Мед колледж . Физика. Тема 1 "Виды излучений"
учебно-методический материал по физике (11 класс)

ВИДЫ ИЗЛУЧЕНИЙ

Инфракрасное- «тепловое» излучение.

Уильям Гершель  (нем. физик)    1800г

Источник излучения: любые тела, нагретые до определённой температуры.

λ=0,74 - 2000 мкм; 740 – 2000000 нм

Большаю часть излучения ламп накаливания, газоразрядных ламп, около 50% Солнца; инфракрасные излучения испускают некоторые лазеры.

Свойства:

Мало поглощаются воздухом, пылью;

Вызывают нагревание тел.

Применение

ИК (инфракрасные) диоды и фотодиоды повсеместно применяются в пультах дистанционного управления, системах автоматики, охранных системах и т. п.

Приборы ночного видения.

Восстановление старых документов.

Лечение кожных заболеваний и заболевание листьев растений.

В промышленности для сушки лакокрасочных поверхностей.

 Положительным побочным эффектом так же является стерилизация пищевых продуктов.

Проникновения в такие капиллярно-пористые продукты, как зерно, крупа, мука и т. п. оказывает не только термическое, но и биологическое воздействие на продукт, способствует ускорению биохимических превращений в биологических полимерах (крахмал, белок, липиды).

В 1894г. Келлог ввел в терапию электрические лампы накаливания, после чего инфракрасные лучи были с успехом применены при заболеваниях лимфатической системы, суставов, грудной клетки(плевриты), органов брюшной полости(энтериты, рези и т.п.), печени и желчного пузыря.

Инфракрасные сауны в мире давно известны и пользуются заслуженной популярностью. Действие таких саун основано на простом принципе -непосредственного  нагрева тела человека инфракрасным теплом от специальных ИК излучателей.

Для его регистрации пользуются тепловыми (например, болометрами) и фотоэлектрическими приёмниками, а также специальными фотоматериалами.

В сентябре 2000 года в Японии были успешно протестированы и запатентованы ИК длинноволновые карбоновые обогреватели воздуха, для создания которых было использовано углеродистое волокно, помещённое в вакуумные кварцевые трубки. Карбоновые обогреватели - принципиально новый тип обогревателей воздуха, отличающийся экологичностью и высокой эффективностью.

Рентгеновские лучи

 Вильгельм Конрад Рентген 1895

Источники:      Х-лучи возникают при торможении быстрых электронов любым препятствием, в частности металлическими электродами.

Рентген обнаружил, что новое излучение появлялось в том месте, где катодные лучи (потоки быстрых электронов) сталкивались со стеклянной стенкой трубки. В этом месте стекло светилось зеленоватым светом.

Схема электронной рентгеновской трубки. Катод 1 представляет собой вольфрамовую спираль, испускающую электроны за счет термоэлектронной эмиссии. Цилиндр 3 фокусирует поток электронов, которые затем соударяются с металлическим электродом (анодом) 2. При этом рождаются рентгеновские лучи. Напряжение между анодом и катодом достигает нескольких десятков киловольт. В трубке создается глубокий вакуум; давление газа в ней не превышает 10-5 мм рт. ст.

Исследование дифракционной картины позволило определить длину волны рентгеновских лучей. Она оказалась меньше длины волны ультрафиолетового излучения и по порядку величины была равна размерам атома (10-8 см).

λ: 10-14 до 10-8 м, 10-9 до 10-10 м.

Свойства: Высокая химическая и биологическая активность; Ионизирует воздух; Высокая проникающая способность; Свечение газов; Вызывает мутацию организмов. Не отражались от каких-либо веществ и не испытывали преломления. Электромагнитное поле не оказывало никакого влияния на направление их распространения.
Применение

    1. Медицина    для постановки правильного диагноза заболевания, а также для лечения раковых заболеваний. Позволяют медиками диагностировать туберкулёз и другие заболевания лёгких пациента

Рентгеноспектрометр

2.Выявление дефектов в изделиях - метод обнаружения раковин в отливках, трещин в рельсах, проверки качества сварных швов и т. д. Рентгеновская дефектоскопия, основана на изменении поглощения рентгеновских лучей в изделии при наличии в нем полости или инородных включений-называется рентгеновской дефектоскопией.Дефектоскоп

3.В материаловедении, кристаллографии, химии и биохимии рентгеновские лучи используются для выяснения структуры веществ на атомном уровне при помощи дифракционного рассеяния рентгеновского излучения (рентгеноструктурный анализ). Известным примером является определение структуры ДНК.

4.Определяют химический состав вещества. С помощью рентгеноструктурного анализа удается расшифровать строение сложнейших органических соединений, включая белки. В частности, была определена структура молекулы гемоглобина, содержащей десятки тысяч атомов.

5. В аэропортах активно применяются рентгенотелевизионныеинтроскопы, позволяющие просматривать содержимое ручной клади и багажа в целях визуального обнаружения на экране монитора предметов, представляющих опасность.

 6.Весьма обширны применения рентгеновских лучей в научных исследованиях. По дифракционной картине, даваемой рентгеновскими лучами при их прохождении сквозь кристаллы, удается установить порядок расположения атомов в пространстве - структуру кристаллов. Сделать это для неорганических кристаллических веществ оказалось не очень сложно. Эти достижения стали возможными благодаря тому, что длина волны рентгеновских лучей очень мала, - именно поэтому удалось «увидеть» молекулярные структуры. Увидеть, конечно, не в буквальном смысле; речь идет о получении дифракционной картины, с помощью которой после немалой затраты труда на ее расшифровку можно восстановить характер пространственного расположения атомов.

Рентгеновская фотография (рентгенограмма) руки своей жены Берты, сделанная В. К. Рентгеном.

Ультрафиолетовое излучение (УФИ)

Финзен Нильс Рюберг (15.12.1860, Торсхавн – 24.09.1904, Копенгаген), датский физиотерапевт, удостоенный в 1903 Нобелевской премии по физиологии и медицине за работы по изучению действия ультрафиолетового излучения на организм человека.

Финзен показал, что ультрафиолетовый свет обладает лечебным эффектом, в частности при туберкулёзе кожи и нагноении при оспе. Предложил оригинальную конструкцию лампы, позволявшую использовать в медицинских целях электрическую дугу (лампа Финзена).

λ: 380 нм -  10 нм;

ν: от 7,9×1014  — 3×1016 Гц

Источник излучения:

Солнце, ртутные лампы.Ртутно-кварцевые лампы. Люминесцентные Лампы

Свойства:

 Интенсивно поглощается атмосферой и исследуется только вакуумными приборами; Обладает высокой химической и биологической активностью.

Ионизирует воздух; повышает тонус живого организма;  активирует защитные механизмы; повышает уровень  иммунитета, а также увеличивает секрецию ряда гормонов;  образуются  вещества, которые обладают сосудорасширяющим действием, повышают проницаемость кожных сосудов; изменяется углеводный и белковый обмен веществ в организме; изменяет легочную вентиляцию — частоту и ритм дыхания; повышается газообмен; образуется в организме витамин Д, укрепляющий костно-мышечную систему и обладающий антирахитным действием.

Отрицательно действует:   на кожу в больших количествах;  на сетчатку глаза

Применение

Кварцевание в лаборатории инструмента                                  

 Солярий

Ультрафиолетовое излучение UV-B активизирует процесс выработки витамина D-3,нормализующего фосфорокальциевый обмен, который способствует укреплению мышц, придаёт прочность костной ткани и подавляет рост раковых клеток; стимулирует функцию стресс-реализующих систем, повышая умственную и физическую работоспособность и помогая бороться с депрессией.
Для безопасного и эффективного загара в солярии рекомендуется правильно определить свой тип кожи.
Рекомендуется загорать в солярии не больше двух раз в год по 15-20 сеансов. Обычно средний цикл составляет 8-10 последовательных сеансов с интервалом в один день. Продолжительность загара в солярии зависит от типа кожи и технических характеристик солярия (мощность, количество ламп).

Тест «Волновые свойства света»

1. Получая изображение предмета на экране при помощи линзы, можно заметить цветную кромку по контурам изображения. В результате какого явления появляется кромка?

а/дисперсия, б)дифракция, в) интерференция, г) поляризация.

2. Что называется интерференцией света?

а) огибание световыми волнами препятствий, б)наложение когерентных волн, в)получение тени, г) гашение волн.

3. Каково главное условие наблюдения интерференции световых волн?

а) когерентность волн, б)наличие тонкой проволоки, в)экран, г)препятствие для световой волны.

4. Как выглядит картина интерференции белого света?

а) чередование тёмных и светлых полос, б) чередование цветных полос, в)чередование светлых и радужных полос, г) чередование тёмных и радужных полос.

5. При каком условии усиливается явление дифракции?

а) при уменьшении длины волны, б) при увеличении длины волны, в) увеличении размеров препятствий, г) уменьшении расстояния до препятствия.

6.Что такое дифракционная решетка?

а) совокупность большого числа узких и параллельных щелей, б) один из видов поляроидов, в) прибор для микроскопа, г) совокупность большого числа направленных под углом друг к другу узких щелей.

7. Что называется спектром?

а) несколько видов цветных полос, б)свет, полученный при разложении солнечного луча, в) совокупность цветных лучей, г) чередование светлых и тёмных полос.

8. Какова причина разложения белого света на цветные лучи?

а) цветные лучи имеют одинаковые показатели преломления, б) у лучей одинаковая длина волны, в) лучи имеют различные показатели преломления, г) лучи проходят различный путь.

9. Какой из цветных лучей спектра имеет максимальный показатель преломления?

а) красный, б) фиолетовый, в) зелёный, г) все одинаковый.

10. В каком порядке расположены цвета в спектре?

а) к-о-ж-з-г-с-ф, б) о-к-ж-з-г-с-ф-, в) к-о-з-ж-г-с-ф, г) к-о-ж-з-с-г-ф.

11. Могут ли интерферировать световые волны, идущие от двух электрических ламп?

а) да, т.к. источники не когерентны, б) да, т.к. источники когерентны, в)нет, т.к. источники не когерентны, г) нет, т.к. источники когерентны.

12. Почему возникают радужные полосы в тонком слое керосина, плавающем на поверхности воды?

а)  в результате дифракции света, отражённого от границ плёнки, б) в результате поляризации света, отражённого от границ плёнки, в) в результате дисперсии света, отражённого от границ плёнки, г) в результате интерференции света, отражённого от границ плёнки.

13.Почему крылья стрекоз имеют радужную окраску?

а) проявление дисперсии световых волн, б) проявление  дифракции световых волн, в) проявление поляризации световых волн, г) проявление интерференции световых волн.

14. К каким видам волн относятся световые волны?

а) продольным, б) перпендикулярным, в) поперечным, г) круговым.

15. Две световые волны взаимно гасятся. Означает ли это, что световая энергия превращается в другие формы?

а) да, т.к. в область минимума световая энергия не поступает, б) да, т.к. в область минимума световая энергия поступает, в) нет, т.к. в область минимума световая энергия поступает, г) нет, т.к. в область минимума световая энергия не поступает.

16. Каково отличие интерференционных картин, полученных в отражённом и проходящем свете?

а) в картине проходящего света есть дополнительные цвета к цветам отражённой картины, б) в картине проходящего света нет дополнительных цветов, в) отличий нет, г) в проходящем свете нет цветных полос.

17. В чём отличие естественного света от поляризованного?

а) наблюдается упорядочение в направлении колебаний, б) наблюдается беспорядочное направление колебаний, в) свет получен от лампы, г) естественный свет бесконечен.

18. Что такое поляризатор?

а) кристалл, рассеивающий свет, б)кристалл, гасящий свет, в) кристалл, придающий световой волне определённую ориентацию, г) кристалл, пропускающий световые волны.

19. Как изменяется интенсивность света, прошедшего через поляризатор?

а) уменьшается, б) увеличивается, в) равна нулю, г) не изменяется.

20. В каких случаях применяется свойство поляризации света?

а) гашение световых бликов при фотографировании, б) плавное изменение освещённости объекта, в) устройство декораций при театральных постановках, г) изучение небесных тел.