі становить від
780нм до 1–2 мм) застосовують у :
 медицині, геодезії, криміналістиці, військовій справі;
 в промисловості для сушіння деревини, пофарбованих поверхонь, зерна;
 у тепловізорах, пультах дистанційного керування, системах автоматики,
охоронних системах.
Тепловізори – прилади нічного бачення, які «відчувають» інфрачервоні хвилі
довжиною 3–15 мкм.
Представників фауни мають своєрідні живі «прилади нічного бачення», які
здатні сприймати інфрачервоні промені (глибоководні кальмари, американська
гримуча змія).

10. здатні сприймати інфрачервоні промені (глибоководні кальмари, американська
гримуча змія).
2.2. Видиме світло – область електромагнітного випромінювання, що
безпосередньо сприймається людським оком (довжина хвилі 400–780 нм).
2.3. Ультрафіолетове випромінювання виявляється безпосередньо за
фіолетовою частиною видимого спектра (довжина хвилі 10–400нм), має високу
хімічну активність.
Основним джерелом природного ультрафіолетового випромінювання – Сонце.
Застосовують для дезінфекції повітря в лікарнях і місцях великого скупчення
людей.
Застосування:
 зумовлює фотоефект (електронна промисловість, автоматика);
 чинить бактерицидну дію (стерилізація);
 спричиняє фотохімічні реакції (фізіологія рослин, тварин);

11. 3. Рентгенівське випромінювання (довжина хвилі - 0,01–10нм) виникає
внаслідок швидкого (ударного) гальмування електронів, а також у результаті
процесів усередині електронних оболонок атомів.
Застосування:
медицина (кісткові тканини менш прозорі для рентгенівського випромінювання, ніж
інші тканини організму людини, тому кістки чітко видно на рентгенограмі);
промисловість ( виявлення дефектів);
фізика (для дослідження структури кристалів);
хімія (для аналізу сполук).
Рентгенівське випромінювання чинить руйнівну дію на клітини організму, тому
застосовувати його потрібно надзвичайно обережно.

12. Рентгенівське випромінювання відоме багатьом з нас при проходженні
медичного обстеження. Уперше його отримав і дослідив властивості відомий
фізик, українець за походженням І. Пулюй (1845-1918). Однак трапилося так, що
першим повідомив про відкриття нового виду випромінювання німецький фізик
В.К. Рентген (1845-1923), якому за це відкриття присуджено першу Нобелівську
премію в галузі фізики.
Рентгенівське випромінювання має високу проникну здатність, завдяки
якій воно може проникати крізь досить товсті шари речовини, навіть метали. Його
використовують у медицині для обстеження внутрішніх органів, у промисловості
для виявлення внутрішніх дефектів металевих деталей, у дослідженнях
внутрішньої будови тіл.

13. 4. γ - випромінювання (довжина хвилі менша 0,05нм) випускається збудженими
атомними ядрами під час ядерних реакцій, радіоактивних перетворень атомних
ядер і перетворень елементарних частинок.
Застосування:
дефектоскопія (для виявлення дефектів усередині деталей);
сільське господарство та харчова промисловість (для стерилізації харчів);
медицина ( для лікуванні онкологічних захворювань – для знищення ракових клітин
(променева терапія)).

14. Вплив на живу природу
Безперервний індустріальний прогрес і стрімкий розвиток науки ведуть
до широкого використання різних домашніх електроприладів та електронного
обладнання. Це створює людям величезні зручності в роботі, навчанні та
повсякденному житті, і, одночасно, завдає прихований шкоди їх здоров’ю.
Наукою доведено, що вся побутова електроніка в процесі застосування
різною мірою генерує електромагнітні хвилі різної частоти. Електромагнітні хвилі
не мають кольору, запаху, невидимі, невловимі, але при цьому володіють великою
проникаючою силою, так, що людина беззахисна перед ними. Вони вже стали
новим джерелом забруднення навколишнього середовища, поступово підточуючи
людський організм, негативно впливають на здоров’я людини, викликаючи різні
захворювання. Електронне випромінювання вже стало новим екологічним лихом
загальносвітового масштабу.

15. Радіохвилі
Небезпечні тим, що часто перебувають близько від мозку та очей людини.
Поглинаючись тканинами, хвилі передають їм енергію, порушують регулюючі
функції центральної нервової системи (підвищення втомленості, зниження
працездатності виникнення роздратованості, періодичний головний біль,
порушення сну, можливе послаблення пам’яті)
Інфрачервоне (теплове) випромінювання
Основна властивість інфрачервоного випромінювання — це його
теплова дія. Довгохвильове випромінювання підвищує імунітет, запускає
механізм регенерації та оздоровлення багатьох органів і систем. Короткохвильове
здатне проникнути на глибину декількох см і викликати нагрівання внутрішніх
органів, що може спровокувати утворення катаракти, порушення водно-
сольового балансу, появу судом.
Ультрафіолетове випромінювання
Основна властивість ультрафіолетового випромінювання — це його
хімічна активність. Малі дози позитивно впливають на організм людини,
стимулюють утворення вітаміну Д, нормалізують артеріальний тиск,
поліпшують імунобіологічні властивості організму, знижують захворюваність
простудними хворобами, підвищує працездатність. Великі дози можуть викликати
пошкодження очей, опіки шкіри і навіть викликати утворення злоякісних пухлин
(меланома).

16. Рентгенівське випромінювання
Основна небезпека — велика проникаюча здатність - це призводить до
загибелі клітин живого організму. Викликає зміну в шкірному покрові, яка
нагадує, сонячний опік, але з більш глибоким пошкодженням шкіри.
Перевищення дозування приводить до променевої хвороби, при якій
відбувається ураження імунної системи, крові, сполучної тканини,
ендокринологічні порушення.
γ–випромінювання
Досить серйозна небезпека : взаємодія з j-променями не відчувається
людиною, але при цьому відбувається іонізація молекул і атомів клітин організму
людини, їх подальша зміна та руйнування. У результаті відбувається утворення
нових клітин, але вони вже з певним дефектом і тому не можуть повноцінно
працювати.