План урока электромагнитные волны свойства электромагнитных волн. Конспект урока по физике на тему: "Электромагнитные волны и их свойства"

электрическое поле вокруг покоящегося заряда,

магнитное поле вокруг движущихся зарядов (тока).

Электромагнитная индукция: при изменении магнитного поля возникает вихревое электрическое поле.

В 1862 г. Д.К. Максвелл ; гипотеза: при изменении электрического поля возникает вихревое магнитное поле. Идея о едином электромагнитном поле.

Электромагнитная волна – распространяющееся в пространстве электромагнитное поле(колебания векторов).

Главное условие возникновения электромагнитной волны - ускоренное движение электрических зарядов.

Электромагнитная волна поперечна . Направление скорости электромагнитной волны совпадает с направлением движения правого винта при повороте ручки буравчика вектора к вектору .

Электромагнитные волны были открыты Г. Герцем (1887).

Закрытый колебательный контур электромагнитных волн не излучает.

Вибратор Герца – открытый колебательный контур. Электрическая искра в излучателе является источником электромагнитной волны. В приемнике волна порождает электромагнитные колебания – слабые искры.

Герц обнаружил электромагнитные волны, измерил их скорость с = 3 . 10 8 м/с, которая совпала с рассчитанной Максвеллом.

Первичное закрепление.

Применим ваши опорные таблицы для выполнения следующих заданий.

Ответить на вопросы ( ):

1. Какую гипотезу высказал Максвелл при создании теории электромагнетизма?
2. Какой эксперимент послужил доказательством правильности теории близкодействия?
3. Как Герц измерил скорость электромагнитной волны?

4. Какой факт является доказательством того, что свет - электромагнитная волна?
5. Что такое электромагнитная волна? Что в ней происходит, т.е. какова природа этого физического объекта?

Решить задачи ( индивидуальные ответы обучающихся ):

1. На какой частоте работает радиопередатчик, излучающий волну длиной 30 метров? (10 7 Гц)

2. Какова длина волны телевизионного сигнала, если несущая частота равно 50 МГц? (6 м)

3. Определите частоту и длину волны радиопередатчика, если период его электрических колебаний равен 10 -6 с? (1 МГц; 300 м)

Информация о домашнем задании, инструктаж по его выполнению.

§ 47; вопросы 1-5.

Решить задачу: чему равен период колебаний в ЭМВ, распространяющейся в воздухе с длиной волны 3 м? (0,01 мкс)

Рефлексия (подведение итогов занятия)

(все понятно )

( интересно , хочу узнать подробнее )

( вызвало затруднение )

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение -

средняя общеобразовательная школа №6 им. Коновалова В.П.

г. Клинцы Брянской области

Разработал учитель физики первой квалификационной категории:

Свиридова Нина Григорьевна.

Цели и задачи:

Обучающие:

Ввести понятие электромагнитного поля и электромагнитной волны;

Продолжить формирование правильных представлений о физической картине мира;

Изучить процесс образования электромагнитной волны;

Изучить виды электромагнитных излучений их свойства, применение и действие на организм человека;

Познакомить с историей открытия электромагнитных волн

Формировать навыки решения качественных и количественных задач.

Развивающие:

Развитие аналитического и критического мышления (умения анализировать природные явления, результаты эксперимента, умение сравнивать и устанавливать общие и отличительные признаки, умение исследовать табличные данные, умение работать с информацией)

Развитие речи учащихся

Воспитательные

Воспитание познавательного интереса к физике, положительного отношения к знаниям, бережного отношения к здоровью.

Оборудование: презентация; таблица «Шкала электромагнитных волн», рабочий лист-конспект с заданиями для обучающей самостоятельной работы, физическое оборудование.

Демонстрационные эксперименты и физическое оборудование.

1) опыт Эрстеда (источник тока, магнитная стрелка, проводник, соединительные повода, ключ)

2) действие магнитного поля на проводник с током (источник тока, магнит дугообразный, проводник, соединительные повода, ключ)

3)явление электромагнитной индукции (катушка, магнит полосовой, гальванометр демонстрационный)

Меж предметные связи

Математика (решение расчетных задач);

История (немного об открытии и исследовании электромагнитного излучения);

ОБЖ (рациональное и безопасное использование приборов- источников электромагнитного излучения);

Биология (действие излучение на организм человека);

Астрономия (электромагнитное излучение космоса).

1. Мотивационный этап -7мин.

Пресс-конференция «Электричество и магнетизм»

Учитель: Современный мир, окружающий человека наполнен самой разнообразной техникой. Компьютеры и мобильные телефоны, телевизоры стали нашими ближайшими незаменимыми помощниками и даже заменяют нам общение с друзьями.. Многочисленные исследования показывают наши помощники в то же время отбирают у нас самое ценное — наше здоровье. Ваши родители часто задумываются, что наносит больше вреда микроволновая печь или сотовый телефон?

На этот вопрос ответим позже.

Сейчас - пресс конференцию по теме «Электричество и магнетизм».

Учащиеся. Журналист: Известные со времен античности электричество и магнетизм до начала 19 века считались явлениями, не связанными друг с другом, и изучались в разных разделах физики.

Журналист: Внешне электричество и магнетизм проявляют себя совершенно по-разному, но на самом деле они теснейшим образом связаны между собой, и многие ученые видели эту связь. Приведите пример аналогий, или общих свойств электрических и магнитных явлений.

Эксперт - физик.

Например, притягивание и отталкивание. В электростатике разноименных и одноименных зарядов. В магнетизме разноименных и одноименных полюсов.

Журналист:

Развитие физических теорий всегда происходило на основе преодоления противоречий между гипотезой, теорией и экспериментом.

Журналист: В начале XIX столетия французский ученый Франсуа Араго выпустил книгу «Гром и молния». В этой книге содержится несколько любопытнейших записей?

Вот некоторые выдержки из книги «Гром и молния»: «...В июне 1731 года один купец поместил в углу своей комнаты в Уэксфильде большой ящик, наполненный ножами, вилками и другими предметами, сделанными из железа и стали... Молния проникла в дом именно через угол, в котором стоял ящик, разбила его и разбросала все вещи, которые в нем находились. Все эти вилки и ножи.. оказались сильно намагниченными...»)

Какую гипотезу могли выдвинуть физики, проанализировав, выдержки из этой книги?

Эксперт - физик: Предметы были намагничены в результате удара молнии, в то время было известно молния это электрический ток, но объяснить, почему так происходит ученые теоретически в то время не могли.

Слайд №10

Журналист: Опыты с электрическим током привлекали ученых многих стран.

Эксперимент - критерий истинности гипотезы!

Какие опыты 19 века показывали связь электрических и магнитных явлений?

Эксперт - физик. Демонстрационный эксперимент - опыт Эрстеда.

В 1820 году Эрстед провел следующий опыт (опыт Эрстеда, магнитная стрелка поворачивается вблизи проводника с током) В пространстве вокруг проводника с током существует магнитное поле.

При отсутствии оборудования демонстрационный опыт можно заменить ЦОР

Журналист. Эрстед экспериментально доказал, что электрические и магнитные явления взаимосвязаны. Было ли теоретическое обоснование?

Эксперт - физик.

Французский физик Ампер в 1824 г. Ампер провел ряд опытов и изучил действие магнитного поля на проводники с током.

Демонстрационный эксперимент - действие магнитного поля на проводник с током.

Ампер впервые объединил два разобщенных ранее явления - электричество и магнетизм - одной теорией электромагнетизма и предложил рассматривать их как результат единого процесса природы

Учитель: возникла проблема: Теория было встречена с недоверием многими учеными!?

Эксперт-физик. Демонстрационный эксперимент - явление электромагнитной индукции (катушка в состоянии покоя, магнит движется).

В 1831 г. английский физик М. Фарадей, открыл явление электромагнитной индукции и выяснили, что магнитное поле само способно порождать электрический ток.

Журналист. Проблема: Мы знаем, что ток может возникнуть при наличии электрического поля!

Эксперт - физик. Гипотеза: Электрическое поле возникает в результате изменения магнитного поля. Но доказательства этой гипотезы в то время не было.

Журналист: К середине 19 века накопилось достаточно много сведений об электрических и магнитных явлениях?

Эти сведения требовали систематизации и сведения в единую теорию, кто же создал эту теорию?

Эксперт-физик. Такая теория была создана выдающимся английским физиком Джеймсом Максвеллом. Теория Максвелла разрешила ряд принципиальных проблем электромагнитной теории. Ее основные положения были опубликованы в 1864 году в работе «Динамическая теория электромагнитного поля»

Учитель: Ребята, что мы будем изучать на уроке, сформулируйте тему урока.

Учащиеся формулируют тему урока.

Учитель: Запишите тему урока в рабочий лист-конспект, с которым мы будем работать сегодня в течение урока.

Что бы вы хотели узнать на уроке, какие цели поставите перед собой.

Учащиеся формулируют цели урока.

Учитель: Сегодня на уроке мы узнаем, что такое электромагнитное поле, расширим знания об электрическом поле, познакомимся с процессом возникновения электромагнитной волны и некоторыми свойствами электромагнитных волн,

2.Актуализация опорных знаний-3мин.

Фронтальный опрос

1. Что такое магнитное поле?

2. Чем порождается магнитное поле?

3. Как обозначается вектор магнитной индукции? Назовите единицы измерения магнитной индукции.

4.Что такое электрическое поле. Где существует электрическое поле?

5. В чем заключается явление электромагнитной индукции?

6. Что такое волна? Назовите виды волн? Какая волна называется поперечной?

7. Запишите формулу для расчета длины волны?

3.Операционально-познавательный этап-25 мин

1)Введение понятия электромагнитного поля

Согласно теории Максвелла, переменные электрические и магнитные поля не могут существовать по отдельности: изменяющееся магнитное поле порождает электрическое поле переменное, а изменяющееся электрическое поле порождает переменное магнитное поле. Эти порождающие друг друга переменные электрические и магнитные поля образуют единое электромагнитное поле.

Работа с учебником - чтение определения стр. 180

Определение из учебника: Всякое изменение со временем магнитного поля приводит к возникновению переменного электрического поля, а всякое изменение со временем электрического поля порождает переменное магнитное поле.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ

Эти порождающие друг друга переменные электрические и магнитные поля образуют единое электромагнитное поле.

Работа с планом-конспектом (учащиеся дополняют конспект в процессе изучения нового материала).

1)Порождающие друг друга переменные электрические и магнитные поля образуют единое …………………(электромагнитное поле)

2) Источники электромагнитного поля -……(электрические) заряды, движущиеся с …………………(ускорением)

Источник электромагнитного поля. Учебник стр. 180

Источниками электромагнитного поля могут быть:

Электрический заряд, движущийся с ускорением, например колеблющийся (создаваемое ими электрическое поле периодически меняется)

(в отличие от заряда, движущегося с постоянной скоростью, например, в случае постоянного тока в проводнике, здесь создается постоянное магнитное поле).

Качественная задача.

Какое поле возникает вокруг электрона, если:

1)электрон покоится;

2) движется с постоянной скоростью;

3)движется с ускорением?

Электрическое поле существует всегда вокруг электрического заряда, в любой системе отсчета, магнитное - в той, относительно которой электрические заряды движутся,

Электромагнитное поле - в системе отсчета, относительно которой электрические заряды движутся с ускорением.

2) Объяснение механизм возникновения индукционного тока, е в случае, когда проводник находится в состоянии покоя. (Решение проблемы сформулированной на мотивационном этапе при проведении пресс-конференции)

1)Переменное магнитное поле порождает переменное электрическое поле (вихревое), под действием которого свободные заряды приходили в движение.

2)Электрическое поле существует независимо от проводника.

Проблема: отличается электрическое поле, созданное переменным магнитным полем от поля неподвижного заряда?

3)Ведение понятия напряженности, описание силовых линий электрического поля электростатического и вихревого, выделение отличий. (Решение проблемы сформулированной на мотивационном этапе при проведении пресс-конференции)

Введение понятия напряженности и силовых линий электростатического поля.

Что вы можете сказать о силовых линиях электростатического поля?

Чем отличается электростатическое поле от вихревого электрического поля?

Вихревое поле не связано с зарядом, силовые линии - замкнутые. Электростатическое- связано с зарядом, вихревое -порождается переменным магнитным полем и не связано с зарядом. Общее - электрическое поле.

4)Введение понятия электромагнитной волны. Отличительные свойства электромагнитных волн.

Согласно теории Максвелла переменное магнитное поле порождает переменное электрическое, это в свою очередь порождает поле магнитное, в результате электромагнитное поле распространяется в пространстве в виде волны.

Ведение 3-х определений, сначало2), затем учащиеся читают определение в учебнике стр. 182, записываем то определение в конспект, которое считаете более легким для запоминания или то, которое понравилось.

3)Электромагнитная волна…………….

1)представляет собой систему порождающих друг друга, и распространяющихся в пространстве, переменных (вихревых) электрического и магнитного полей.

2)это электромагнитное поле, распространяющееся в пространстве с конечной скоростью, зависящей от свойств среды.

3)Возмущение электромагнитного поля, распространяющееся в пространстве, называется электромагнитной волной.

Свойства электромагнитных волн.

Чем электромагнитные волны отличаются от механических волн? См. в учебник стр. 181 и дописываем конспект п.4.

4) Электромагнитные волны распространяются не только в веществе, но и в ……(вакууме)

Если распространяется, механическая волна, то колебания передаются от частицы к частице.

Что совершает колебания в электромагнитной волне? Например, в вакууме?

Какие физические величины периодически меняются в ней?

С течением времени изменяется напряженность и магнитная индукция!

Как ориентированы векторы Е и В по отношению друг к другу в электромагнитной волне?

Волна электромагнитная продольная или поперечная?

5) тип волны………(поперечная)

Анимация «Электромагнитная волна»

Скорость электромагнитных волн в вакууме. Стр. 181 - найдите числовое значение скорости электромагнитных волн.

6) Скорость электромагнитных волн в вакууме обозначается латинской буквой с: с ≈ 300 000 км/с=3*108 м/с;

Что можно сказать о скорости волн электромагнитных в веществе?

Скорость электромагнитных волн в веществе ……(меньше) чем в вакууме.

За время, равное периоду колебаний, волна переместилась на расстояние вдоль оси, равное длине волны.

Для электромагнитных волн справедливы те же соотношения между длиной волны, скоростью, периодом и частотой, что и для механических волн. Скорость обозначается буквой с.

7) длина волны λ= c*T= с/ ν.

Повторим и проверим информацию об электромагнитных волнах. Учащиеся сравнивают записи в рабочих листах и на слайде.

Учитель: Любая теория в физике должны совпадать с экспериментом.

Сообщение уч-ся. Экспериментальное открытие электромагнитных волн.

В 1888г немецкий физик Генрих Герц экспериментально получил и зарегистрировал электромагнитные волны.

В результате опытов Герцем были обнаружены все свойства электромагнитных волн, теоретически предсказанные Максвеллом!

5)Исследование шкалы электромагнитного излучения.

Электромагнитные волны разделены по длинам волн (и, соответственно по частотам) на шесть диапазонов: границы диапазонов весьма условны.

Шкала электромагнитных волн

Низкочастотное излучение.

1.Радиоволны

2.Инфракрасное излучение (тепловое)

3.Видимое излучение (свет)

4.Ультрафиолетовое излучение

5.Рентгеновские лучи

6.γ - излучение

Учитель: Какую информацию можно получить, если исследовать шкалу электромагнитных волн.

Учащиеся: По рисункам можно определить, какие тела являются источниками волн или где применяются электромагнитные волны.

Вывод мы живем в мире электромагнитных волн.

Какие тела являются источниками волн.

Как изменяется длина волны и частота, если идти по шкале от радиоволн к гама -излучению?

Как вы думаете, почему на этой таблице в качестве примеров - космические объекты.

Учащиеся.Астрономические объекты (звезды и т.д.) излучают электромагнитные волны.

Исследование и сравнение информации на шкалах электромагнитных волн.

Сравните 2 шкалы на слайде? Чем они отличаются? Какого излучения нет на второй шкале?

Почему на второй нет низкочастотных колебаний?

Сообщение учащегося.

Максвелл: для создания интенсивной электромагнитной волны, которую можно было бы зарегистрировать прибором на некотором расстоянии от источника необходимо, чтобы колебания векторов напряженности и магнитной индукции происходили достаточно с высокой частотой (порядка 100000 колебаний в секунду и больше). Частота тока используемого в промышленности и быту - 50 Гц.

Приведите примеры тел, излучающих низкочастотные излучения.

Сообщение учащегося.

Влияние низкочастотных электромагнитных излучений на организм человека.

Электромагнитное излучение частотой 50 Гц, которое создается проводами сети переменного тока, при длительном воздействии вызывает

Усталость,

Головные боли,

Раздражительность,

Быструю утомляемость,

Ослабление памяти,

Нарушение сна…

Учитель: Обращаем внимание на то, что ухудшается память, если долго работать с компьютером, или смотреть телевизор, что мешает нам хорошо учиться. Сравним допустимые нормы электромагнитного излучения излучение бытовых приборов, электротранспорта и др. Какие электроприборы оказываются более вредными для здоровья человека? Что более опасно микроволновая печь или сотовый телефон? Зависит ли от мощности от мощности прибора?

Сообщение учащегося. Правила, которые помогут сохранить здоровье.

1)Расстояние между электроприборами должно быть не менее 1,5—2 м. (Чтобы не усиливать действие бытовых электромагнитных излучений)

На такое же расстояние следует удалять от телевизора или от компьютера ваши кровати.

2) находитесь от источников электромагнитных полей как можно дальше и как можно меньше времени.

3) Выключайте из розеток все неработающие приборы.

4) Включайте одновременно как можно меньше приборов.

Исследуем еще 2 шкала электромагнитных волн.

Какое излучение присутствует на второй шкале?

Учащиеся: На второй шкале, есть микроволновое излучение, а на первой нет.

Хотя диапазон частот условный, микроволновые волны относятся к радиоволнам или инфракрасному излучению, если рассматривать шкалу №1?

Учащиеся: Микроволновое излучение - радиоволны.

Где применяются микроволновые волны?

Сообщение учащегося.

Микроволновое излучение называют сверхвысокочастотным (СВЧ) излучением, так как у него самая большая частота в радиодиапазоне. Этот частотный диапазон соответствует длинам волн от 30 см до 1 мм; поэтому его называют также диапазоном дециметровых и сантиметровых волн.

Микроволновое излучение играет большую роль в жизни современного человека, ведь не можем отказаться от таких достижений науки мобильная связь, спутниковое телевидение, микроволновые печи или СВЧ-печи, радиолокация, принцип действия которых основан на применение микроволн.

Решение проблемного вопроса, поставленного в начале урока.

Что что общего между микроволновкой и сотовым телефоном?

Учащиеся. Принцип действия основан не применение радиоволн микроволнового диапазона.

Учитель: Интересную информацию об изобретения микроволновой печи можно найти в интернете - домашнее задание.

Учитель: Мы живем в "море" электромагнитных волн, которое излучает солнце(весь спектр электромагнитных волн) и другие космические объекты - звезды, галактики, квазары, мы должны помнить, что любое электромагнитное излучение может, приносит и пользу и вред. Исследование шкал электромагнитных волн показывает нам, насколько велика значимость электромагнитных волн в жизни человека.

6) Тренировочная самостоятельная работа - работа в парах с учебником стр.183-184 и с опорой на жизненный опыт. 5 тестовых вопросов обязательные для всех, 6 задание - расчетная задача.

1.Процесс фотосинтеза происходит под действием

Б) видимого излучения-света

2.Кожа человека загорает под действием

А) ультрафиолетового излучения

Б) видимого излучения-света

3.В медицине при флюорографическом обследовании применяются

А) ультрафиолетовое излучение

Б) рентгеновское излучение

4.Для осуществления телевизионной связи используют

А) радиоволны

Б) рентгеновское излучение

5.Чтобы не получить ожог сетчатки от солнечного излучения люди используют стеклянные «солнечные очки», так как стекло поглощает значительную часть

А) ультрафиолетового излучения

Б) видимого излучения-света

6. На какой частоте суда передают сигнал бедствия SOS, если по международному соглашению длина радиоволны должна быть 600м? Скорость распространения радиоволн в воздухе равна скорости электромагнитных волн в вакууме 3*108 м/с

4)Рефлексивно-оценочный этап. Итог урока.-4.5 мин

1) Проверка самостоятельной работы с самооценкой.Если выполнены все тестовые задания - оценка «4», если уч-ся успели сделать задачу -«5»

Дано: λ = 600 м, с = 3*108 м/с
Решение: ν = с/λ = 3*10^8 \ 600 = 0,005 * 10^8 = 0,5 * 10^6 Гц== 5 * 10^5 Гц

Ответ: 500 000 Гц = 500кГц = 0,5 МГц

2)Подведение итогов и оценка и самооценка учащихся.

Что такое электромагнитное поле?

Что такое электромагнитная волна?

Что вы теперь знаете про электромагнитные волны?

Какое значение имеет изученный материал в вашей жизни?

Что понравилось на уроке больше всего?

5.Домашнее задание-0.5 мин П. 52,53 упр. 43, упр. 44(1)

История изобретения микроволновки-интернет.

Цели урока:

Тип урока:

Форма проведения: лекция с презентацией

Карасёва Ирина Дмитриевна, 17.12.2017

2940 306

Содержимое разработки

Конспект урока на тему:

Виды излучений. Шкала электромагнитных волн

Урок разработан

учителем ГУ ЛНР «ЛОУСОШ № 18»

Карасёвой И.Д.

Цели урока: рассмотреть шкалу электромагнитных волн, дать характеристику волнам разных диапазонов частот; показать роль различных видов излучений в жизни человека, влияние различных видов излучений на человека; систематизировать материал по теме и углубить знания учащихся об электромагнитных волнах; развивать устную речь учащихся, творческие навыки учащихся, логику, память; познавательные способности; формировать интерес учащихся к изучению физики; воспитывать аккуратность, трудолюбие.

Тип урока: урок формирования новых знаний.

Форма проведения: лекция с презентацией

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, презентация «Виды излучений.

Шкала электромагнитных волн»

Ход урока

Организационный момент.

Мотивация учебной и познавательной деятельности.

Вселенная – это океан электромагнитных излучений. Люди живут в нем, по большей части, не замечая пронизывающих окружающее пространство волн. Греясь у камина или зажигая свечу, человек заставляет работать источник этих волн, не задумываясь об их свойствах. Н о знание - сила: открыв природу электромагнитного излучения, человечество в течение XX столетия освоило и поставило себе на службу самые различные его виды.

Постановка темы и целей урока.

Сегодня мы с вами совершим путешествие по шкале электромагнитных волн, рассмотрим виды электромагнитного излучения разных диапазонов частот. Запишите тему урока: «Виды излучений. Шкала электромагнитных волн» (Слайд 1)

Каждое излучение мы будем изучать по следующему обобщенному плану (Слайд 2) .Обобщенный план для изучения излучения:

1. Название диапазона

2. Длина волны

3. Частота

4. Кем был открыт

5. Источник

6. Приёмник (индикатор)

7. Применение

8. Действие на человека

В ходе изучения темы вы должны заполнить следующую таблицу:

Таблица "Шкала электромагнитных излучений"

Изложение нового материала.

(Слайд 3)

Длина электромагнитных волн бывает самой различной: от значений порядка 10 13 м (низкочастотные колебания) до 10 -10 м ( -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.
Принято выделять низкочастотное излучение, радиоизлучение, инфракрасные лучи, видимый свет, ультрафиолетовые лучи, рентгеновские лучи и -излучение. Самое коротковолновое -излучение испускает атомные ядра.

Принципиального различия между отдельными излучениями нет. Все они представляют собой электромагнитные волны, порождаемые заряженными частицами. Обнаруживаются электромагнитные волны, в конечном счете, по их действию на заряженные частицы. В вакууме излучение любой длины волны распространяется со скоростью 300 000 км/с. Границы между отдельными областями шкалы излучений весьма условны.

(Слайд 4)

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 -излучению, сильно поглощаемым атмосферой.

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 -лучи) поглощаются слабо. Непрозрачные для волн оптического диапазона вещества прозрачны для этих излучений. Коэффициент отражения электромагнитных волн также зависит от длины волны. Но главное различие между длинноволновым и коротковолновым излучениями в том, что коротковолновое излучение обнаруживает свойства частиц.

Рассмотрим каждое излучение.

(Слайд 5)

Низкочастотное излучение возникает в диапазоне частот от 3 · 10 -3 до 3 10 5 Гц. Этому излучению соответствует длина волны от 10 13 - 10 5 м. Излучением таких, сравнительно малых частот, можно пренебречь. Источником низкочастотного излучения являются генераторы переменного тока. Применяются при плавке и закалке металлов.

(Слайд 6)

Радиоволны занимают диапазон частот 3·10 5 - 3·10 11 Гц. Им соответствует длина волны 10 5 - 10 -3 м. Источником радиоволн, так же как и низкочастотного излучения является переменный ток. Также источником являются генератор радиочастот, звезды, в том числе Солнце, галактики и метагалактики. Индикаторами являются вибратор Герца, колебательный контур.

Большая частота радиоволн, по сравнению с низкочастотным излучением приводит к заметному излучению радиоволн в пространство. Это позволяет использовать их для передачи информации на различные расстояния. Передаются речь, музыка (радиовещание), телеграфные сигналы (радиосвязь), изображения различных объектов (радиолокация).

Радиоволны используются для изучения структуры вещества и свойств той среды, в которой они распространяются. Исследование радиоизлучения космических объектов – предмет радиоастрономии. В радиометеорологии изучают процессы по характеристикам принимаемых волн.

(Слайд 7)

Инфракрасное излучение занимает диапазон частот 3 · 10 11 - 3,85 · 10 14 Гц. Им соответствует длина волны 2·10 -3 - 7,6 ·10 -7 м.

Инфракрасное излучение было открыто в 1800 году астрономом Уильямом Гершелем. Изучая повышение температуры термометра, нагреваемого видимым светом, Гершель обнаружил наибольшее нагревание термометра вне области видимого света (за красной областью). Невидимое излучение, учитывая его место в спектре, было названо инфракрасным. Источником инфракрасного излучения является излучение молекул и атомов при тепловых и электрических воздействиях. Мощный источник инфракрасного излучения – Солнце, около 50% его излучения лежит в инфракрасной области. На инфракрасное излучение приходится значительная доля (от 70 до 80 %) энергии излучения ламп накаливания с вольфрамовой нитью. Инфракрасное излучение испускает электрическая дуга и различные газоразрядные лампы. Излучения некоторых лазеров лежит в инфракрасной области спектра. Индикаторами инфракрасного излучения являются фото и терморезисторы, специальные фотоэмульсии. Инфракрасное излучение используют для сушки древесины, пищевых продуктов и различных лакокрасочных покрытий (инфракрасный нагрев), для сигнализации при плохой видимости, дает возможность применять оптические приборы, позволяющие видеть в темноте, а также при дистанционном управлении. Инфракрасные лучи используются для наведения на цель снарядов и ракет, для обнаружения замаскированного противника. Эти лучи позволяют определить различие температур отдельных участков поверхности планет, особенности строения молекул вещества (спектральный анализ). Инфракрасная фотография применяется в биологии при изучении болезней растений, в медицине при диагностике кожных и сосудистых заболеваний, в криминалистике при обнаружении подделок. При воздействии на человека вызывает повышение температуры человеческого тела.

(Слайд 8)

Видимое излучение - единственный диапазон электромагнитных волн, воспринимаемым человеческим глазом. Световые волны занимают достаточно узкий диапазон: 380 - 670 нм ( = 3,85 10 14 - 8 10 14 Гц). Источником видимого излучения являются валентные электроны в атомах и молекулах, изменяющие свое положение в пространстве, а также свободные заряды, движущиеся ускоренно. Эта часть спектра дает человеку максимальную информацию об окружающем мире. По своим физическим свойствам она аналогична другим диапазонам спектра, являясь лишь малой частью спектра электромагнитных волн. Излучение, имеющее разную длину волны (частоты) в диапазоне видимого излучения, оказывает различное физиологическое воздействие на сетчатку человеческого глаза, вызывая психологическое ощущение света. Цвет - не свойство электромагнитной световой волны самой по себе, а проявление электрохимического действия физиологической системы человека: глаз, нервов, мозга. Приблизительно можно назвать семь основных цветов, различаемых человеческим глазом в видимом диапазоне (в порядке возрастания частоты излучения): красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Запоминание последовательности основных цветов спектра облегчает фраза, каждое слово которой начинается с первой буквы названия основного цвета: «Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан». Видимое излучение может влиять па протекание химических реакций в растениях (фотосинтез) и в организмах животных и человека. Видимое излучение испускают отдельные насекомые (светлячки) и некоторые глубоководные рыбы за счет химических реакций в организме. Поглощение растениями углекислого газа в результате процесса фотосинтеза и выделения кислорода способствует поддержанию биологической жизни на Земле. Также видимое излучение применяется при освещении различных объектов.

Свет - источник жизни на Земле и одновременно источник наших представлений об окружающем мире.

(Слайд 9)

Ультрафиолетовое излучение, не видимое глазом электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между видимым и рентгеновским излучением в пределахдлин волн 3,8 ∙10 -7 - 3∙10 -9 м. (=8*10 14 - 3*10 16 Гц). Ультрафиолетовое излучение было открыто в 1801 году немецким ученым Иоганном Риттером. Изучая почернение хлористого серебра под действием видимого света, Риттер обнаружил, что серебро чернеет еще более эффективно в области, находящейся за фиолетовым краем спектра, где видимое излучение отсутствует. Невидимое излучение, вызвавшее это почернение, было названо ультрафиолетовым.

Источник ультрафиолетового излучения - валентные электроны атомов и молекул, также ускоренно движущиеся свободные заряды.

Излучение накаленных до температур - 3000 К твердых тел содержит заметную долю ультрафиолетового излучения непрерывного спектра, интенсивность которого растет с увеличением температуры. Более мощный источник ультрафиолетового излучения - любая высокотемпературная плазма. Для различных применений ультрафиолетового излучения используются ртутные, ксеноновые и др. газоразрядные лампы. Естественные источники ультрафиолетового излучения - Солнце, звезды, туманности и другие космические объекты. Однако лишь длинноволновая часть их излучения(  290 нм) достигает земной поверхности. Для регистрации ультрафиолетового излучения при

 = 230 нм используются обычные фотоматериалы, в более коротковолновой области к нему чувствительны специальные маложелатиновые фотослои. Применяются фотоэлектрические приемники,использующие способность ультрафиолетового излучения вызывать ионизацию и фотоэффект: фотодиоды,ионизационные камеры, счетчики фотонов, фотоумножители.

В малых дозах ультрафиолетовое излучение оказывает благотворное, оздоровительное влияние на человека, активизируя синтез вит амина D в организме, а также вызывая загар. Большая доза ультрафиолетового излучения может вызвать ожог кожи и раковые новообразования (в 80 % излечимые). Кроме того, чрезмерное ультрафиолетовое излучение ослабляет иммунную систему организма, способствуя развитию некоторых заболеваний. Ультрафиолетовое излучение оказывает также бактерицидное действие: под действием этого излучения гибнут болезнетворные бактерии.

Ультрафиолетовое излучение применяется в люминесцентных лампах, в криминалистике (по снимкам обнаруживают подделки документов), в искусствоведении (с помощью ультрафиолетовых лучей можно обнаружить на картинах не видимые глазом следы реставрации). Практически не пропускает ультрафиолетовое излучение оконное стекло, т.к. его поглощает оксид железа, входящий в состав стекла. По этой причине даже в жаркий солнечный день нельзя загореть в комнате при закрытом окне.

Человеческий глаз не видит ультрафиолетовое излучение, т.к. роговая оболочка глаза и глазная линза поглощают ультрафиолет. Ультрафиолетовое излучение видят некоторые животные. Например, голубь ориентируется по Солнцу даже в пасмурную погоду.

(Слайд 10)

Рентгеновское излучение - это электромагнитное ионизирующее излучение, занимающее спектральную область между гамма - и ультрафиолетовым излучением в пределах длин волн от 10 -12 - 1 0 -8 м (частот 3*10 16 - 3-10 20 Гц ). Рентгеновское излучение было открыто в 1895 году немецким физиком В. К. Рентгеном. Наиболее распространенным источником рентгеновского излучения является рентгеновская трубка, в которой ускоренные электрическим нолем электроны бомбардируют металлический анод. Рентгеновское излучение может быть получено при бомбардировке мишени ионами высокой энергии. В качестве источников рентгеновского излучения могут служить также некоторые радиоактивные изотопы, синхротроны - накопители электронов. Естественными источниками рентгеновского излучения является Солнце и другие космические объекты

Изоб ражения предметов в рентгеновском излучении получают на специальной рентгеновской фотопленке. Рентгеновское излучение можно регистрировать с помощью ионизационной камеры, сцинтилляционного счетчика, вторично-электронных или каналовых электронных умножителей, микроканальных пластин. Благодаря высокой проникающей способности рентгеновское излучение применяется в рентгеноструктурном анализе (исследовании структуры кристаллической решетки), при изучении структуры молекул, обнаружении дефектов в образцах, в медицине (рентгеновские снимки, флюорография, лечение раковых заболеваний), в дефектоскопии (обнаружение дефектов в отливках, рельсах), в искусствоведении (обнаружение старинной живописи, скрытой под слоем поздней росписи), в астрономии (при изучении рентгеновских источников), криминалистике. Большая доза рентгеновского излучения приводит к ожогам и изменению структуры крови человека. Создание приемников рентгеновского излучения и размещение их на космических станциях позволило обнаружить рентгеновское излучение сотен звезд, а также оболочек сверхновых звезд и целых галактик.

(Слайд 11)

Гамма излучение - коротковолновое электромагнитное излучение, занимающее весь диапазон частот  = 8∙10 14 - 10 17 Гц, что соответствует длинам волн  = 3,8·10 -7 - 3∙10 -9 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 названогамма-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.

(Слайд 12)

Итак, низкочастотное излучение, радиоволны, инфракрасное излучение, видимое излучение, ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение, -излучение представляют собой различные виды электромагнитного излучения.

Если мысленно разложить эти виды по возрастанию частоты или убыванию длины волны, то получится широкий непрерывный спектр – шкала электромагнитных излучений (учитель показывает шкалу). К опасным видам излучения относятся: гамма-излучение, рентгеновские лучи и ультрафиолетовое излучение, остальные – безопасны.

Деление электромагнитных излучений по диапазонам условное. Четкой границы между областями нет. Названия областей сложились исторически, они лишь служат удобным средством классификации источников излучений.

(Слайд 13)

Все диапазоны шкалы электромагнитных излучений имеют общие свойства:

физическая природа всех излучений одинакова

все излучения распространяются в вакууме с одинаковой скоростью, равной 3*10 8 м/с

все излучения обнаруживают общие волновые свойства (отражение, преломление, интерференцию, дифракцию, поляризацию)

5. Подведение итогов урока

В заключение урока учащиеся заканчивают работу над таблицей.

(Слайд 14)

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).

Конспект (выучить), заполнить в таблице

последний столбец (действие ЭМИ на человека) и

подготовить сообщение о применении ЭМИ

Содержимое разработки

ГУ ЛНР «ЛОУСОШ № 18»

г. Луганска

Карасёва И.Д.

ОБОБЩЁННЫЙ ПЛАН ИЗУЧЕНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ

1. Название диапазона.

2. Длина волны

3. Частота

4. Кем был открыт

5. Источник

6. Приёмник (индикатор)

7. Применение

8. Действие на человека

ТАБЛИЦА «ШКАЛА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН»

Название излучения

Длина волны

Частота

Кем открыт

Источник

Приёмник

Применение

Действие на человека

Излучения отличаются друг от друга:

• по способу получения;
• по методу регистрации.

Количественные различия в длинах волн приводят к существенным качественным различиям, по-разному поглощаются веществом (коротковолновые излучения – рентгеновское и гамма-излучения) – поглощаются слабо.

Коротковолновое излучение обнаруживает свойства частиц.

Низкочастотные колебания

Длина волны (м)

10 13 - 10 5

Частота (Гц)

3 · 10 -3 - 3 · 10 5

Источник

Реостатный альтернатор, динамомашина,

Вибратор Герца,

Генераторы в электрических сетях (50 Гц)

Машинные генераторы повышенной (промышленной) частоты (200 Гц)

Телефонные сети (5000Гц)

Звуковые генераторы (микрофоны, громкоговорители)

Приемник

Электрические приборы и двигатели

История открытия

Оливер Лодж (1893 г.), Никола Тесла (1983)

Применение

Кино, радиовещание (микрофоны, громкоговорители)

Радиоволны

Длина волны(м)

Частота(Гц)

10 5 - 10 -3

Источник

3 · 10 5 - 3 · 10 11

Колебательный контур

Макроскопические вибраторы

Звёзды, галактики, метагалактики

Приемник

История открытия

Искры в зазоре приемного вибратора (вибратор Герца)

Свечение газоразрядной трубки, когерера

Б. Феддерсен (1862 г.), Г. Герц (1887 г.), А.С. Попов, А.Н. Лебедев

Применение

Сверхдлинные - Радионавигация, радиотелеграфная связь, передача метеосводок

Длинные – Радиотелеграфная и радиотелефонная связь, радиовещание, радионавигация

Средние - Радиотелеграфия и радиотелефонная связь радиовещание, радионавигация

Короткие - радиолюбительская связь

УКВ - космическая радио связь

ДМВ - телевидение, радиолокация, радиорелейная связь, сотовая телефонная связь

СМВ- радиолокация, радиорелейная связь, астронавигация, спутниковое телевидение

ММВ - радиолокация

Инфракрасное излучение

Длина волны(м)

2 · 10 -3 - 7,6∙10 -7

Частота (Гц)

3∙10 11 - 3,85∙10 14

Источник

Любое нагретое тело: свеча, печь, батарея водяного отопления, электрическая лампа накаливания

Человек излучает электромагнитные волны длиной 9 · 10 -6 м

Приемник

Термоэлементы, болометры, фотоэлементы, фоторезисторы, фотопленки

История открытия

У. Гершель (1800 г.), Г. Рубенс и Э. Никольс (1896 г.),

Применение

В криминалистике, фотографирование земных объектов в тумане и темноте, бинокль и прицелы для стрельбы в темноте, прогревание тканей живого организма (в медицине), сушка древесины и окрашенных кузовов автомобилей, сигнализация при охране помещений, инфракрасный телескоп.

Видимое излучение

Длина волны(м)

6,7∙10 -7 - 3,8 ∙10 -7

Частота(Гц)

4∙10 14 - 8 ∙10 14

Источник

Солнце, лампа накаливания, огонь

Приемник

Глаз, фотопластинка, фотоэлементы, термоэлементы

История открытия

М. Меллони

Применение

Зрение

Биологическая жизнь

Ультрафиолетовое излучение

Длина волны(м)

3,8 ∙10 -7 - 3∙10 -9

Частота(Гц)

8 ∙ 10 14 - 3 · 10 16

Источник

Входят в состав солнечного света

Газоразрядные лампы с трубкой из кварца

Излучаются всеми твердыми телами, у которых температура больше 1000 ° С, светящиеся (кроме ртути)

Приемник

Фотоэлементы,

Фотоумножители,

Люминесцентные вещества

История открытия

Иоганн Риттер, Лаймен

Применение

Промышленная электроника и автоматика,

Люминисценнтные лампы,

Текстильное производство

Стерилизация воздуха

Медицина, косметология

Рентгеновское излучение

Длина волны(м)

10 -12 - 10 -8

Частота(Гц)

3∙10 16 - 3 · 10 20

Источник

Электронная рентгеновская трубка (напряжение на аноде – до 100 кВ, катод – накаливаемая нить, излучение – кванты большой энергии)

Солнечная корона

Приемник

Фотопленка,

Свечение некоторых кристаллов

История открытия

В. Рентген, Р. Милликен

Применение

Диагностика и лечение заболеваний (в медицине), Дефектоскопия (контроль внутренних структур, сварных швов)

Гамма - излучение

Длина волны(м)

3,8 · 10 -7 - 3∙10 -9

Частота(Гц)

8∙10 14 - 10 17

Энергия(ЭВ)

9,03 10 3 – 1, 24 10 16 Эв

Источник

Радиоактивные атомные ядра, ядерные реакции, процессы превращения вещества в излучение

Приемник

счетчики

История открытия

Поль Виллар (1900 г.)

Применение

Дефектоскопия

Контроль технологических процессов

Исследование ядерных процессов

Терапия и диагностика в медицине

ОБЩИЕ СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ

физическая природа

всех излучений одинакова

все излучения распространяются

в вакууме с одинаковой скоростью,

равной скорости света

все излучения обнаруживают

общие волновые свойства

поляризация

отражение

преломление

дифракция

интерференция

• 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.

• § 68 (читать)
• заполнить последний столбец таблицы (действие ЭМИ на человека)
• подготовить сообщение о применении ЭМИ

Тема. Шкала электромагнитных волн. Свойства электромагнитных волн разных диапазонов частот. Электромагнитные волны в природе и технике

Цели урока: рассмотреть шкалу электромагнитных волн, дать характеристику волнам разных диапазонов частот; показать роль различных видов излучений в жизни человека, влияние различных видов излучений на человека; систематизировать материал по теме и углубить знания учащихся об электромагнитных волнах; развивать устную речь учащихся, творческие навыки учащихся, логику, память; познавательные способности; формировать интерес учащихся к изучению физики; воспитывать аккуратность, трудолюбие

Тип урока: урок формирования новых знаний

Форма проведения: лекция с презентацией

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, презентация «Шкала электромагнитных волн»

Ход урока

1. Организационный момент

2. Мотивация учебной и познавательной деятельности

Вселенная - это океан электромагнитных излучений. Люди живут в нем, по большей части, не замечая пронизывающих окружающее пространство волн. Греясь у камина или зажигая свечу, человек заставляет работать источник этих волн, не задумываясь об их свойствах. Но знание - сила: открыв природу электромагнитного излучения, человечество в течение XX столетия освоило и поставило себе на службу самые различные его виды.

3. Постановка темы и целей урока

Сегодня мы с вами совершим путешествие по шкале электромагнитных волн, рассмотрим виды электромагнитного излучения разных диапазонов частот. Запишите тему урока: «Шкала электромагнитных волн. Свойства электромагнитных волн разных диапазонов частот. Электромагнитные волны в природе и технике».

Каждое излучение мы будем изучать по следующему обобщенному плану. Обобщенный план для изучения излучения:

1. Название диапазона

2. Частота

3. Длина волны

4. Кем был открыт

5. Источник

6. Индикатор

7. Применение

8. Действие на человека

В ходе изучения темы вы должны заполнить следующую таблицу:

"Шкала электромагнитных излучений"

4. Изложение нового материала

Длина электромагнитных волн бывает самой различной: от значений порядка 1013 м (низкочастотные колебания) до 10-10 м (g- 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.

Принято выделять низкочастотное излучение, радиоизлучение, инфракрасные лучи, видимый свет, ультрафиолетовые лучи, рентгеновские лучи и g -излучение. Самое коротковолновое g -излучение испускает атомные ядра.

Принципиального различия между отдельными излучениями нет. Все они представляют собой электромагнитные волны, порождаемые заряженными частицами. Обнаруживаются электромагнитные волны, в конечном счете, по их действию на заряженные частицы. В вакууме излучение любой длины волны распространяется со скоростью 300 000 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 g-излучению, 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 волны. Но главное различие между длинноволновым и коротковолновым излучениями в том, что коротковолновое излучение обнаруживает свойства частиц.

Рассмотрим каждое излучение.

Низкочастотное излучение возникает в диапазоне частот от 3 · 10-3 до 3 . 105 Гц. Этому излучению соответствует длина волны от 1013 - 105 м. Излучением таких, сравнительно малых частот, можно пренебречь. Источником низкочастотного излучения являются генераторы переменного тока. Применяются при плавке и закалке металлов.

Радиоволны занимают диапазон частот 3·105 - 3·1011 Гц. Им соответствует длина волны 10 5 - 10 -3 м. Источником радиоволн, так же как и низкочастотного излучения является переменный ток. Также источником являются генератор радиочастот, звезды, в том числе Солнце, галактики и метагалактики. Индикаторами являются вибратор Герца, колебательный контур.

Большая частота радиоволн, по сравнению с низкочастотным излучением приводит к заметному излучению радиоволн в пространство. Это позволяет использовать их для передачи информации на различные расстояния. Передаются речь, музыка (радиовещание), телеграфные сигналы (радиосвязь), изображения различных объектов (радиолокация).

Радиоволны используются для изучения структуры вещества и свойств той среды, в которой они распространяются. Исследование радиоизлучения космических объектов - предмет радиоастрономии. В радиометеорологии изучают процессы по характеристикам принимаемых волн.

Инфракрасное излучение занимает диапазон частот 3*1011 - 3,85*1014 Гц. Им соответствует длина волны 2·10 -3 - 7,6 ·10 -7 м.

Инфракрасное излучение было открыто в 1800 году астрономом Уильямом Гершелем. Изучая повышение температуры термометра, нагреваемого видимым светом, Гершель обнаружил наибольшее нагревание термометра вне области видимого света (за красной областью). Невидимое излучение, учитывая его место в спектре, было названо инфракрасным. Источником инфракрасного излучения является излучение молекул и атомов при тепловых и электрических воздействиях. Мощный источник инфракрасного излучения - Солнце, около 50% его излучения лежит в инфракрасной области. На инфракрасное излучение приходится значительная доля (от 70 до 80 %) энергии излучения ламп накаливания с вольфрамовой нитью. Инфракрасное излучение испускает электрическая дуга и различные газоразрядные лампы. Излучения некоторых лазеров лежит в инфракрасной области спектра. Индикаторами инфракрасного излучения являются фото и терморезисторы, специальные фотоэмульсии. Инфракрасное излучение используют для сушки древесины, пищевых продуктов и различных лакокрасочных покрытий (инфракрасный нагрев), для сигнализации при плохой видимости, дает возможность применять оптические приборы, позволяющие видеть в темноте, а также при дистанционном управлении. Инфракрасные лучи используются для наведения на цель снарядов и ракет, для обнаружения замаскированного противника. Эти лучи позволяют определить различие температур отдельных участков поверхности планет, особенности строения молекул вещества (спектральный анализ). Инфракрасная фотография применяется в биологии при изучении болезней растений, в медицине при диагностике кожных и сосудистых заболеваний, в криминалистике при обнаружении подделок. При воздействии на человека вызывает повышение температуры человеческого тела.

Видимое излучение - единственный диапазон электромагнитных волн, воспринимаемым человеческим глазом. Световые волны занимают достаточно узкий диапазон: 380 - 670 нм (n = 3,85 .1014 - 8 . 1014 Гц). Источником видимого излучения являются валентные электроны в атомах и молекулах, изменяющие свое положение в пространстве, а также свободные заряды, движущиеся ускоренно. Эта часть спектра дает человеку максимальную информацию об окружающем мире. По своим физическим свойствам она аналогична другим диапазонам спектра, являясь лишь малой частью спектра электромагнитных волн. Излучение, имеющее разную длину волны (частоты) в диапазоне видимого излучения, оказывает различное физиологическое воздействие на сетчатку человеческого глаза, вызывая психологическое ощущение света. Цвет - не свойство электромагнитной световой волны самой по себе, а проявление электрохимического действия физиологической системы человека: глаз, нервов, мозга. Приблизительно можно назвать семь основных цветов, различаемых человеческим глазом в видимом диапазоне (в порядке возрастания частоты излучения): красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Запоминание последовательности основных цветов спектра облегчает фраза, каждое слово которой начинается с первой буквы названия основного цвета: «Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан». Видимое излучение может влиять па протекание химических реакций в растениях (фотосинтез) и в организмах животных и человека. Видимое излучение испускают отдельные насекомые (светлячки) и некоторые глубоководные рыбы за счет химических реакций в организме. Поглощение растениями углекислого газа в результате процесса фотосинтеза и выделения кислорода способствует поддержанию биологической жизни на Земле. Также видимое излучение применяется при освещении различных объектов.

Свет - источник жизни на Земле и одновременно источник наших представлений об окружающем мире.

Ультрафиолетовое излучение, не видимое глазом электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между видимым и рентгеновским излучением в пределахдлин волн 3,8 ∙10 -7 - 3∙10 -9 м. (n=8*1014 - 3*1016 Гц). Ультрафиолетовое излучение было открыто в 1801 году немецким ученым Иоганном Риттером. Изучая почернение хлористого серебра под действием видимого света, Риттер обнаружил, что серебро чернеет еще более эффективно в области, находящейся за фиолетовым краем спектра, где видимое излучение отсутствует. Невидимое излучение, вызвавшее это почернение, было названо ультрафиолетовым.

Источник ультрафиолетового излучения — валентные электроны атомов и молекул, также ускоренно движущиеся свободные заряды.

Излучение накаленных до температур - 3000 К твердых тел содержит заметную долю ультрафиолетового излучения непрерывного спектра, интенсивность которого растет с увеличением температуры. Более мощный источник ультрафиолетового излучения - любая высокотемпературная плазма. Для различных применений ультрафиолетового излучения используются ртутные, ксеноновые и др. газоразрядные лампы. Естественные источники ультрафиолетового излучения - Солнце, звезды, туманности и другие космические объекты. Однако лишь длинноволновая часть их излучения (l > 290 нм) достигает земной поверхности. Для регистрации ультрафиолетового излучения при

l = 230 нм используются обычные фотоматериалы, в более коротковолновой области к нему чувствительны специальные маложелатиновые фотослои. Применяются фотоэлектрические приемники,использующие способность ультрафиолетового излучения вызывать ионизацию и фотоэффект: фотодиоды,ионизационные камеры, счетчики фотонов, фотоумножители.

В малых дозах ультрафиолетовое излучение оказывает благотворное, оздоровительное влияние на человека, активизируя синтез витамина D в организме, а также вызывая загар. Большая доза ультрафиолетового излучения может вызвать ожог кожи и раковые новообразования (в 80 % излечимые). Кроме того, чрезмерное ультрафиолетовое излучение ослабляет иммунную систему организма, способствуя развитию некоторых заболеваний. Ультрафиолетовое излучение оказывает также бактерицидное действие: под действием этого излучения гибнут болезнетворные бактерии.

Ультрафиолетовое излучение применяется в люминесцентных лампах, в криминалистике (по снимкам обнаруживают подделки документов), в искусствоведении (с помощью ультрафиолетовых лучей можно обнаружить на картинах не видимые глазом следы реставрации). Практически не пропускает ультрафиолетовое излучение оконное стекло, т.к. его поглощает оксид железа, входящий в состав стекла. По этой причине даже в жаркий солнечный день нельзя загореть в комнате при закрытом окне.

Человеческий глаз не видит ультрафиолетовое излучение, т.к. роговая оболочка глаза и глазная линза поглощают ультрафиолет. Ультрафиолетовое излучение видят некоторые животные. Например, голубь ориентируется по Солнцу даже в пасмурную погоду.

Рентгеновское излучение - это электромагнитное ионизирующее излучение, занимающее спектральную область между гамма - и ультрафиолетовым излучением в пределах длин волн от 10-12 - 10-8 м (частот 3*1016 - 3-1020 Гц). Рентгеновское излучение было открыто в 1895 году немецким физиком В. К. Рентгеном. Наиболее распространенным источником рентгеновского излучения является рентгеновская трубка, в которой ускоренные электрическим нолем электроны бомбардируют металлический анод. Рентгеновское излучение может быть получено при бомбардировке мишени ионами высокой энергии. В качестве источников рентгеновского излучения могут служить также некоторые радиоактивные изотопы, синхротроны - накопители электронов. Естественными источниками рентгеновского излучения является Солнце и другие космические объекты

Изображения предметов в рентгеновском излучении получают на специальной рентгеновской фотопленке. Рентгеновское излучение можно регистрировать с помощью ионизационной камеры, сцинтилляционного счетчика, вторично-электронных или каналовых электронных умножителей, микроканальных пластин. Благодаря высокой проникающей способности рентгеновское излучение применяется в рентгеноструктурном анализе (исследовании структуры кристаллической решетки), при изучении структуры молекул, обнаружении дефектов в образцах, в медицине (рентгеновские снимки, флюорография, лечение раковых заболеваний), в дефектоскопии (обнаружение дефектов в отливках, рельсах), в искусствоведении (обнаружение старинной живописи, скрытой под слоем поздней росписи), в астрономии (при изучении рентгеновских источников), криминалистике. Большая доза рентгеновского излучения приводит к ожогам и изменению структуры крови человека. Создание приемников рентгеновского излучения и размещение их на космических станциях позволило обнаружить рентгеновское излучение сотен звезд, а также оболочек сверхновых звезд и целых галактик.

Гамма излучение - коротковолновое электромагнитное излучение, занимающее весь диапазон частот n = 8∙1014- 10 17 Гц, что соответствует длинам волн l = 3,8·10 -7- 3∙10-9 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 гамма-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.

Итак, низкочастотное излучение, радиоволны, инфракрасное излучение, видимое излучение, ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение, g-излучение представляют собой различные виды электромагнитного излучения.

Если мысленно разложить эти виды по возрастанию частоты или убыванию длины волны, то получится широкий непрерывный спектр - шкала электромагнитных излучений (учитель показывает шкалу). К опасным видам излучения относятся: гамма-излучение, рентгеновские лучи и ультрафиолетовое излучение, остальные - безопасны.

Деление электромагнитных излучений по диапазонам условное. Четкой границы между областями нет. Названия областей сложились исторически, они лишь служат удобным средством классификации источников излучений.

Все диапазоны шкалы электромагнитных излучений имеют общие свойства:

1. физическая природа всех излучений одинакова
2. все излучения распространяются в вакууме с одинаковой скоростью, равной 3*108 м/с
3. все излучения обнаруживают общие волновые свойства (отражение, преломление, интерференцию, дифракцию, поляризацию)

5. Подведение итогов урока

В заключение урока учащиеся заканчивают работу над таблицей.

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).

6. Домашнее задание: § 49 (читать), конспект (выучить), заполнить в таблице

последний столбец (действие ЭМИ на человека) и

подготовить сообщение о применении ЭМИ

Конспект урока по физике 11 класс.

Тема урока: Электромагнитные волны и их свойства.

Цель урока : повторить механические волны и их характеристики; понятие электромагнитной волны; их свойства, распространение и применение. Показать роль эксперимента в торжестве теории. Расширить кругозор учащихся.

План урока:

Повторение

Ознакомление с историей открытия электромагнитных волн:

Закон Фарадея (проведение опыта)

Гипотеза Максвелла(проведение опыта)

Графическое и математическое представление электромагнитной волны

1. График электромагнитной волны

   Уравнения электромагнитной волны

   Характеристики электромагнитной волны: скорость распространения, частота, период, амплитуда

Экспериментальное подтверждение существования электромагнитных волн.

1. Закрытый колебательный контур

   Открытый колебательный контур. Опыты Герца

Свойства электромагнитных волн

Актуализация знаний

Рефлексия

Получение домашнего задания

Оборудование:

Компьютер

Интерактивная доска

Проектор

Катушка индуктивности

Гальванометр

1. Программно-аппаратный цифровой измерительный комплекс лабораторного оборудования «Научные развлечения»

   Персональные готовые карточки с графическим представлением электромагнитной волны, основными формулами и домашним заданием (Приложение 1)

   Видеоматериал из электронного приложения к комплекту Физика 11 класс

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ УЧИТЕЛЯ	Информационная карта	ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ УЧЕНИКА
Мотивационный этап –Введение в тему урока
Дорогие ребята! Сегодня мы с вами приступим к изучению последнего раздела в большой теме «Колебания и волны» к электромагнитным волнам. Мы узнаем историю их открытия, познакомимся с учеными, приложившим к этому свои руки. Узнаем как смогли впервые получить электромагнитную волну. Изучим уравнения, график и свойства электромагнитных волн. Для начала, давайте вспомним, что такое волна и какие виды волн вы знаете?		Волна- это колебания, распространяющиеся во времени. Волны бывают механические и электромагнитные.
Механические волны – разнообразны, они распространяются в твердых, жидких, газообразных средах, можем ли мы их засечь с помощью наших органов чувств? Приведите примеры.		Да, в твердых средах – это могут быть землетрясения, колебания струн музыкальных инструментов. В жидкости- волны на море, в газах - это распространения звуков.
С электромагнитными волнами не все так просто. Мы с вами находимся в классе и совершенно не чувствуем и не осознаем какое количество электромагнитных волн пронизывает наше пространство. Может кто-то из вас уже может привести примеры волн, которые здесь присутствуют?		Радиоволны Телевизионные волны Излучения мобильных телефонов и оргтехники
К электромагнитным излучениям относятся и радиоволны и свет от Солнца и рентген и радиация и многое другое. Если бы мы визуализировали бы их, то за таким огромным количеством электромагнитных волн не смогли бы увидеть друг друга. Они служат главным носителем информации в современной жизни и в то же время являются мощным отрицательным фактором, воздействующим на наше здоровье.
Организация деятельности учащихся по созданию определения электромагнитной волны
Сегодня мы с вами пройдем по следам великих ученых физиков, открывших и сгенерировавших электромагнитные волны, узнаем, какими уравнениями они описываются, исследуем их свойства и характеристики. Записываем тему урока «Электромагнитные волны»
Мы с вами знаем, что в 1831г. Английский физик Майкл Фарадей экспериментально открыл явление электромагнитной индукции.В чем оно проявляется? Давайте повторим один из его опытов.Какова формула закона?	Учащимся проводится опыт Фарадея	Изменяющееся во времени магнитное поле приводит к появлению ЭДС индукции и индукционного тока в замкнутом контуре.
Да, в замкнутом контуре появляется индукционный ток, который мы регистрируем с помощью гальванометра
Таким образом, Фарадей опытным путем показал, что между магнетизмом и электричеством существует прямая динамическая связь. При этом, не получивший систематического образования и слабо владевший математическими методами Фарадей не мог подтвердить свои опыты теорией и математическим аппаратом. В этом ему помог другой выдающийся английский физик Джеймс Максвелл (1831-1879)
Максвелл дал несколько иную трактовку закону электромагнитной индукции: « Всякое изменение магнитного поля порождает в окружающем пространстве вихревое электрическое поле, силовые линии которого замкнуты» Итак, даже если проводник не замкнут, изменение магнитного поля вызывает в окружающем пространстве индукционное электрическое поле, которое является вихревым. Каковы свойства вихревого поля?		Свойства вихревого поля: Его линии напряженности замкнуты Не имеет источников
Также нужно добавить, что работа сил поля по перемещению пробного заряда по замкнутому пути равна не нулю, а ЭДС индукции Кроме того Максвелл выдвигает гипотезу о существовании обратного процесса. Как вы думаете, какую?		«Изменяющееся во времени электрическое поле порождает в окружающем пространстве магнитное поле»
А как мы можем получить изменяющееся во времени электрическое поле?		Изменяющимся во времени током
Что представляет из себя ток?		Ток- упорядоченно движущиеся заряженные частицы, в металлах- электроны
Тогда как они должны двигаться, чтобы ток был переменным?		С ускорением
Правильно, именно ускоренные движущиеся заряды вызывают переменное электрическое поле. Теперь попробуем зафиксировать изменение магнитного поля с помощью цифрового датчика, поднося его к проводам с переменным током	Ученик проводит эксперимент по наблюдению изменений магнитного поля	На экране компьютера мы наблюдаем, что при поднесении датчика к источнику переменных токов и его фиксации происходит непрерывное колебание магнитного поля, а значит перпендикулярно ему возникает переменное электрическое поле
Таким образом, возникает непрерывная взаимосвязанная последовательность: изменяющееся электрическое поле порождаем переменное магнитное, которое своим явлением снова порождает изменяющееся электрическое поле и т.д. Однажды начавшийся в некоторой точке процесс изменения электромагнитного поля будет далее непрерывно захватывать все новые и новые области окружающего пространства. Распространяющееся переменное электромагнитное поле и есть электромагнитная волна.
Итак, гипотеза Максвелла была лишь теоретическим предположением, не имеющим экспериментального подтверждения, однако на ее основе ему удалось вывести систему уравнений, описывающую взаимные превращения магнитного и электрического полей и даже определить их некоторые свойства.	Ребятам раздаются персональные карточки с графиком и формулами
Выкладки Максвелла:
Организация деятельности учащихся на определение скорости электромагнитных волн и других характеристик
		ξ-диэлектрическая проницаемость вещества, мы считали емкость конденсатора, 𝛍- магнитная проницаемость вещества – характеризуем магнитные свойства веществ, показывает будет вещество парамагнетиком, диамагнетиком или ферромагнетиком
Давайте рассчитаем скорость электромагнитной волны в вакууме, тогда ξ = 𝛍=1		Ребята рассчитывают скорость , после чего проверяем все на проекторе
Длина, частота, циклическая частота и период колебаний волны вычисляются по знакомым нам из механики и электродинамике формулам, напомните мне их пожалуйста.		Ребята записывают на доске формулы λ=υТ, , , проверяем их правильность на слайде
Максвелл также теоретически вывел формулу энергии электромагнитной волны, причем . W эм ~ 𝛚 4 Значит, чтобы легче зафиксировать волну, необходимо, чтобы она была высокой частоты.
Теория Максвелла вызвала резонанс в физическом обществе, но экспериментально он не успел подтвердить свою теорию, тогда эстафету подхватил германский физик Генрих Герц (1857- 1894). Удивительно, но Герц хотел опровергнуть теорию Максвелла, для этого он придумал простое и гениальное решение по получению электромагнитных волн.
Давайте вспомним, где мы уже наблюдали взаимное превращение электрической и магнитной энергий?		В колебательном контуре.
В закрытом колебательном контуре, из чего он состоит?		Это цепь, состоящая из конденсатора и катушки, в которой происходят взаимные электромагнитные колебания
Все верно, только колебания происходили «внутри» цепи и главной задачей ученых стало генерирование этих колебаний в пространство и, естественно, их регистрация. Мы уже сказали, что энергия волны прямо пропорциональна четвертой степени частоты . W эм ~ν 4 .Значит, чтобы легче зафиксировать волну, необходимо, чтобы она была высокой частоты. Какой формулой определяется частота в колебательном контуре?		Частота колебаний в закрытом контуре
Что мы можем сделать, чтобы увеличить частоту?		Уменьшить емкость и индуктивность, а значит уменьшить количество витков в катушке и увеличить расстояние меду пластинами конденсатора.
Тогда Герц постепенно «распрямил» колебательный контур, превратив его в стержень, названный им "вибратором". Вибратор состоял из двух проводящих сфер диаметром 10-30 см, укрепленных на концах проволочного разрезанного посредине стержня. Концы половин стержня в месте разреза оканчивались небольшими полированными шариками, образуя искровой промежуток в несколько миллиметров. Сферы подсоединялись ко вторичной обмотке катушки Румкорфа, являвшейся источником высокого напряжения.
Индуктор Румкорфа создавал на концах своей вторичной обмотки очень высокое, порядка десятков киловольт, напряжение, заряжающее сферы зарядами противоположных знаков. В определенный момент напряжение между шарами было больше напряжения пробоя и в искровом промежутке вибратора возникалаэлектрическая искра , происходило излучение электромагнитных волн.
Давайте вспомним явление грозы. Молния – это та же искра. Как появляется молния?	Рисунок на доске:	Если между землей и небом возникает большая разность потенциалов, происходит «замыкание» цепи – возникает молния, ток проводится через воздух, несмотря на то, что он диэлектрик, напряжение снимается.
Таким образом, Герцу удалось сгенерировать э-м волну. Но надо еще её зарегистрировать, для этой цели в качестве детектора, или приемника, Герц использовал кольцо (иногда прямоугольник) с разрывом - искровым промежутком, который можно было регулировать. Переменное электромагнитное поле возбуждало в детекторе переменный ток, если частоты вибратора и приемника совпадали, происходил резонанс и в приемнике также возникала искра, которую визуально можно былозафиксировать.
Своими опытами Герц доказал: 1)существование электромагнитных волн; 2)волны хорошо отражаются от проводников; 3)определил скорость волн в воздухе (она примерно равна скорости в вакууме). Проведем опыт по отражению электромагнитных волн	Показывается опыт по отражению электромагнитных волн: телефон ученика убирается в полностью металлический сосуд и друзья пытаются ему дозвониться. Сигнал не проходит	Ребята отвечают на вопрос опыта, почему нет сигнала сотовой связи.
Теперь давайте посмотрим видеофрагмент по свойствам электромагнитных волн и запишем их. Отражение э-м волн: волны хорошо отражаются от металлического листа, причем угол падения равен углу отражения Поглощение волн: э-м волны частично поглощаются при переходе через диэлектрик Преломление волн: э-м волны меняют свое направление при переходе из воздуха в диэлектрик Интерференция волн: сложение волн от когерентных источников (подробнее изучим в оптике) Дифракция волн – отгибание волнами препятствий	Показывается видеофрагмент « Свойства электромагнитных волн»
Сегодня мы с вами узнали историю электромагнитных волн от теории до эксперимента. Итак, ответьте на вопросы: Кто открыл закон о возникновении электрического поля при изменении магнитного? В чем заключалась гипотеза Максвелла о порождении изменяющего магнитного поля? Что такое электромагнитная волна? На каких векторах она построена? Что произойдет с длиной волны, если частоту колебания заряженных частиц увеличить в 2 раза? Какие свойства электромагнитных волн вы запомнили?		Ответы ребят: Фарадей – экспериментально открыл закон ЭДС и Максвелл расширил это понятие в теории Изменяющееся во времени электрическое поле порождает в окружающем пространстве магнитное поле Распространяющееся в пространстве электромагнитное поле Напряженность, магнитная индукция, скорость Уменьшится в 2 раза Отражение, преломление, интерференция, дифракция, поглощение
Рефлексия Электромагнитные волны имеют различное применение в зависимости от своей частоты или длины волны. Они несут человечеству пользу и вред, поэтому к следующему уроку подготовьте сообщения или презентации на следующие темы: Как я использую электромагнитные волны Электромагнитное излучение в космосе Источники электромагнитного излучения у меня дома, их влияние на здоровье Воздействие электромагнитного излучения от сотового телефона на физиологию человека Электромагнитное оружие А также решите к следующему занятию задачи: Частота вещания радиостанции «Маяк» в Московском регионе составляет 67,22Мгц. На какой длине волны работает эта радиостанция. Сила тока в открытом колебательном контуре изменяется по закону i =0.5 cos 4*10 5 π t . Найдите длину излучаемой волны.	Задачи на карточках.
Спасибо за внимание!

Приложение 1