Заполните таблицу Свойства электромагнитных волн
Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь для публикации ответа на этот вопрос.
решение вопроса
Связанных вопросов не найдено
Обучайтесь и развивайтесь всесторонне вместе с нами, делитесь знаниями и накопленным опытом, расширяйте границы знаний и ваших умений.
- Все категории
- экономические 43,679
- гуманитарные 33,657
- юридические 17,917
- школьный раздел 612,713
- разное 16,911
Популярное на сайте:
Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.
Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.
Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.
Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.
- Обратная связь
- Правила сайта
Конспект урока физики «Свойства эл.магн. волн. Шкала электромагнитных волн» (11 класс)
10. Эл.магн волна отличается от механической тем, что она распространяется.
3. Решение задачи (на флипчарте) стр 73 №12.1 (в учебнике)
4. Изучение нового материала
Разделить класс на четыре группы
Задание 1 группы: стр 80 §3.5
1. Перечислите и охарактеризуйте основные свойства эл. магн. волн.
Задание 2 группы: стр 90 §3.8
1. Назовите границы всех диапазонов радиоволн
2. За счет чего распространяется каждый вид радиоволн?
3. Что такое радиолокация?
Задание 3 группы: стр 98 §3.10
1. Перечислите и охарактеризуйте эл. магн. волны разных диапазонов
2. Заполните таблицу
Диапазон длин волн
Влияние на живые организмы
Задание 4 группы: стр 100 §3.11
1. Электромагнитные волны – это вред или польза?
2. Заполните таблицу
Вред
Польза
5. Обобщение
Непрерывный индустриальный прогресс и стремительное развитие науки в современную эпоху ведут к широкому использованию различных домашних электроприборов и электронного оборудования. Это создаёт людям огромные удобства в работе, учёбе и повседневной жизни, и, одновременно, наносит скрытый вред их здоровью.
Наукой доказано, что вся бытовая электроника в процессе применения в разной степени генерирует электромагнитные волны разной частоты. Электромагнитные волны не имеют цвета, запаха, невидимы, неосязаемы, но при этом обладают большой проникающей силой, так, что человек беззащитен перед ними. Они уже стали новым источником загрязнения окружающей среды, исподволь подтачивая человеческий организм, отрицательно воздействуют на здоровье человека, вызывая различные заболевания.
Электронное излучение уже стало новым экологическим бедствием общемирового масштаба.
6. Рефлексия
7. Итог урока
Свойства электромагнитных волн. Исследования показали, что электромагнитные волны отражаются от любых проводящих тел. Переменное электрическое поле падающей электромагнитной волны возбуждает вынужденные колебания свободных зарядов в проводнике, колебания электрических зарядов порождают отраженную волну.
Свойство отражения электромагнитных волн используется на практике для определения местоположения кораблей и самолётов, ракет и космических кораблей.
Устройства, посылающие радиоволны в заданном направлении и принимающие отражённый сигнал, называются радиолокаторами. С помощью радиолокатора расстояние / до самолёта определяют путем измерения интервала времени t между моментами отправления электромагнитной волны и возвращения отражённой волны. Искомое расстояние l равно:
l = с/t, где с — скорость распространения радиоволн.
При переходе электромагнитной волны из одного диэлектрика в другой может изменяться направление её распространения. Это явление называется преломлением волн. Преломление происходит из-за изменения скорости распространения волн при переходе из одного диэлектрика в другой.
У края препятствия электромагнитные волны могут отклоняться от прямолинейного пути распространения. Это явление называется дифракцией волн.
Если на пути электромагнитной волны находится экран с двумя отверстиями, то в различных точках за экраном в результате сложения колебаний от двух источников амплитуда колебаний может иметь различное значение в зависимости от разности расстояний до двух источников. Это явление называется интерференцией волн.
Таблица 1. Классификация радиоволн.
,м
,МГц
Радиотелеграфная связь, передача метеосводки и сигналов точного времени, связь с подводной лодкой.
Радиовещания, радиотелеграфная связь и радиотелефонная связь, радиовещание.
Короткие волны КВ
Радиовещание, радиотелеграфная связь, связь с космическими спутниками, радиолюбительская связь и др.
Ультракороткие волны УКВ
Радиовещание, телевидение, радиолюбительская, космическая и др.
Распространение радиоволн.
Как распространяется радиоволна – вопрос не второстепенный. На практике от решения этого вопроса зависит качество при приеме.
На распространение радиоволн влияют следующие факторы:
a. Физические и геометрические свойства поверхности Земли;
b. Наличие ионосферы, т.е. ионизированного газа на высоте 100 – 300 км;
Искусственные сооружения или объекты (дома, самолеты и т.п.)
Ионизация воздуха вызвана электромагнитным излучением Солнца и потоками заряженных частиц, излучаемых им. Проводящая ионосфера отражает радиоволны 10м. Но способность ионосферы отражать и поглощать радиоволны существенно меняется в зависимости от времени суток и времени года.
Радиоволны. Электромагнитные волны с длиной волны примерно от одного миллиметра до нескольких километров называются радиоволнами. Радиоволны излучаются антеннами радио- и телепередатчиков, радиолокаторов, мобильными телефонами, грозовыми разрядами, звёздами и веществом в межзвёздном пространстве.
Инфракрасное излучение. Электромагнитные волны с длиной волны примерно от 1 мм до 0,8 мкм называются инфракрасным излучением. Любые тела при нагревании вследствие теплового движения заряженных частиц внутри их испускают электромагнитное излучение. При температуре от —263 до -3000 °С основная часть электромагнитного излучения относится к области инфракрасного излучения.
Органы чувств человека воспринимают инфракрасное излучение как тепло, идущее от горячих предметов. Инфракрасное излучение применяется в технике для прогревания и сушки материалов и изделий.
Видимый свет. При температуре от -3000 до -10000 °С, какую имеют поверхности Солнца и звёзд, в составе излучений любых тел имеются электромагнитные волны с длиной волны примерно от 0,8 до 0,4 мкм. Это излучение видит глаз человека, поэтому его называют видимым светом.
Ультрафиолетовое излучение. При температуре вещества выше -10 000 °С значительная часть излучения приходится на ультрафиолетовое излучение. Ультрафиолетовым излучением называются электромагнитные волны с длиной волны от 0,4 до 0,01 мкм. Оно обладает большой биологической активностью. Под действием ультрафиолетового излучения погибают болезнетворные бактерии и вирусы. Это его свойство используется в медицине для обработки инструментов и материалов.
Из-за биологической активности ультрафиолетовое излучение может быть опасным для человека. Поэтому излишнее солнечное облучение кожи вредно для здоровья человека из-за наличия ультрафиолетового излучения в составе солнечного света.
Рентгеновские лучи. Электромагнитные излучения с длиной волны менее 0,01 мкм называютрентгеновским излучением или рентгеновскими лучами. Это излучение возникает при торможении быстрых электронов в веществе или при переходах электронов внутри атомов с одной орбиты на другую. Рентгеновские лучи при прохождении через вещество обладают большой проникающей способностью. Это их свойство используется в медицине для получения снимков костного скелета человека
Гамма-излучение. Электромагнитные излучения с длиной волны менее 0,01 мкм, испускаемые атомными ядрами или элементарными частицами при их превращениях, называют гамма-излучением или гамма-лучами. Рентгеновское и гамма-излучения обладают сильным биологическим действием и при больших дозах могут принести серьёзный вред живому организму. Их угнетающее действие на живые клетки используется в медицине для подавления развития злокачественных опухолей.
Инфракрасное излучение (тепловое) Излучается атомами или молекулами вещества. Инфракрасное излучение дают все тела при любой температуре. Свойства: проходит через некоторые непрозрачные тела, а также сквозь дождь, дымку, снег, туман; производит химическое действие (фотопластинки); поглощаясь веществом, нагревает его; невидимо; способно к явлениям интерференции и дифракции;
регистрируется тепловыми методами. Применение: Прибор ночного видения, криминалистика, физиотерапия, II промышленности для сушки изделий, древесины, фруктов.
Видимое излучение Часть электромагнитного излучения, воспринимаемая глазом. Свойства: отражение, преломление, воздействует на глаз, способно к явлению дисперсии, интерференции, дифракции.
Ультрафиолетовое излучение Источники: газоразрядные лампы с кварцевыми трубками. Излучается всеми твердыми телами, у которых температура > 1000°С, а также светящимися парами ртути.
Свойства: Высокая химическая активность, невидимо, большая проникающая способность, убивает микроорганизмы, в небольших дозах благоприятно влияет на организм человека (загар), но в больших дозах оказывает отрицательное воздействие, изменяет развитие клеток, обмен веществ.
Применение: в медицине, в промышленности.
Рентгеновские лучи Излучаются при больших ускорениях электронов.
В 1895 г. немецкий физик Вильгельм Рентген открыл излучение, обладающее большой энергией и проникающей способностью, известное сегодня как рентгеновские лучи, которые возникают, когда катодные лучи (электроны), испускаемые отрицательным электродом (катодом) электронно-вакуумной лампы, ударяют в другую часть лампы во время высоковольтного разряда
(свойства: интерференция, дифракция рентгеновских лучей на кристаллической решетке, большая проникающая способность. Облучение в больших количествах вызывает лучевую болезнь.
Применение: в медицине с целью диагностики заболеваний внутренних органов; в промышленности для контроля внутренней структуры различных изделий.
Гамма-излучение Источники: атомное ядро(ядерные реакции)
Свойства: имеют огромную проникающую способность, оказывают сильное биологическое воздействие.
Предполагаемые ответы по выделению минусов — Отрицательные моменты:
• Генная мутация , за счёт которой возрастает вероятность возникновения онкологических заболеваний.
• Нарушения нормальной электрофизиологии человеческого организма, что вызывает головные боли, бессонницу, тахикардию.
• Повреждения глаз, вызывающие различные офтальмологические заболевани я, в тяжёлых случаях – вплоть до полной потери зрения.
• Видоизменение сигналов, подаваемых гормонами околощитовидных желёз на мембранах клеток, торможение роста костного материала у детей.
• Нарушение трансмембранного потока ионов кальция , что препятствует нормальному развитию организма у детей и подростков.
• Накопительный эффект , который возникает при многократном вредоносном воздействии излучения, в конечном счёте приводит к необратимым негативным изменениям.
Предполагаемые ответы по выделению плюсов — Положительные моменты:
· Сотовая связь, беспроводный интернет,
· Радио, телевидение, пульты управления,
· Инфракрасные приборы ночного видения,
· Ультрафиолетовые детекторы фальшивых купюр,
· Рентгеновские аппараты в медицине,
· Гамма-телескопы на космических обсерваториях,
· Термическая обработка, сушка, нагрев,
Электромагнитные волны. Шкала электромагнитных излучений
1. Длина ЭМВ может
быть
самой
различной.
Запомните:
2. По ШКАЛЕ все ЭМВ распределили по
уменьшению длины волны и увеличению
частоты .
3. Видимый свет составляет ничтожную часть
шкалы.
4. Выделяют 7 видов излучений.
5. Все излучения — это ЭМВ, порождаемые
ускоренным движением заряженных частиц.
6. В вакууме излучение любой длины волны
распространяется со скоростью 300 000 км/с!
7. Излучения отличаются способом получения и
применением
8. Излучения сильно отличаются по поглощению
веществом. Оно слабое у гамма-лучей, поэтом
они разрущают живые клетки!
3. Заполните таблицу (см. данные ниже)
Название
Длина волны
λ от..до
Низкочастотное
Радиоволны
Инфракрасное
Видимое
Ультрафиолетовое
Рентгеновское
Гамма-лучи
Частота
ν от..до
Применение
(по картинкам
следующих слайдов)
4.
5. Низкочастотное излучение ( >104м
Низкочастотное излучение
( >104м • Источник – токи низкой частоты,
генераторы.
• Свойства – проявление свойств волн.
• Применение – изготовление постоянных
магнитов
6. Радиоволны ( =104-10-4м =104-1013 Гц,)
Радиоволны ( =104-10-4м =104-1013 Гц,)
• Источник – колебательный контур.
• Свойства – хорошо распространяются в
воздухе, отражаются от ионосферы.
• Применение – радиосвязь, телевидение,
радиолокация, радиоастрономия,
радиометеорология.
7. Инфракрасное излучение ( =10-4 — 8∙10-7 м =1013 — 4∙1014 Гц,)
Инфракрасное излучение
( =10-4 — 8∙10-7 м =1013 — 4∙1014 Гц,)
• Ик – Солнце, космос, нагревательные
приборы.
• Свойства – тепловые, хорошо
поглощаются телами.
• Применение – плавка, сварка, сушка,
приборы ночного видения
8. Видимое излучение ( =8∙10-7 -4∙10-7м, =4∙1014- 8∙1014 Гц,
Видимое излучение
( =8∙10-7 -4∙10-7м, =4∙1014- 8∙1014 Гц,
• Источник – Солнце, лампы, лазеры.
• Свойства – отражение, преломление,
интерференция, дифракция, дисперсия.
• Применение – освещение, голография,
фотоэффект, фотосинтез и т.д.
9. Ультрафиолетовое излучение ( =4∙10-7м -10-8 ,= 8∙1014- 1016 Гц,)
Ультрафиолетовое излучение
( =4∙10-7м -10-8 , = 8∙1014- 1016 Гц,)
• Источник – Солнце, космос, лазеры,
кварцевые лампы.
• Свойства – небольшая проникающая
способность, бактерицидное действие,
поглощаются озоном.
• Применение – загар, медицина –
Кварцевание, витамин D,…солярий
• лазеры.
10. Рентгеновское излучение ( от 10-8 до 10 -11м, =10 16до 1019Гц)
Рентгеновское излучение
( от 10-8 до 10 -11м, =10 16до 1019Гц)
• Источник – Солнце, рентгеновская трубка.
• Свойства – большая проникающая
способность, ионизируют газы, дифракция
на атомах кристаллов.
• Применение – медицина – установление
точного диагноза, рентгенография,
дефектоскопия.
11. Гамма-излучение
• Источник – Солнце, космос,
радиоактивные вещества.
• Свойства –ионизируют атомы,
молекулы, разрушают живые клетки,
не взаимодействует ни с какими
полями.
• Применение – медицина, военное дело,
лазеры.
12.
Защитой от гаммаизлучения может
служить слой вещества,
содержащего тяжёлые
ядра (свинца, вольфрама,
обеднённого урана и пр.)
13.
ПримеА7.
Определите
вид
излучения
по
длине
волны
и
частоте:
ЗНАЧЕНИЕ
СИ ВИД
нение
1. λ= 200000 мм
2.
3.
4.
5.
λ= 40 000 нм
λ= 300 пкм
λ= 0,002 нм
λ= 100 км
6.
7.
8.
9.
10.
ν= 600 ТГц
ν= 400000 ГГц
ν= 0,4 кГц
ν= 1000 МГц
ν= 1000 TГц
§ 19. Электромагнитное поле и электромагнитные волны
Читали ли вы в детстве сказки? Вспомните: «катится золотое яблочко по серебряному блюдечку», и герой сказки видит «горы высокие, моря глубокие» и многое другое, что происходит за «семью морями и семью горами». Что вам напоминает это сказочное устройство? Наверное, в том числе и мобильный Интернет. О том, какие открытия в физике позволили изобрести такую «сказочную» вещь, пойдет речь в этом параграфе.
1. Узнаём об электромагнитном поле
Напомним: существуют два вида материи — вещество и поле. Оба существуют реально, а не представляют собой некую «модель», предназначенную для объяснения тех или иных физических явлений.
В прошлом учебном году вы узнали об электрическом поле, в этом году — о магнитном поле. Вы также выяснили, что изменяющееся магнитное поле не только действует на движущиеся заряженные частицы и намагниченные тела, но и создает электрическое поле. К такому выводу пришел в свое время Майкл Фарадей.
Руководствуясь принципом симметрии, Джеймс Максвелл (рис. 19.1) выдвинул подтвержденную со временем гипотезу о том, что не только изменяющееся магнитное поле создает электрическое поле, а и изменяющееся электрическое поле создает магнитное. Согласно этой гипотезе электрические и магнитные поля всегда существуют вместе и нет смысла рассматривать их как отдельные объекты. То есть существует единое электромагнитное поле, а электрическое и магнитное поля — это две составляющие (две формы проявления) электромагнитного поля.
Рис. 19.1. Джеймс Клерк Максвелл (1831-1879) — английский физик и математик, творец классической электродинамики, один из основателей статистической физики
Электромагнитное поле — вид материи, с помощью которого осуществляется взаимодействие между заряженными телами и частицами и намагниченными телами.
Кто-то может не согласиться с выводом Максвелла, вспомнив, что, например, вблизи неподвижного заряженного тела существует только электрическое поле, а вблизи неподвижного постоянного магнита — только магнитное поле. Но ведь движение и покой зависят от выбора системы отсчета!
Представьте: держа в руках заряженный шарик, вы идете к своему товарищу. Если бы человек мог «видеть» электромагнитное поле, в данном случае вы «видели» бы только одну его составляющую — электрическое поле, так как относительно вас заряд неподвижен. В то же время ваш товарищ «видел» бы и электрическое поле, и магнитное, потому что относительно него заряд движется и электрическое поле изменяется (см. рис. 19.2).
Рис. 19.2. В системе отсчета, связанной с мальчиком, обнаруживается только электрическая составляющая электромагнитного поля. В системе отсчета, связанной с девочкой, обнаруживаются обе составляющие — и электрическая, и магнитная
• Если ваш товарищ возьмет магнит и будет удаляться от вас (см. рис. 19.3), кто «обнаружит» только магнитное поле, а кто — и магнитное, и электрическое?
Рис. 19.3. К вопросу в § 19
Таким образом, утверждение, что в данной точке существует только электрическое (или только магнитное) поле, не имеет смысла, ведь не указана система отсчета. Вместе с тем мы никогда не найдем систему отсчета, относительно которой «исчезли» бы обе составляющие электромагнитного поля, ведь электромагнитное поле материально.
2. Создаем электромагнитные волны
Проанализировав все известные законы электродинамики, Дж. Максвелл исключительно математически получил фантастический на то время вывод: в природе должны существовать электромагнитные волны.
Электромагнитная волна — это распространение в пространстве переменного электромагнитного поля.
Попробуем представить, как образуется и распространяется электромагнитная волна. Возьмем проводник, в котором течет переменный ток (рис. 19.4). Как известно, вблизи любого проводника с током существует магнитное поле. Магнитное поле, созданное переменным током, тоже является переменным. Согласно теории Максвелла переменное магнитное поле должно создать электрическое поле, которое тоже будет переменным. Переменное электрическое поле создаст переменное магнитное поле и т. д. Таким образом получим распространение колебаний электромагнитного поля — электромагнитную волну (рис. 19.5). Частота этой волны равна частоте, с которой изменяется сила тока в проводнике, а проводник с переменным током является источником электромагнитной волны.
Рис. 19.4. Переменный ток — это ток, сила которого периодически изменяется: со временем значение силы тока то увеличивается, то уменьшается; изменяется и направление тока
Рис. 19.5. Схематическое изображение механизма распространения электромагнитной волны
Электромагнитная волна, как и механическая (вспомните распространение волны от брошенного в воду камешка), может оторваться от своего источника и начать самостоятельно распространяться в пространстве. Интересно, что некоторые электромагнитные волны «путешествуют» во Вселенной почти с начала ее существования!
По теории Максвелла, источником электромагнитной волны может быть любая заряженная частица, движущаяся с ускорением (то есть частица, которая все время изменяет скорость своего движения или по значению, или по направлению, или одновременно и по значению, и по направлению). Если же частица неподвижна или движется с неизменной скоростью, вблизи этой частицы существует электромагнитное поле, однако электромагнитную волну она не излучает.
Излучением электромагнитных волн сопровождаются и некоторые процессы, происходящие внутри молекул, атомов, ядер атомов (теория таких процессов — квантовая теория — была создана в XX в.).
3. Характеризуем электромагнитную волну
Электромагнитная волна, как и механическая, характеризуется частотой (ν), длиной (λ) и скоростью распространения (v). Так же, как в случае с механическими волнами, данные величины связаны формулой волны:
В отличие от механических волн, для распространения электромагнитных волн среда не нужна. Наоборот, лучше и быстрее всего электромагнитные волны распространяются в вакууме. Дж. Максвелл теоретически вычислил скорость распространения электромагнитной волны в вакууме и с удивлением обнаружил, что полученное значение совпадает со значением скорости света в вакууме (к тому времени оно уже было измерено экспериментально):
ν = с = 3 • 10 8 м/с
Дж. Максвелл выдвинул правильное и смелое на то время предположение: свет является разновидностью электромагнитных волн (рис. 19.6). Ученый не только установил природу света, но и предугадал существование и свойства разных видов электромагнитных волн.
Рис. 19.6. Свет — это электромагнитные волны. Частота этих волн изменяется примерно от 4 • 10 14 Гц (красный цвет) до 7,5 • 10 14 Гц (фиолетовый цвет)
В вакууме — и только в нем — все электромагнитные волны распространяются с одинаковой скоростью (с), поэтому для вакуума длина и частота электромагнитной волны связаны формулой:
При переходе из одной среды в другую скорость распространения электромагнитной волны изменяется, изменяется и длина волны, а вот частота остается неизменной. В воздухе скорость распространения электромагнитных волн почти такая же, как в вакууме.
Рис. 19.7. Генрих Рудольф Герц (1857-1894) — немецкий физик, один из основателей электродинамики
Теория электромагнитного поля Максвелла была подтверждена экспериментально через 15 лет после создания: Генрих Герц (рис. 19.7) продемонстрировал излучение и прием электромагнитных волн. Получив электромагнитные волны, Г. Герц изучил их свойства. Он, в частности, установил, что электромагнитные волны:
- отражаются от проводящих предметов (угол отражения равен углу падения);
- преломляются на границе с диэлектриком;
- частично поглощаются веществом и частично рассеиваются им.
Все эти явления обусловлены действием электромагнитного поля на заряженные частицы в веществе. Так, если электромагнитная волна падает на поверхность металла, то на свободные электроны действует переменное электрическое поле (электрическая составляющая электромагнитной волны). В результате в поверхностном слое металла возникают переменные электрические токи, которые и излучают отраженную электромагнитную волну.
Подводим итоги
Взаимодействие заряженных тел и частиц осуществляется при помощи электромагнитного поля. Электромагнитное поле имеет две составляющие (две формы проявления) — электрическую (электрическое поле) и магнитную (магнитное поле): изменяющееся магнитное поле создает электрическое поле, а изменяющееся электрическое поле создает магнитное поле.
Распространение в пространстве переменного электромагнитного поля называют электромагнитной волной. Скорость распространения волны, ее длина и частота связаны формулой волны: ν = λν. Лучше и быстрее всего электромагнитные волны распространяются в вакууме. Скорость распространения электромагнитных волн в вакууме одинакова для любых электромагнитных волн и равна скорости света: с = 3 • 10 8 м/с. Свет тоже является электромагнитной волной. Для вакуума формула волны имеет вид: c = λν.
Контрольные вопросы
1. В чем заключается гипотеза Дж. Максвелла? 2. Дайте определение электромагнитного поля, назовите его составляющие. 3. Приведите примеры подтверждающие относительность электрического и магнитного полей. 4. Как образуется электромагнитная волна? Какие объекты могут ее излучать? 5. Какие физические величины характеризуют электромагнитную волну? Как они связаны? 6. Какие свойства электромагнитных волн установил Г. Герц?
Упражнение № 19
1. Выберите правильные ответы из предложенных.
Электромагнит подъемного крана работает от постоянного тока. Определите:
- 1) когда электромагнит создает для оператора крана и электрическое, и магнитное поля;
- 2) когда электромагнит излучает электромагнитные волны.
а) в момент замыкания цепи; б) в момент размыкания цепи; в) когда электромагнит, двигаясь равномерно, переносит груз; г) когда неподвижный электромагнит держит груз.
2. Дополните таблицу, считая, что волны распространяются в воздухе.
Источник волны
Длина
Частота
Скорость