Az elektromágneses sugárzás gamma-sugárzás skálája. Az óra témájának és célkitűzéseinek meghatározása

Az óra célja: biztosítsa az óra során az elektromágneses hullámok alapvető törvényeinek és tulajdonságainak megismétlését;

Nevelési: A téma anyagának rendszerezése, ismeretek korrekciója, valamelyest elmélyítése;

Fejlődési: A tanulók szóbeli beszédének, a tanulók kreatív képességeinek, logikájának, memóriájának fejlesztése; kognitív képességek;

Nevelési: Fokozza a tanulók érdeklődését a fizika iránt. pontosságot és készségeket fejleszteni az idő ésszerű felhasználásában;

Az óra típusa: ismétlés és ismeretek javításának órája;

Felszerelés: számítógép, projektor, prezentáció „Scale of elektromágneses sugárzás”, lemez „Fizika. Szemléltetőeszközök könyvtára."

Az órák alatt:

1. Új anyag magyarázata.

1. Tudjuk, hogy az elektromágneses hullámok hossza nagyon eltérő lehet: 1013 m nagyságrendű értéktől (alacsony frekvenciájú rezgések) 10-10 m-ig (g-sugarak). A fény az elektromágneses hullámok széles spektrumának egy kis részét teszi ki. A spektrum ezen kis részének vizsgálata során azonban más, szokatlan tulajdonságokkal rendelkező sugárzásokat fedeztek fel.
2. Szokás kiemelni alacsony frekvenciájú sugárzás, rádiósugárzás, infravörös sugárzás, látható fény, ultraibolya sugarak, röntgensugarak ésg-sugárzás. Mindezekkel a sugárzásokkal, kivéve g-sugárzás, már ismerős. A legrövidebb hullámhossz g-sugárzást az atommagok bocsátanak ki.
3. Nincs alapvető különbség az egyes sugárzások között. Mindegyik elektromágneses hullám, amelyet töltött részecskék generálnak. Az elektromágneses hullámokat végső soron a töltött részecskékre gyakorolt ​​hatásuk alapján észlelik . Vákuumban bármilyen hullámhosszú sugárzás 300 000 km/s sebességgel halad. A sugárzási skála egyes régiói közötti határvonalak nagyon önkényesek.
4. Különböző hullámhosszú sugárzások abban különböznek egymástól, ahogy vannak fogadása(antennasugárzás, hősugárzás, gyors elektronok fékezése közbeni sugárzás stb.) és regisztrációs módszerek.
5. Az összes felsorolt ​​elektromágneses sugárzást űrobjektumok is generálják, és sikeresen tanulmányozzák őket rakéták, mesterséges földi műholdak és űrhajók segítségével. Ez elsősorban a röntgen- és g- a légkör által erősen elnyelt sugárzás.
6. A hullámhossz csökkenésével a hullámhosszok mennyiségi különbségei jelentős minőségi különbségekhez vezetnek.
7. A különböző hullámhosszú sugárzások anyagi elnyelésükben nagyon eltérnek egymástól. Rövidhullámú sugárzás (röntgen és különösen g-sugarak) gyengén szívódnak fel. Az optikai hullámok számára átlátszatlan anyagok átlátszóak ezeknek a sugárzásoknak. Az elektromágneses hullámok visszaverődési együtthatója a hullámhossztól is függ. De a fő különbség a hosszúhullámú és a rövidhullámú sugárzás között az a rövidhullámú sugárzás felfedi a részecskék tulajdonságait.

Foglaljuk össze a hullámokkal kapcsolatos ismereteinket, és írjunk le mindent táblázatok formájában.

1. Alacsony frekvenciájú rezgések

	Alacsony frekvenciájú rezgések
Hullámhossz (m)	10 13 - 10 5
Frekvencia Hz)	3 10 -3 - 3 10 3
Energia (EV)	1 – 1,24 ·10 -10
Forrás	Reosztatikus generátor, dinamó, Hertz vibrátor, Generátorok elektromos hálózatokban (50 Hz) Nagy (ipari) frekvenciájú (200 Hz) gépgenerátorok Telefonhálózatok (5000 Hz) Hanggenerátorok (mikrofonok, hangszórók)
Vevő	Elektromos berendezések és motorok
A felfedezés története	Lodge (1893), Tesla (1983)
Alkalmazás	Mozi, rádióadás (mikrofonok, hangszórók)

2. Rádióhullámok

	Rádióhullámok
Hullámhossz (m)	10 5 - 10 -3
Frekvencia Hz)	3 · 10 3 - 3 · 10 11
Energia (EV)	1,24 10-10 - 1,24 10 -2
Forrás	Oszcillációs áramkör Makroszkópos vibrátorok
Vevő	Szikrák a vevővibrátor-résben Gázkisülési cső izzása, koherens
A felfedezés története	Feddersen (1862), Hertz (1887), Popov, Lebegyev, Rigi
Alkalmazás	Extra hosszú- Rádiónavigáció, rádiótávíró kommunikáció, időjárás-jelentés továbbítása Hosszú– Rádiótávíró és rádiótelefon kommunikáció, rádióműsorszórás, rádiónavigáció Átlagos- Rádiótávíró és rádiótelefon kommunikáció, rádióműsorszórás, rádiónavigáció Rövid- rádióamatőr kommunikáció VHF- űr rádiókommunikáció DMV- televízió, radar, rádiórelé kommunikáció, mobiltelefonos kommunikáció SMV- radar, rádiórelé kommunikáció, égi navigáció, műholdas televízió MMV- radar

	Infravörös sugárzás
Hullámhossz (m)	2 10 -3 - 7,6 10 -7
Frekvencia Hz)	3 ·10 11 - 3 ·10 14
Energia (EV)	1,24 10 -2 – 1,65
Forrás	Bármilyen fűthető test: gyertya, tűzhely, radiátor, elektromos izzólámpa Egy személy 9 10 -6 m hosszúságú elektromágneses hullámokat bocsát ki
Vevő	Hőelemek, bolométerek, fotocellák, fotoellenállások, fotófilmek
A felfedezés története	Rubens és Nichols (1896),
Alkalmazás	A törvényszéki tudományban földi tárgyak fényképezése ködben és sötétben, távcső és irányzék a sötétben fényképezéshez, élő szervezet szöveteinek felmelegítése (az orvostudományban), fa és festett karosszéria szárítása, helyiségek védelmére szolgáló riasztórendszerek, infratávcső,

4. Látható sugárzás

5. Ultraibolya sugárzás

	Ultraibolya sugárzás
Hullámhossz (m)	3,8 10 -7 - 3 ·10 -9
Frekvencia Hz)	8 ·10 14 - 10 17
Energia (EV)	3,3 – 247,5 EV
Forrás	Napfényt tartalmaz Kvarccsöves gázkisüléses lámpák Minden 1000 °C-nál magasabb hőmérsékletű szilárd anyag kibocsátja, világító (kivéve a higanyt)
Vevő	Fotocellák, Fénysokszorozók, Lumineszcens anyagok
A felfedezés története	Johann Ritter, Laikus
Alkalmazás	Ipari elektronika és automatizálás, Fénycsövek, Textilgyártás Levegős sterilizálás

6. Röntgensugárzás

	Röntgensugárzás
Hullámhossz (m)	10 -9 - 3 10 -12
Frekvencia Hz)	3 · 10 17 - 3 · 10 20
Energia (EV)	247,5 – 1,24 105 EV
Forrás	Elektron röntgencső (feszültség az anódon - 100 kV-ig, nyomás a hengerben - 10 -3 - 10 -5 n/m 2, katód - forró izzószál. Anód anyaga W, Mo, Cu, Bi, Co, Tl stb. Η = 1-3%, sugárzás – nagy energiájú kvantumok) Napkorona
Vevő	Filmtekercs, Néhány kristály ragyogása
A felfedezés története	V. Roentgen, Milliken
Alkalmazás	Betegségek diagnosztikája és kezelése (gyógyászatban), Hibafelismerés (belső szerkezetek, hegesztések ellenőrzése)

7. Gamma sugárzás

Következtetés
Az elektromágneses hullámok teljes skálája bizonyítja, hogy minden sugárzásnak kvantum- és hullámtulajdonságai is vannak. A kvantum- és hullámtulajdonságok ebben az esetben nem zárják ki, hanem kiegészítik egymást. A hullámtulajdonságok tisztábban jelennek meg alacsony frekvenciákon, és kevésbé tisztán magas frekvenciákon. Ezzel szemben a kvantumtulajdonságok tisztábban jelennek meg magas frekvenciákon, és kevésbé tisztán alacsony frekvenciákon. Minél rövidebb a hullámhossz, annál világosabbak a kvantumtulajdonságok, és minél hosszabb a hullámhossz, annál világosabbak a hullámtulajdonságok. Mindez a dialektika törvényének (a mennyiségi változások minőségivé való átmenetének) megerősítéseként szolgál.

Irodalom:

1. "Fizika-11" Myakishev
2. Lemez „Cyril és Metód fizikaórái. 11. osztály "())) "Cyril és Metód, 2006)
3. Lemez „Fizika. Szemléltetőeszközök könyvtára. 7-11. osztály"((1C: "Bustard" és "Formosa" 2004)
4. Internetes források

Téma: „A sugárzás fajtái. Fényforrások. Az elektromágneses hullámok skálája".

Cél: általános tulajdonságok és különbségek megállapítása az „Elektromágneses sugárzás” témában; hasonlítsa össze a különböző típusú sugárzásokat.

Felszerelés: „Elektromágneses hullámskála” előadás.

Az órák alatt.

I. Szervezési mozzanat.

II. Az ismeretek frissítése.

Frontális beszélgetés.

Milyen hullám a fény? Mi a koherencia? Milyen hullámokat nevezünk koherensnek? Mit nevezünk hulláminterferenciának, és milyen körülmények között fordul elő ez a jelenség? Hogy hívják az ütéskülönbséget? Optikai út különbség? Hogyan vannak felírva az interferenciamaximumok és -minimumok kialakulásának feltételei? Az interferencia alkalmazása a technológiában. Mi a fény diffrakciója? Állítsa be a Huygens-elvet; Huygens-Fresnel elv. Nevezze meg a diffrakciós mintákat a különböző akadályokról! Mi az a diffrakciós rács? Hol használnak diffrakciós rácsot? Mi a fény polarizációja? Mire használhatók a polaroidok?

III. Új anyagok tanulása.

Az Univerzum az elektromágneses sugárzás óceánja. Az emberek nagyrészt úgy élnek benne, hogy nem veszik észre a környező teret átható hullámokat. A kandalló melletti melegedés vagy gyertyagyújtás közben az ember működésbe hozza a hullámok forrását, anélkül, hogy a tulajdonságaikra gondolna. De a tudás hatalom: miután az emberiség felfedezte az elektromágneses sugárzás természetét, a 20. század folyamán elsajátította és szolgálatába állította annak legkülönfélébb típusait.

Tudjuk, hogy az elektromágneses hullámhosszak nagyon eltérőek. A fény az elektromágneses hullámok széles spektrumának egy kis részét alkotja. A spektrum ezen kis részének tanulmányozása során más, szokatlan tulajdonságokkal rendelkező sugárzásokat fedeztek fel. Szokásos megkülönböztetni az alacsony frekvenciájú sugárzást, a rádiósugárzást, az infravörös sugarakat, a látható fényt, az ultraibolya sugarakat, a röntgensugarakat és a g-sugárzást.

Több mint száz évig, tulajdonképpen a 19. század elejétől folytatódott az újabb és újabb hullámok felfedezése. A hullámok egységét Maxwell elmélete bizonyította. Előtte sok hullámot különböző természetű jelenségnek tekintettek. Tekintsük az elektromágneses hullámok skáláját, amely frekvencia, de a sugárzás módszere szerint is tartományokra van felosztva. Az elektromágneses hullámok egyes tartományai között nincsenek szigorú határok. A tartományok határain a hullám típusát a kibocsátásának módja határozza meg, azaz az azonos frekvenciájú elektromágneses hullám egyik vagy másik esetben más típusú hullámba sorolható. Például a 100 mikron hullámhosszú sugárzás rádióhullámok vagy infravörös hullámok közé sorolható. A kivétel a látható fény.

A sugárzás fajtái.

sugárzás típusa	hullámhossz, frekvencia	források	tulajdonságait	Alkalmazás	terjedési sebesség vákuumban
Alacsony frekvenciaju	0 és 2104 Hz között 1,5 104-től ∞ m-ig.	váltakozó áramú generátorok.	Reflexió, elnyelés, fénytörés.	Fémek olvasztására és keményítésére használják.
Rádióhullámok		váltakozó áram. rádiófrekvenciás generátor, csillagok, köztük a Nap, galaxisok és metagalaxisok.	interferencia, diffrakció.	Információ továbbítására különböző távolságokra. Beszédet, zenét (műsorszórás), távírójeleket (rádiókommunikáció) és különféle tárgyak képét (radiolokáció) továbbítják.
Infravörös	3*1011-3,85*1014 Hz. 780 nm - 1 mm.	Molekulák és atomok kisugárzása termikus és elektromos hatások hatására. Erőteljes infravörös sugárzás forrása - a Nap	Reflexió, elnyelés, fénytörés, interferencia, diffrakció.
	3,85 1014-7,89 1014 Hz	Az atomokban és molekulákban lévő vegyértékelektronok változtatják helyüket a térben, valamint a gyorsított sebességgel mozgó szabad töltések.	Reflexió, elnyelés, fénytörés, interferencia, diffrakció.	A fotoszintézis folyamata és az oxigén felszabadulása következtében a növények szén-dioxid-felvétele segít fenntartani a biológiai életet a Földön. A látható sugárzást különféle tárgyak megvilágításakor is alkalmazzák.
Ultraibolya	0,2 µm-től 0,38 µm-ig 8*1014-3*1016 Hz	atomok és molekulák vegyértékelektronjai is felgyorsították a mozgó szabad töltéseket. Kvarccsöves gázkisüléses lámpák (kvarclámpák, szilárd anyagok T>1000°C-kal, valamint világító higanygőz). Magas hőmérsékletű plazma.	Nagy kémiai aktivitású (ezüst-klorid lebomlása, cink-szulfid kristályok izzása), láthatatlan, nagy áthatolóképességű, elpusztítja a mikroorganizmusokat, kis dózisban jótékony hatással van az emberi szervezetre (barnulás), de nagy dózisban negatív biológiai hatást fejt ki: változások a sejtfejlődésben és az anyagcsere anyagokban, hatások a szemre.	Gyógyszer. Lumines centes lámpák. Törvényszéki (by felfedez hamisítványok dokumentumok). Művészettörténet (val ultraibolya sugarak található a festményeken a helyreállítás szemnek láthatatlan nyomai)
röntgen	10-12-10-8 m (frekvenciák 3*1016-3-1020 Hz	Egyes radioaktív izotópok, szinkrotron elektrontároló eszközök. A röntgensugárzás természetes forrásai a Nap és más űrobjektumok	Magas behatolási képesség. Reflexió, elnyelés, fénytörés, interferencia, diffrakció.	Röntgenszerkezetek végső elemzés, orvostudomány, kriminológia, művészettörténet.
Gamma sugárzás		Nukleáris folyamatok.	Reflexió, elnyelés, fénytörés, interferencia, diffrakció.	A nukleáris folyamatok vizsgálatában, a hibafeltárásban.

Hasonlóságok és különbségek.

Az elektromágneses hullámok általános tulajdonságai és jellemzői.

Tulajdonságok	Jellemzők
Idővel terjed a térben	Az elektromágneses hullámok sebessége vákuumban állandó és körülbelül 300 000 km/s
Minden hullámot elnyel az anyag	Különféle abszorpciós együtthatók
A két közeg határfelületén lévő összes hullám részben visszaverődik és részben megtörik.	A visszaverődés és a fénytörés törvényei. Reflexiós együtthatók különböző közegekhez és különböző hullámokhoz.
Minden elektromágneses sugárzás rendelkezik a hullámok tulajdonságaival: az akadályok körül meghajlik és meghajlik. A tér egy tartományában egyszerre több hullám is létezhet	Szuperpozíció elve. Koherens forrásoknál a maximumok meghatározására vonatkozó szabályok. Huygens-Fresnel elv. A hullámok nem lépnek kölcsönhatásba egymással
Az anyaggal való kölcsönhatás során az összetett elektromágneses hullámok spektrummá - diszperzióvá - bomlanak.	Egy közeg törésmutatójának függése a hullámfrekvenciától. Egy anyagban a hullám sebessége a közeg törésmutatójától függ v = c/n
Különböző intenzitású hullámok	Sugárzási fluxussűrűség

A hullámhossz csökkenésével a hullámhosszok mennyiségi különbségei jelentős minőségi különbségekhez vezetnek. A különböző hullámhosszú sugárzások anyagi elnyelésükben nagymértékben különböznek egymástól. A rövidhullámú sugárzás gyengén elnyelődik. Az optikai hullámok számára átlátszatlan anyagok átlátszóak ezeknek a sugárzásoknak. Az elektromágneses hullámok visszaverődési együtthatója a hullámhossztól is függ. De a fő különbség a hosszú és a rövidhullámú sugárzás között az, hogy a rövidhullámú sugárzás részecsketulajdonságokat mutat.

1 Alacsony frekvenciájú sugárzás

Az alacsony frekvenciájú sugárzás a 0 és 2104 Hz közötti frekvenciatartományban fordul elő. Ez a sugárzás 1,5 104 és ∞ m közötti hullámhossznak felel meg. Az ilyen viszonylag alacsony frekvenciájú sugárzás elhanyagolható. Az alacsony frekvenciájú sugárzás forrása a váltakozó áramú generátorok. Fémek olvasztására és keményítésére használják.

2 Rádióhullámok

A rádióhullámok a 2*104-109 Hz frekvenciatartományt foglalják el. 0,3-1,5 * 104 m hullámhossznak felelnek meg. A rádióhullámok, valamint az alacsony frekvenciájú sugárzás forrása a váltakozó áram. A forrás egy rádiófrekvenciás generátor, csillagok, köztük a Nap, galaxisok és metagalaxisok. Az indikátorok egy Hertz vibrátor és egy oszcillációs áramkör.

A rádióhullámok magas frekvenciája az alacsony frekvenciájú sugárzáshoz képest a rádióhullámok észrevehető kisugárzásához vezet az űrbe. Ez lehetővé teszi számukra, hogy különböző távolságokra információt továbbítsanak. Beszédet, zenét (műsorszórás), távírójeleket (rádiókommunikáció) és különféle tárgyak képét (radiolokáció) továbbítják. A rádióhullámokat arra használják, hogy tanulmányozzák az anyag szerkezetét és a közeg tulajdonságait, amelyben terjednek. Az űrobjektumok rádiósugárzásának vizsgálata a rádiócsillagászat tárgya. A radiometeorológiában a folyamatokat a vett hullámok jellemzői alapján vizsgálják.

3 Infravörös sugárzás (IR)

Az infravörös sugárzás a 3*1011-3,85*1014 Hz frekvenciatartományt foglalja el. 780-1 mm hullámhossznak felelnek meg. Az infravörös sugárzást William Herschl csillagász fedezte fel 1800-ban. A látható fénnyel felmelegített hőmérő hőmérséklet-emelkedésének tanulmányozása során Herschel felfedezte a hőmérő legnagyobb melegedését a látható fény tartományán kívül (a vörös tartományon túl). A láthatatlan sugárzást, tekintettel a spektrumban elfoglalt helyére, infravörösnek nevezték. Az infravörös sugárzás forrása a molekulák és atomok termikus és elektromos hatások hatására történő kisugárzása. Az infravörös sugárzás erős forrása a Nap sugárzásának körülbelül 50%-a az infravörös tartományban található. Az infravörös sugárzás a wolframszálas izzólámpák sugárzási energiájának jelentős részét (70-80%) teszi ki. Az infravörös sugárzást elektromos ív és különféle gázkisüléses lámpák bocsátják ki. Egyes lézerek sugárzása a spektrum infravörös tartományában található. Az infravörös sugárzás indikátorai a fotók és a termisztorok, a speciális fotoemulziók. Az infravörös sugárzást fa, élelmiszer és különféle festékek, lakkok szárítására (infravörös fűtés), rossz látási viszonyok mellett jelzésre használják, és lehetővé teszik a sötétben látást lehetővé tevő optikai eszközök használatát, valamint a távirányítást. Az infravörös sugarakat a lövedékek és rakéták célpontokhoz való irányítására, valamint az álcázott ellenségek észlelésére használják. Ezek a sugarak lehetővé teszik a bolygók felszínének egyes területeinek hőmérséklet-különbségének, az anyagmolekulák szerkezeti jellemzőinek meghatározását (spektrális elemzés). Az infravörös fényképezést a biológiában növényi betegségek vizsgálatánál, az orvostudományban a bőr- és érbetegségek diagnosztizálásánál, a törvényszéki orvostudományban pedig a hamisítványok felderítésénél alkalmazzák. Embernek kitéve az emberi test hőmérsékletének emelkedését okozza.

Látható sugárzás (fény)

A látható sugárzás az elektromágneses hullámok egyetlen tartománya, amelyet az emberi szem érzékel. A fényhullámok meglehetősen szűk tartományt foglalnak el: 380-780 nm (ν = 3,85 1014 - 7,89 1014 Hz). A látható sugárzás forrása az atomokban és molekulákban lévő vegyértékelektronok, amelyek megváltoztatják a térbeli helyzetüket, valamint a gyorsított sebességgel mozgó szabad töltések. A spektrum ezen része maximális információt ad az embernek az őt körülvevő világról. Fizikai tulajdonságait tekintve más spektrumtartományokhoz hasonló, az elektromágneses hullámok spektrumának csak egy kis részét képezi. A látható tartományban eltérő hullámhosszú (frekvenciájú) sugárzás eltérő élettani hatást fejt ki az emberi szem retinájára, ami a fény pszichológiai érzetét okozza. A szín nem önmagában az elektromágneses fényhullám sajátja, hanem az emberi élettani rendszer: szem, idegek, agy elektrokémiai hatásának megnyilvánulása. Körülbelül hét olyan alapszínt nevezhetünk meg, amelyeket az emberi szem a látható tartományban megkülönböztet (a sugárzás gyakoriságának növekedési sorrendjében): vörös, narancs, sárga, zöld, kék, indigó, ibolya. A spektrum alapszíneinek sorrendjének memorizálását megkönnyíti egy mondat, amelynek minden szava az alapszín nevének első betűjével kezdődik: „Minden vadász tudni akarja, hol ül a fácán”. A látható sugárzás befolyásolhatja a kémiai reakciók előfordulását növényekben (fotoszintézis), valamint állatokban és emberekben. Látható sugárzást bocsátanak ki bizonyos rovarok (szentjánosbogarak) és egyes mélytengeri halak a szervezetben zajló kémiai reakciók következtében. A fotoszintézis folyamata és az oxigén felszabadulása következtében a növények szén-dioxid-felvétele hozzájárul a biológiai élet fenntartásához a Földön. A látható sugárzást különféle tárgyak megvilágításakor is alkalmazzák.

A fény a földi élet forrása és egyben a minket körülvevő világról alkotott elképzeléseink forrása.

5. Ultraibolya sugárzás

Az ultraibolya sugárzás a szem számára láthatatlan elektromágneses sugárzás, amely a látható és a röntgensugárzás közötti spektrális tartományt foglalja el a 10-380 nm hullámhossz-tartományban (ν = 8*1014-3*1016 Hz). Az ultraibolya sugárzást Johann Ritter német tudós fedezte fel 1801-ben. Az ezüst-klorid látható fény hatására történő elfeketedésének tanulmányozásával Ritter felfedezte, hogy az ezüst még hatékonyabban feketedik a spektrum ibolya végén túli területen, ahol nincs látható sugárzás. Azt a láthatatlan sugárzást, amely ezt a feketedést okozta, ultraibolya sugárzásnak nevezték. Az ultraibolya sugárzás forrása az atomok és molekulák vegyértékelektronjai, valamint a felgyorsult mozgó szabad töltések. A -3000 K hőmérsékletre hevített szilárd anyagokból származó sugárzás észrevehető arányban tartalmaz folytonos spektrumú ultraibolya sugárzást, amelynek intenzitása a hőmérséklet emelkedésével nő. Az ultraibolya sugárzás erősebb forrása bármely magas hőmérsékletű plazma. Az ultraibolya sugárzás különféle alkalmazásaihoz higanyt, xenont és más gázkisüléses lámpákat használnak. Az ultraibolya sugárzás természetes forrásai a Nap, a csillagok, a ködök és más űrobjektumok. Kisugárzásuknak azonban csak a hosszúhullámú része (λ>290 nm) éri el a földfelszínt. A λ = 230 nm-es ultraibolya sugárzás rögzítéséhez a rövidebb hullámhosszú tartományban hagyományos fényképészeti anyagokat használnak, speciális alacsony zselatintartalmú fényképészeti rétegek érzékenyek rá. Olyan fotoelektromos vevőkészülékeket használnak, amelyek az ultraibolya sugárzás ionizációs képességét és fotoelektromos hatást okoznak: fotodiódák, ionizációs kamrák, fotonszámlálók, fénysokszorozók.

Kis dózisban az ultraibolya sugárzás jótékony, gyógyító hatással van az emberre, aktiválja a D-vitamin szintézisét a szervezetben, valamint barnulást okoz. Nagy dózisú ultraibolya sugárzás bőrégést és rákot okozhat (80%-ban gyógyítható). Ezenkívül a túlzott ultraibolya sugárzás gyengíti a szervezet immunrendszerét, hozzájárulva bizonyos betegségek kialakulásához. Az ultraibolya sugárzásnak baktericid hatása is van: a kórokozó baktériumok elpusztulnak e sugárzás hatására.

Az ultraibolya sugárzást fénycsövekben, a kriminalisztikai tudományban (fényképekből kiszűrhetők a hamis dokumentumok), valamint a művészettörténetben (ultibolya sugarak segítségével a festményeken a restaurálás láthatatlan nyomai fedezhetők fel). Az ablaküveg gyakorlatilag nem engedi át az ultraibolya sugárzást, mivel az üveg részét képező vas-oxid elnyeli. Emiatt még egy forró napsütéses napon sem lehet csukott ablakú szobában napozni. Az emberi szem nem látja az ultraibolya sugárzást, mert a szaruhártya és a szemlencse elnyeli az ultraibolya sugárzást. Az ultraibolya sugárzás néhány állat számára látható. Például egy galamb felhős időben is a Nap mellett navigál.

6. Röntgenfelvételek

A röntgensugárzás elektromágneses ionizáló sugárzás, amely a gamma és az ultraibolya sugárzás közötti spektrális tartományt foglalja el 10-12-10-8 m hullámhosszon belül (frekvenciák: 3 * 1016-3-1020 Hz). A röntgensugárzást 1895-ben fedezte fel egy német fizikus. A röntgensugár leggyakoribb forrása a röntgencső, amelyben az elektromos tér által felgyorsított elektronok egy fémanódot bombáznak. Röntgensugarak előállíthatók a célpont nagy energiájú ionokkal történő bombázásával. Egyes radioaktív izotópok és szinkrotron elektrontároló eszközök röntgensugárzás forrásaként is szolgálhatnak. A röntgensugárzás természetes forrásai a Nap és más űrobjektumok

A tárgyak röntgenképeit speciális röntgenfényképes filmen készítik. A röntgensugárzás rögzíthető ionizációs kamrával, szcintillációs számlálóval, másodlagos elektron- vagy csatornaelektronsokszorozókkal és mikrocsatornás lemezekkel. A röntgensugárzást nagy áthatoló képessége miatt alkalmazzák röntgendiffrakciós elemzésben (kristályrács szerkezetének vizsgálata), molekulák szerkezetének vizsgálatában, mintahibák kimutatásában, gyógyászatban (röntgen, fluorográfia, a rák kezelése), a hibafeltárásban (öntvények, sínek hibáinak feltárása), a művészettörténetben (a későbbi festészet egy rétege alatt megbúvó ősi festmények felfedezése), a csillagászatban (röntgenforrások tanulmányozásakor) és a kriminalisztika területén. A nagy dózisú röntgensugárzás égési sérülésekhez és az emberi vér szerkezetének megváltozásához vezet. A röntgenvevők létrehozása és űrállomásokon való elhelyezése lehetővé tette több száz csillag röntgensugárzásának, valamint szupernóvák és egész galaxisok héjának észlelését.

7. Gamma-sugárzás (γ - sugarak)

A gamma-sugárzás rövidhullámú elektromágneses sugárzás, amely a teljes ν> 3*1020Hz frekvenciatartományt elfoglalja, ami a λ hullámhosszoknak felel meg.<10-12 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 Iгамма 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.

IV. A tanult anyag konszolidációja.

Az alacsony frekvenciájú sugárzás, a rádióhullámok, az infravörös sugárzás, a látható sugárzás, az ultraibolya sugárzás, a röntgensugárzás, a γ-sugárzás az elektromágneses sugárzás különböző típusai.

Ha gondolatban ezeket a típusokat növekvő frekvencia vagy csökkenő hullámhossz szerint rendezi, akkor széles folyamatos spektrumot kap – az elektromágneses sugárzás skáláját (a tanár mutatja a skálát). Az elektromágneses sugárzás tartományokra való felosztása feltételes. Nincs egyértelmű határ a régiók között. A régiók elnevezése történelmileg alakult ki, csak a sugárforrások osztályozásának kényelmes eszközeként szolgál.

Az elektromágneses sugárzási skála minden tartományának közös tulajdonságai vannak:

Az összes sugárzás fizikai természete azonos A vákuumban azonos sebességgel terjed, 3*108 m/s. Minden sugárzásnak közös hullámtulajdonságai vannak (visszaverődés, törés, interferencia, diffrakció, polarizáció).

A). Végezzen feladatokat a sugárzás típusának és fizikai lényegének meghatározásához.

1. Az égő fa bocsát ki elektromágneses hullámokat? Nem gyúlékony? (Kibocsátanak. Az égő infravörös és látható sugarak, a nem égők pedig infravörös sugarak).

2. Mi magyarázza a hó fehér színét, a korom fekete színét, a levelek zöld színét, a papír piros színét? (A hó minden hullámot visszaver, a korom mindent elnyel, a levelek zöldet, a papír a vöröset).

3. Milyen szerepet játszik a légkör a földi életben? (UV védelem).

4. Miért védi a sötét üveg a hegesztő szemét? (Az üveg nem sugározza át az ultraibolya sugárzást, hanem a sötét üveg és a hegesztés során fellépő láng fényesen látható sugárzása).

5. Amikor a műholdak vagy űrhajók áthaladnak a légkör ionizált rétegein, röntgensugárzás forrásaivá válnak. Miért? (A légkörben gyorsan mozgó elektronok érik a mozgó tárgyak falát, és röntgensugarak keletkeznek.)

6.Mi a mikrohullámú sugárzás és hol használják? (Ultra magas frekvenciájú sugárzás, mikrohullámú sütők).

B). Szűrővizsgálat.

1. Az infravörös sugárzás hullámhossza:

A. Kevesebb, mint 4*10-7 m B. Több mint 7,6*10-7 m C. Kevesebb, mint 10-8 m

2. Ultraibolya sugárzás:

V. Akkor fordul elő, amikor a gyors elektronok hirtelen lelassulnak.

B. Magas hőmérsékletre hevített testek intenzíven bocsátják ki.

B. Bármilyen felhevült test által kibocsátott.

3. Mekkora a látható sugárzás hullámhossz-tartománya?

A. 4*10-7- 7,5*10-7 m B. 4*10-7- 7,5*10-7 cm C. 4*10-7- 7,5*10-7 mm .

4. A legnagyobb átengedési kapacitás:

A. Látható sugárzás B. Ultraibolya sugárzás C. Röntgensugárzás

5. A sötétben lévő tárgy képét a következő módszerrel kapjuk meg:

A. Ultraibolya sugárzás. B. Röntgensugárzás.

B. Infravörös sugárzás.

6. Ki fedezte fel először a γ-sugárzást?

A. Roentgen B. Villar V. Herschel

7. Milyen sebességgel terjed az infravörös sugárzás?

A. Több mint 3*108 m/s B. Kevesebb, mint 3*10 8 m/s C. 3*108 m/s

8. Röntgensugárzás:

V. Akkor fordul elő, amikor a gyors elektronok hirtelen lelassulnak

B. Magas hőmérsékletre hevített szilárd anyagok bocsátják ki

B. Bármilyen felhevült test által kibocsátott

9. Milyen típusú sugárzásokat alkalmaznak az orvostudományban?

Infravörös sugárzás Ultraibolya sugárzás Látható sugárzás Röntgensugárzás

A. 1,2,4 B. 1,3 C. Minden sugárzás

10. A közönséges üveg gyakorlatilag áthatolhatatlan:

A. Látható sugárzás. B. Ultraibolya sugárzás. B. Infravörös sugárzás Helyes válaszok: 1 (B); 2 (B); 3(A); 4(B); 5(B); 6(B); 7(B); 8(A); 9(A); 10(B).

Osztályozási skála: 5 - 9-10 feladat; 4 – 7-8 feladat; 3 - 5-6 feladat.

IV. Óra összefoglalója.

V. Házi feladat: 80.86.§.

Az elektromágneses sugárzás skála hagyományosan hét tartományt tartalmaz:

1. Alacsony frekvenciájú rezgések

2. Rádióhullámok

3. Infravörös sugárzás

4. Látható sugárzás

5. Ultraibolya sugárzás

6. Röntgenfelvételek

7. Gamma-sugárzás

Nincs alapvető különbség az egyes sugárzások között. Mindegyik elektromágneses hullám, amelyet töltött részecskék generálnak. Az elektromágneses hullámokat végső soron a töltött részecskékre gyakorolt ​​hatásuk alapján észlelik. Vákuumban bármilyen hullámhosszú sugárzás 300 000 km/s sebességgel halad. A sugárzási skála egyes régiói közötti határvonalak nagyon önkényesek.

A különböző hullámhosszú sugárzások előállításuk módjában (antennasugárzás, hősugárzás, gyors elektronok lassítása közbeni sugárzás stb.) és regisztrációs módszereikben különböznek egymástól.

Az összes felsorolt ​​elektromágneses sugárzást űrobjektumok is generálják, és sikeresen tanulmányozzák őket rakétákkal, mesterséges földi műholdakkal és űrhajókkal. Ez elsősorban a röntgen- és gamma-sugárzásra vonatkozik, amelyeket erősen elnyel a légkör.

A hullámhossz csökkenésével a hullámhosszok mennyiségi különbségei jelentős minőségi különbségekhez vezetnek.

A különböző hullámhosszú sugárzások anyagi elnyelésükben nagymértékben különböznek egymástól. A rövidhullámú sugárzás (röntgen és különösen a g-sugarak) gyengén abszorbeálódik. Az optikai hullámok számára átlátszatlan anyagok átlátszóak ezeknek a sugárzásoknak. Az elektromágneses hullámok visszaverődési együtthatója a hullámhossztól is függ. De a fő különbség a hosszú és a rövidhullámú sugárzás között az, hogy a rövidhullámú sugárzás részecsketulajdonságokat mutat.

Infravörös sugárzás

Az infravörös sugárzás olyan elektromágneses sugárzás, amely a látható fény (λ = 0,74 μm hullámhosszúságú) vörös vége és a mikrohullámú sugárzás (λ ~ 1-2 mm) közötti spektrális tartományt foglalja el. Ez egy láthatatlan sugárzás, kifejezett hőhatással.

Az infravörös sugárzást W. Herschel angol tudós fedezte fel 1800-ban.

Most az infravörös sugárzás teljes tartománya három részre oszlik:

rövidhullámú tartomány: λ = 0,74-2,5 µm;

középhullám tartomány: λ = 2,5-50 µm;

hosszúhullámú tartomány: λ = 50-2000 µm;

Alkalmazás

Az infravörös (infravörös) diódákat és fotodiódákat széles körben használják távirányítókban, automatizálási rendszerekben, biztonsági rendszerekben stb. Láthatatlanságuk miatt nem vonják el az emberek figyelmét. Az infravörös sugárzókat az iparban festékfelületek szárítására használják.

Pozitív mellékhatás az élelmiszerek sterilizálása is, növelve a festett felületek korrózióállóságát. Hátránya a lényegesen nagyobb fűtési egyenetlenség, ami számos technológiai folyamatban teljesen elfogadhatatlan.

Egy bizonyos frekvenciatartományú elektromágneses hullám nemcsak termikus, hanem biológiai hatással is van a termékre, és elősegíti a biokémiai átalakulások felgyorsítását a biológiai polimerekben.

Ezenkívül az infravörös sugárzást széles körben használják beltéri és kültéri helyiségek fűtésére.

Éjjellátó készülékekben: távcső, szemüveg, kézi lőfegyverek irányzéka, éjszakai fotó- és videokamerák. Itt egy szem számára láthatatlan tárgy infravörös képe láthatóvá alakul.

Az építőiparban hőkamerákat használnak a szerkezetek hőszigetelő tulajdonságainak felmérésére. Segítségükkel meghatározhatja az épülő házban a legnagyobb hőveszteséggel rendelkező területeket, és következtetéseket vonhat le a felhasznált építőanyagok és szigetelés minőségére vonatkozóan.

Az erős infravörös sugárzás forró területeken szemveszélyt okozhat. A legveszélyesebb, ha a sugárzást nem kíséri látható fény. Az ilyen helyeken speciális szemvédőt kell viselni.

Ultraibolya sugárzás

Az ultraibolya sugárzás (ultraibolya, UV, UV) olyan elektromágneses sugárzás, amely a látható sugárzás lila vége és a röntgensugárzás közötti tartományt foglalja el (380 - 10 nm, 7,9 × 1014 - 3 × 1016 Hz). A tartományt hagyományosan közeli (380-200 nm) és távoli, vagy vákuum (200-10 nm) ultraibolya sugárzásra osztják, utóbbit azért nevezték így, mert a légkör intenzíven elnyeli, és csak vákuumkészülékekkel vizsgálják. Ez egy láthatatlan sugárzás magas biológiai és kémiai aktivitással.

Az ultraibolya sugárzás fogalmával először egy 13. századi indiai filozófus találkozott. Az általa leírt terület légköre olyan ibolyaszínű sugarakat tartalmazott, amelyek közönséges szemmel nem láthatók.

1801-ben Johann Wilhelm Ritter fizikus felfedezte, hogy az ezüst-klorid, amely fény hatására lebomlik, gyorsabban bomlik le, ha láthatatlan sugárzásnak teszik ki a spektrum ibolya tartományán kívül.

Ultraibolya források
Természetes források

Az ultraibolya sugárzás fő forrása a Földön a Nap.

Mesterséges források

„Mesterséges szolárium” típusú UV OU-k, amelyek UV LL-eket használnak, amelyek meglehetősen gyors barnulást okoznak.

Az ultraibolya lámpákat víz, levegő és különféle felületek sterilizálására (fertőtlenítésére) használják az emberi tevékenység minden területén.

A germicid UV-sugárzás ezeken a hullámhosszokon a timin dimerizációját okozza a DNS-molekulákban. Az ilyen változások felhalmozódása a mikroorganizmusok DNS-ében szaporodásuk és kihalásuk sebességének lelassulásához vezet.

A víz, a levegő és a felületek ultraibolya kezelésének nincs hosszan tartó hatása.

Biológiai hatások

Elpusztítja a szem retináját, bőrégést és bőrrákot okoz.

Az UV-sugárzás jótékony tulajdonságai

A bőrrel való érintkezés védő pigment képződését okozza – barnulás.

Elősegíti a D-vitamin képződését

A kórokozó baktériumok halálát okozza

UV sugárzás alkalmazása

Láthatatlan UV-tinták használata a bankkártyák és bankjegyek hamisítás elleni védelmére. Normál fényben láthatatlan képeket és dizájnelemeket visznek fel a kártyára, vagy az egész kártyát UV-sugarakban világítanak.

A műszerekkel rögzíthető elektromágneses hullámok hossza igen széles tartományba esik. Mindezek a hullámok közös tulajdonságokkal rendelkeznek: abszorpció, visszaverődés, interferencia, diffrakció, diszperzió. Ezek a tulajdonságok azonban többféleképpen is megnyilvánulhatnak. A hullámok forrásai és vevői eltérőek.

Rádióhullámok

ν =105-1011 Hz, λ =10 -3 -10 3 m.

Oszcillációs áramkörök és makroszkopikus vibrátorok felhasználásával készült. Tulajdonságok. A különböző frekvenciájú és hullámhosszú rádióhullámokat a közeg eltérően nyeli el és tükrözi vissza. Alkalmazás Rádiókommunikáció, televízió, radar. A természetben a rádióhullámokat különféle földönkívüli források (galaktikus atommagok, kvazárok) bocsátják ki.

Infravörös sugárzás (hő)

ν =3-10 11-4. 10 14 Hz, λ =8. 10 -7 - 2. 10 -3 m.

Atomok és anyagmolekulák bocsátják ki.

Infravörös sugárzást bocsát ki minden test bármilyen hőmérsékleten.

Egy személy λ≈9 elektromágneses hullámokat bocsát ki. 10 -6 m.

Tulajdonságok

1. Áthalad néhány átlátszatlan testen, valamint esőn, ködön és havon.
2. Kémiai hatást fejt ki a fényképészeti lemezeken.
3. Amikor egy anyag felszívja, felmelegíti.
4. Belső fotoelektromos hatást okoz a germániumban.
5. Láthatatlan.

Termikus, fotoelektromos és fényképészeti módszerekkel rögzítve.

Alkalmazás. Készítsen képeket sötétben lévő tárgyakról, éjjellátó eszközökről (éjszakai távcső) és ködről. Használják a törvényszéki orvostudományban, a fizioterápiában és az iparban festett termékek, falak, fa és gyümölcsök szárítására.

Az elektromágneses sugárzásnak a szem által érzékelt része (pirostól liláig):

Tulajdonságok.BAN BEN hatással van a szemre.

(kevesebb, mint lila fény)

Források: kvarccsöves gázkisüléses lámpák (kvarclámpák).

Kibocsátja minden szilárd anyag, amelynek T>1000°C, valamint világító higanygőz.

Tulajdonságok. Nagy kémiai aktivitású (ezüst-klorid lebomlása, cink-szulfid kristályok izzása), láthatatlan, nagy áthatolóképességű, elpusztítja a mikroorganizmusokat, kis dózisban jótékony hatással van az emberi szervezetre (barnulás), de nagy dózisban negatív biológiai hatást fejt ki: változások a sejtfejlődésben és az anyagcsere anyagokban, hatások a szemre.

röntgensugarak

Az elektronok nagy gyorsulása során bocsátanak ki, például fémekben a lassulásuk során. Röntgencsővel nyert: a vákuumcsőben lévő elektronokat (p = 10 -3 -10 -5 Pa) az anódot elérő nagyfeszültségű elektromos tér felgyorsítja, és ütközéskor erősen lelassul. Fékezéskor az elektronok gyorsulással mozognak, és rövid (100-0,01 nm) elektromágneses hullámokat bocsátanak ki. Tulajdonságok Interferencia, röntgendiffrakció kristályrácson, nagy áthatolóképesség. A nagy dózisú besugárzás sugárbetegséget okoz. Alkalmazás. Az orvostudományban (belső szervek betegségeinek diagnosztizálása), az iparban (különféle termékek, hegesztések belső szerkezetének ellenőrzése).

γ sugárzás

Források: atommag (nukleáris reakciók). Tulajdonságok. Hatalmas áthatoló ereje van, és erős biológiai hatása van. Alkalmazás. Az orvostudományban, a gyártásban ( γ - hibafelismerés). Alkalmazás. Az orvostudományban, az iparban.

Az elektromágneses hullámok közös tulajdonsága az is, hogy minden sugárzásnak kvantum- és hullámtulajdonságai is vannak. A kvantum- és hullámtulajdonságok ebben az esetben nem zárják ki, hanem kiegészítik egymást. A hullámtulajdonságok tisztábban jelennek meg alacsony frekvenciákon, és kevésbé tisztán magas frekvenciákon. Ezzel szemben a kvantumtulajdonságok tisztábban jelennek meg magas frekvenciákon, és kevésbé tisztán alacsony frekvenciákon. Minél rövidebb a hullámhossz, annál világosabbak a kvantumtulajdonságok, és minél hosszabb a hullámhossz, annál világosabbak a hullámtulajdonságok.

2. dia

Elektromágneses sugárzás skála.

Az elektromágneses hullámok skálája a hosszú rádióhullámoktól a gamma-sugarakig terjed. A különböző hosszúságú elektromágneses hullámokat hagyományosan tartományokra osztják különböző jellemzők szerint (előállítási módszer, regisztrálás módja, anyaggal való kölcsönhatás jellege).

3. dia

4. dia

Elektromágneses sugárzás

1. Gamma sugárzás 2. Infravörös tartomány 3. Röntgen 4. Rádiósugárzás és mikrohullámú 5. Látható tartomány 6. Ultraibolya

5. dia

Gamma sugárzás

Alkalmazás

6. dia

Gamma-sugárzás A gamma-sugarak felfedezésének egyik első helye az angol Ernest Rutherfordé. Rutherford célja nem egyszerűen az volt, hogy új kibocsátó anyagokat fedezzen fel. Ki akarta deríteni, milyen sugaraik vannak. Helyesen feltételezte, hogy ezekben a sugarakban töltött részecskékkel találkozhatunk. És eltérnek egy mágneses térben. 1898-ban Rutherford kutatni kezdett az uránsugárzással kapcsolatban, amelynek eredményeit 1899-ben publikálták „Az urán sugárzása és az általa létrehozott elektromos vezetőképesség” című cikkben. Rutherford erős rádiumsugarat bocsátott át egy erős mágnes pólusai között. És a feltételezései beigazolódtak.

7. dia

A sugárzást annak hatásával rögzítették egy fényképező lemezen. Míg nem volt mágneses tér, egy folt jelent meg a lemezen a ráhulló rádiumsugaraktól. De a sugár áthaladt egy mágneses mezőn. Most úgy tűnik, szétesett. Az egyik sugár balra, a másik jobbra tért el. A sugarak eltérülése a mágneses térben egyértelműen jelezte, hogy a sugárzás töltött részecskéket tartalmaz; Ebből az eltérésből meg lehetett ítélni a részecskék előjelét. Rutherford a radioaktív anyagok sugárzásának két összetevőjét a görög ábécé első két betűje alapján nevezte el. Az alfa-sugarak () a sugárzás azon része, amely úgy térül el, ahogyan a pozitív részecskék eltérülnének. A negatív részecskéket béta () betűvel jelöltük. 1900-ban pedig Villar felfedezett egy másik komponenst az uránsugárzásban, amely nem tért el a mágneses térben, és a legnagyobb áthatoló képességgel rendelkezett, ezt gamma-sugárzásnak () nevezték. Ezek, mint kiderült, az elektromágneses sugárzás „részecskéi” – az úgynevezett gamma-kvantumok. Gamma-sugárzás, rövidhullámú elektromágneses sugárzás. Az elektromágneses hullámok skáláján a kemény röntgensugárzással határos, a teljes frekvenciatartományt lefoglalja >3*1020 Hz, ami hullámhosszaknak 

8. dia

A gammasugárzás radioaktív atommagok, elemi részecskék bomlása során, részecske-antirészecske párok megsemmisülése során, valamint gyors töltésű részecskék anyagon való áthaladása során keletkezik a radioaktív atommagok bomlását kísérő gammasugárzás a nukleáris átmenetek során a gerjesztettebb energiájú állapotba kevésbé gerjesztett állapotba vagy a fő állapotba. A gamma-kvantum atommag általi kibocsátása nem vonja maga után az atomszám vagy a tömegszám változását, ellentétben más típusú radioaktív átalakulásokkal. A gamma-sugárzás vezetékeinek szélessége általában rendkívül kicsi (~10-2 eV). Mivel a szintek közötti távolság sokszorosa a vonalak szélességének, ezért a gammasugárzás spektruma vonalas, azaz. számos különálló vonalból áll. A gamma-sugárzási spektrumok vizsgálata lehetővé teszi az atommagok gerjesztett állapotának energiáinak megállapítását.

9. dia

A gamma-sugárzás forrása az atommag energiaállapotának megváltozása, valamint egyes elemi részecskék bomlása során a szabadon töltött részecskék felgyorsulása. Így a nyugvó p° mezon bomlása ~70 MeV energiájú gammasugárzást hoz létre. Az elemi részecskék bomlásából származó gammasugárzás szintén vonalspektrumot alkot. A bomlás alatt álló elemi részecskék azonban gyakran a fénysebességgel összemérhető sebességgel mozognak. Ennek eredményeként a Doppler-vonal kiszélesedik, és a gamma-sugárzási spektrum széles energiatartományban elmosódik. A gammasugárzást, amely akkor keletkezik, amikor a gyorsan töltött részecskék áthaladnak az anyagon, az anyag atommagjainak Coulomb-mezőjében bekövetkező lassulásuk okozza. A Bremsstrahlung gamma-sugárzást, akárcsak a bremsstrahlung röntgensugárzást, folyamatos spektrum jellemzi, amelynek felső határa egy töltött részecske, például egy elektron energiájával esik egybe. A csillagközi térben gamma-sugárzás keletkezhet lágyabb hosszúhullámú elektromágneses sugárzás kvantumainak, például fénynek, az űrobjektumok mágneses mezeje által felgyorsított elektronokkal való ütközés következtében. Ebben az esetben a gyors elektron elektromágneses sugárzásnak adja át energiáját, és a látható fény keményebb gamma-sugárzássá válik. Hasonló jelenség fordulhat elő földi körülmények között, amikor a gyorsítóknál keletkező nagy energiájú elektronok a látható fény fotonjaival ütköznek a lézerek által keltett intenzív fénysugarakban. Az elektron energiát ad át egy fényfotonnak, amely gamma-kvantummá alakul. A gyakorlatban lehetséges az egyes fényfotonok nagyenergiájú gamma-kvantummá alakítása.

10. dia

A gamma-sugárzás nagy áthatoló képességgel rendelkezik, azaz észrevehető csillapítás nélkül képes nagy vastagságú anyagokon áthatolni. Egy méter vastag betonrétegen és egy több centiméter vastag ólomrétegen halad át.

11. dia

A gamma-sugárzás anyaggal való kölcsönhatása során fellépő főbb folyamatok: fotoelektromos abszorpció (fotoelektromos hatás), Compton-szórás (Compton-effektus) és elektron-pozitron párok kialakulása. A fotoelektromos hatás során egy gamma-kvantumot elnyel az atom egyik elektronja, és a gamma-kvantum energiája az atomban lévő elektron kötési energiájával levonva a kiszálló elektron mozgási energiájává alakul. az atom. A fotoelektromos hatás valószínűsége egyenesen arányos az elem rendszámának 5. hatványával és fordítottan arányos a gamma-sugárzás energiájának 3. hatványával. A Compton-effektussal az atomban gyengén kötött elektronok egyikén szóródik a gamma-kvantum A fotoelektromos hatástól eltérően a gamma-kvantum nem tűnik el, hanem csak az energiát (hullámhosszt) és a terjedési irányt változtatja meg. A Compton-effektus hatására egy keskeny gamma-nyaláb kiszélesedik, maga a sugárzás lágyabbá válik (hosszú hullámhosszúságú). A Compton-szórás intenzitása arányos az anyag 1 cm3-ében lévő elektronok számával, ezért ennek a folyamatnak a valószínűsége arányos az anyag rendszámával. A Compton-effektus kis rendszámú anyagoknál és az atomokban lévő elektronok kötési energiáját meghaladó gamma-sugárzási energiáknál válik észrevehetővé. . A párképződés valószínűsége arányos az atomszám négyzetével, és hv-val nő. Ezért hv ~ 10-nél a fő folyamat minden anyagban a párok kialakulása. Az elektron-pozitron pár megsemmisülésének fordított folyamata a gamma-sugárzás forrása. Szinte az űrből a Földre érkező -sugárzást elnyeli a Föld légköre. Ez lehetővé teszi a szerves élet létezését a Földön. - Sugárzás akkor következik be, amikor egy nukleáris fegyver az atommagok radioaktív bomlása miatt felrobban.

12. dia

A gammasugárzást a technológiában használják például a fémalkatrészek hibáinak kimutatására - gammahiba-észlelés. A sugárzási kémiában a gamma-sugárzást kémiai átalakulások, például polimerizációs folyamatok elindítására használják. A gammasugárzást az élelmiszeriparban használják élelmiszerek sterilizálására. A gamma-sugárzás fő forrásai a természetes és mesterséges radioaktív izotópok, valamint az elektrongyorsítók. A gamma-sugárzás szervezetre gyakorolt ​​hatása hasonló más típusú ionizáló sugárzások hatásához. A gammasugárzás sugárzási károsodást okozhat a szervezetben, beleértve a halált is. A gamma-sugárzás hatásának jellege a γ-kvantumok energiájától és a besugárzás térbeli jellemzőitől függ, például külső vagy belső. A gammasugárzást a gyógyászatban daganatok kezelésére, helyiségek, berendezések és gyógyszerek sterilizálására használják. A gammasugárzást mutációk előállítására is alkalmazzák, majd a gazdaságilag hasznos formák kiválasztásával. Így tenyésztik ki a mikroorganizmusok rendkívül termékeny fajtáit (például antibiotikumok beszerzésére) és növényeket.

13. dia

Infravörös tartomány

Eredet és földi alkalmazás

14. dia

William Herschel volt az első, aki észrevette, hogy a Nap prizma segítségével kapott spektrumának vörös széle mögött láthatatlan sugárzás van, amely a hőmérő felmelegedését okozta. Ezt a sugárzást később termikusnak vagy infravörösnek nevezték.

A közeli infravörös sugárzás nagyon hasonlít a látható fényhez, és ugyanazok a műszerek érzékelik. A közép- és távoli IR bolométereket használ a változások észlelésére. Az egész Föld bolygó és az összes rajta lévő objektum, még a jég is, a középső infravörös tartományban ragyog. Ennek köszönhetően a Földet nem melegíti túl a naphő. De nem minden infravörös sugárzás halad át a légkörön. Az átlátszóságnak csak néhány ablaka van, a sugárzás többi részét a szén-dioxid, vízgőz, metán, ózon és más üvegházhatású gázok nyeli el, amelyek megakadályozzák a Föld gyors lehűlését. A légköri abszorpció és a tárgyak hősugárzása miatt a közép- és távoli IR teleszkópokat az űrbe viszik, és folyékony nitrogén vagy akár hélium hőmérsékletére hűtik.

15. dia

Források Az infravörösben a Hubble-teleszkóp több galaxist lát, mint csillagot -

Az egyik úgynevezett Hubble Deep Field töredéke. 1995-ben egy űrtávcső 10 napon keresztül gyűjtötte az égbolt egy részéről érkező fényt. Ez lehetővé tette rendkívül halvány galaxisok megtekintését akár 13 milliárd fényévnyire (kevesebb mint egymilliárd évvel az ősrobbanástól). Az ilyen távoli tárgyak látható fénye jelentős vöröseltolódáson megy keresztül, és infravörössé válik. A megfigyeléseket a galaktikus síktól távol eső területen végezték, ahol viszonylag kevés csillag látható. Ezért a regisztrált objektumok többsége az evolúció különböző szakaszaiban lévő galaxisok.

16. dia

Sombrero Galaxy infravörös

Az óriás spirálgalaxis, amelyet M104-nek is neveznek, a Szűz csillagképben található galaxishalmazban található, és szinte a szélén látható számunkra. Hatalmas központi dudorral rendelkezik (gömb alakú megvastagodás a galaxis közepén), és körülbelül 800 milliárd csillagot tartalmaz – 2-3-szor többet, mint a Tejútrendszer. A galaxis közepén egy szupermasszív fekete lyuk található, amelynek tömege körülbelül egymilliárd naptömeg. Ezt a csillagok mozgási sebessége határozza meg a galaxis középpontja közelében. Az infravörösben jól látható egy gáz- és porgyűrű a galaxisban, amelyben aktívan születnek csillagok.

17. dia

Ködök és porfelhők a Galaxis közepe közelében az infravörös tartományban

18. dia

Vevők Infravörös űrteleszkóp "Spitzer"

A 85 cm átmérőjű főtükör berilliumból készült, és 5,5 K-ra hűtik, hogy csökkentsék a tükör saját infravörös kibocsátását. A távcsövet 2003 augusztusában bocsátották fel a NASA Négy Nagy Obszervatórium programja keretében, beleértve: Compton Gamma-ray Observatory (1991–2000, 20 keV-30 GeV), lásd 100 MeV Gamma-ray Sky, Chandra X-ray Observatory (1999, 100 eV-10 keV), Hubble Űrteleszkóp (1990, 100–2100 nm), Spitzer infravörös teleszkóp (2003, 3–180 μm). A Spitzer távcső várható élettartama körülbelül 5 év. A teleszkóp nevét Lyman Spitzer (1914–97) asztrofizikus tiszteletére kapta, aki 1946-ban, jóval az első műhold felbocsátása előtt megjelentette az „Advantages for Astronomy of an Extraterrestrial Observatory” című cikket, és 30 évvel később meggyőzte a NASA-t és az amerikai kongresszus, hogy megkezdje a Hubble űrteleszkóp fejlesztését.

19. dia

Földi alkalmazás: Night Vision készülék

A készülék egy elektron-optikai konverterre (EOC) épül, amely lehetővé teszi a gyenge látható vagy infravörös fény jelentős (100-50 ezerszeres) felerősítését. A lencse egy fotokatódon hoz létre képet, amelyből – akárcsak egy fotosokszorozó esetében – az elektronok kilökődnek. Ezután nagyfeszültséggel (10–20 kV) felgyorsítják őket, elektronoptikával (egy speciálisan kiválasztott konfigurációjú elektromágneses mezővel) fókuszálják, és a televízióhoz hasonló fluoreszkáló képernyőre esnek. Rajta a kép okulárokon keresztül látható. A fotoelektronok gyorsítása lehetővé teszi, hogy gyenge fényviszonyok között szó szerint minden fénykvantumot felhasználjunk a kép elkészítéséhez, de teljes sötétségben háttérvilágításra van szükség. Annak érdekében, hogy ne fedjék fel a megfigyelő jelenlétét, erre a célra közel infravörös spotlámpát (760–3000 nm) használnak.

20. dia

Vannak olyan eszközök is, amelyek az objektumok saját hősugárzását az infravörös középső tartományban (8-14 µm) érzékelik. Az ilyen eszközöket hőkameráknak nevezik, amelyek lehetővé teszik, hogy észrevegyen egy személyt, állatot vagy felforrósodott motort a környező háttérrel való termikus kontrasztjuk miatt.

21. dia

Radiátor

Az elektromos fűtőberendezés által fogyasztott összes energia végül hővé alakul. A hő jelentős részét a levegő viszi el, amely a forró felülettel érintkezve kitágul és felemelkedik, így főként a mennyezet melegszik. Ennek elkerülése érdekében a fűtőtestek ventilátorokkal vannak felszerelve, amelyek a meleg levegőt például az ember lábához irányítják, és segítik a levegő keverését a helyiségben. De van egy másik módja a hő átadásának a környező tárgyaknak: a fűtőberendezés infravörös sugárzása. Minél melegebb a felület és minél nagyobb a területe, annál erősebb. A terület növelése érdekében a radiátorokat laposra készítik. A felületi hőmérséklet azonban nem lehet magas. Más fűtőtestmodellek több száz fokra melegített spirált (vörös hő) és homorú fém reflektort használnak, amely irányított infravörös sugárzást hoz létre.

22. dia

röntgen

1. Források, Alkalmazás

23. dia

2. Wilhelm Roentgen, miután azonosított egy új típusú vizsgálatot, röntgensugárzásnak nevezte el. Ezen a néven az egész világon ismert, kivéve Oroszországot. Az űrben a röntgensugárzás legjellemzőbb forrása a neutroncsillagok és fekete lyukak körüli akkréciós korongok forró belső régiói. A napkorona is a röntgentartományban világít, 1-2 millió fokra hevítve, bár a Nap felszínén ez csak körülbelül 6 ezer fok. De röntgenfelvételek készíthetők extrém hőmérsékletek nélkül. Egy orvosi röntgenkészülék kibocsátó csövében az elektronok több kilovoltos feszültséggel felgyorsulnak, és egy fém képernyőnek ütköznek, fékezéskor röntgensugarakat bocsátanak ki. A testszövetek eltérően szívják fel a röntgensugárzást, ami lehetővé teszi a belső szervek szerkezetének tanulmányozását. A röntgensugarak nem hatolnak be a légkörbe, a kozmikus röntgenforrásokat csak a pályáról figyelik meg. A kemény röntgenfelvételeket szcintillációs érzékelőkkel rögzítik. A röntgenkvantumok elnyelődésekor rövid időre ragyogás jelenik meg bennük, amit a fénysokszorozók rögzítenek. A lágy röntgensugarakat ferde beesésű fémtükrök fókuszálják, amelyekről a sugarak egy foknál kisebb szögben verődnek vissza, mint a víz felszínéről kavicsok.

24. dia

ForrásokRöntgenforrások Galaxisunk középpontjának régiójában

A Chandra röntgenteleszkóp által a Galaktikus központ környékéről készült kép töredéke. Számos fényes forrás látható, amelyek akkréciós korongoknak tűnnek a kompakt objektumok körül - neutroncsillagok és fekete lyukak.

25. dia

A pulzár szomszédsága a Rák-ködben

A Rák-köd egy 1054-ben keletkezett szupernóva maradványa. Maga a köd az űrben szétszórt csillag héja, magja összeomlott, és szupersűrű, forgó neutroncsillagot alkotott, amelynek átmérője körülbelül 20 km. Ennek a neutroncsillagnak a forgását sugárzásának szigorúan periodikus ingadozásai figyelik a rádiótartományban. De a pulzár a látható és a röntgensugárzás tartományában is kibocsát. Röntgensugárzásban a Chandra teleszkóp képes volt leképezni a pulzár körüli akkréciós korongot és a síkjára merőleges kis sugarakat (vö. a szupermasszív fekete lyuk körüli akkréciós koronggal).

26. dia

Napelemek a röntgensugárzásban

A Nap látható felülete megközelítőleg 6 ezer fokra melegszik fel, ami megfelel a látható sugárzási tartománynak. A Napot körülvevő korona azonban több mint egymillió fokos hőmérsékletre melegszik fel, ezért a spektrum röntgentartományában világít. Ez a kép a maximális naptevékenység alatt készült, amely 11 éves periódusonként változik. Maga a Nap felülete gyakorlatilag nem bocsát ki röntgensugarakat, ezért feketének tűnik. A szoláris minimum idején a Nap röntgensugárzása jelentősen csökken. A képet a japán Yohkoh ("Napsugár") műhold készítette, más néven Solar-A, amely 1991 és 2001 között működött.

27. dia

VevőkChandra röntgenteleszkóp

A NASA négy „Nagy Obszervatóriumának” egyike, Subramanian Chandrasekhar (1910–1995) indiai-amerikai asztrofizikusról, a Nobel-díjas (1983), a csillagok szerkezetének és evolúciójának szakértőjéről nevezték el. Az obszervatórium fő műszere egy 1,2 m átmérőjű ferde beesésű röntgenteleszkóp, amely négy egymásba ágyazott ferde beesési parabolatükröt tartalmaz (lásd az ábrát), amelyek hiperbolikussá alakulnak át. Az obszervatóriumot 1999-ben bocsátották pályára, és lágy röntgensugárzás tartományban (100 eV-10 keV) működik. Chandra számos felfedezése között szerepel a Rák-ködben található pulzár körüli akkréciós korong első képe.

28. dia

Földi alkalmazás

Egy elektroncső, amely lágy röntgensugárzás forrásaként szolgál. Egy lezárt vákuumlombikban lévő két elektróda közé 10-100 kV feszültséget kapcsolunk. Ennek a feszültségnek a hatására az elektronok 10-100 keV energiára gyorsulnak fel. Az út végén egy csiszolt fémfelületnek ütköznek, és élesen fékeznek, így az energia jelentős részét sugárzás formájában bocsátják ki a röntgen- és ultraibolya tartományban.

29. dia

röntgen

A kép az emberi test szöveteinek röntgensugárzással szembeni egyenlőtlen permeabilitása miatt keletkezik. Egy normál fényképezőgépben az objektív megtöri a tárgyról visszavert fényt, és a filmre fókuszálja, ahol kép keletkezik. A röntgensugarakat azonban nagyon nehéz fókuszálni. Ezért a röntgengép működése jobban hasonlít a kép kontaktnyomtatásához, amikor a negatívot fotópapírra helyezik és rövid ideig megvilágítják. Csak ebben az esetben a negatív szerepét az emberi test tölti be, a fotópapír szerepe egy speciális, röntgensugárzásra érzékeny fotófilm, és fényforrás helyett röntgencsövet vesznek fel.

30. dia

Rádiósugárzás és mikrohullámú sütő

Alkalmazás

31. dia

A rádiósugárzás tartománya ellentétes a gammasugárzással, és egyrészt korlátlan - a hosszú hullámoktól és az alacsony frekvenciáktól. A mérnökök több részre osztják. A legrövidebb rádióhullámokat vezeték nélküli adatátvitelre használják (internet, mobil és műholdas telefónia); méter, deciméter és ultrarövid hullámok (VHF) foglalják el a helyi televízió- és rádióállomásokat; a rövidhullámokat (HF) a globális rádiókommunikációhoz használják - visszaverődnek az ionoszféráról, és körbejárhatják a Földet; a közép- és hosszúhullámokat regionális rádióműsorszóráshoz használják. Az ultrahosszú hullámok (ELW) - 1 km-től több ezer kilométerig - behatolnak a sós vízbe, és tengeralattjárókkal való kommunikációra, valamint ásványok felkutatására használják. A rádióhullámok energiája rendkívül alacsony, de fémantennában az elektronok gyenge rezgését gerjesztik. Ezeket a rezgéseket ezután felerősítik és rögzítik. A légkör 1 mm-től 30 m-ig terjedő rádióhullámokat sugároz. Lehetővé teszik a galaktikus atommagok, neutroncsillagok és más bolygórendszerek megfigyelését, de a rádiócsillagászat leglenyűgözőbb vívmánya a kozmikus források rekordnagyságú részletes felvétele. amelynek felbontása meghaladja az ívmásodperc tízezrelékét.

32. dia

mikrohullámú sütő

A mikrohullámú sütő a rádiósugárzásnak az infravörös melletti részsávja. Ultramagas frekvenciájú (mikrohullámú) sugárzásnak is nevezik, mert a rádiótartományban a legmagasabb frekvenciájú. A mikrohullámú tartomány azért érdekes a csillagászoknak, mert érzékeli az Ősrobbanás idejéből megmaradt reliktum sugárzást (más név a mikrohullámú kozmikus háttér). 13,7 milliárd évvel ezelőtt bocsátották ki, amikor az Univerzum forró anyaga átlátszóvá vált saját hősugárzása számára. Ahogy az Univerzum tágul, a CMB lehűlt, és ma hőmérséklete 2,7 K. A CMB sugárzás minden irányból érkezik a Földre. Manapság az asztrofizikusokat a mikrohullámú tartományban izzó égbolt inhomogenitásai érdeklik. Arra használják, hogy meghatározzák, hogyan kezdtek galaxishalmazok kialakulni a korai Univerzumban, hogy teszteljék a kozmológiai elméletek helyességét. De a Földön a mikrohullámú sütőt olyan hétköznapi feladatokra használják, mint a reggeli felmelegítése és a mobiltelefonon való beszélgetés. A légkör átlátszó a mikrohullámok számára. Használhatók műholdakkal való kommunikációra. Vannak olyan projektek is, amelyek az energiát mikrohullámú sugarak segítségével távolról továbbítják.

33. dia

Források Rák-köd a rádió hatótávolságában

Ebből a képből, amely az Egyesült Államok Nemzeti Rádiócsillagászati ​​Obszervatóriumának (NRAO) megfigyelései alapján készült, meg lehet ítélni a Rák-köd mágneses mezőinek természetét. A Rák-köd a legjobban tanulmányozott szupernóva-maradvány. Ez a kép azt mutatja, hogy néz ki a rádió hatótávolságában. A rádiósugárzást a mágneses térben gyorsan mozgó elektronok generálják. A tér forgásra, azaz gyorsított mozgásra kényszeríti az elektronokat, felgyorsult mozgással pedig a töltések elektromágneses hullámokat bocsátanak ki.

34. dia

Az Univerzum anyageloszlásának számítógépes modellje

Kezdetben az anyag eloszlása ​​az Univerzumban szinte tökéletesen egyenletes volt. De mégis, sok millió és milliárd éven át tartó kis (esetleg kvantum) sűrűségingadozások oda vezettek, hogy az anyag széttöredezett. Hasonló eredmények születnek a galaxisok térbeli eloszlásának megfigyeléseiből is. Több százezer galaxis esetében meghatározzák az ég koordinátáit és a vöröseltolódásokat, amelyekből számítják ki a galaxisok távolságát. Az ábra az Univerzum evolúciójának számítógépes szimulációjának eredményét mutatja. 10 milliárd részecske mozgását a kölcsönös gravitáció hatására 15 milliárd évre számolták. Ennek eredményeként porózus szerkezet alakult ki, amely homályosan emlékeztet egy szivacsra. Csomópontjaiban és szélein galaxishalmazok összpontosulnak, és közöttük hatalmas sivatagok vannak, ahol szinte nincsenek objektumok - a csillagászok üregeknek nevezik őket (az angol ürességből - üresség).

35. dia

Igaz, csak akkor lehet jó egyezést elérni a számítások és a megfigyelések között, ha feltételezzük, hogy a látható (az elektromágneses spektrumban világító) anyag az Univerzum teljes tömegének csak körülbelül 5%-át teszi ki. A többit az úgynevezett sötét anyag és a sötét energia teszi ki, amelyek csak gravitációjuk által mutatkoznak meg, és amelyek természetét még nem állapították meg. Vizsgálatuk a modern asztrofizika egyik legégetőbb problémája.

36. dia

Kvazár: aktív galaktikus mag

A kvazár rádióképe piros színnel mutatja a nagy intenzitású rádiósugárzású területeket: középen az aktív galaktikus atommag, két oldalán pedig két sugár található. Maga a galaxis gyakorlatilag nem bocsát ki rádióhullámokat. Ha túl sok anyag halmozódik fel a szupermasszív fekete lyukba a galaxis közepén, hatalmas mennyiségű energia szabadul fel. Ez az energia az anyag egy részét fényközeli sebességre gyorsítja, és relativisztikus plazmasugárral löki ki két ellentétes irányban, merőlegesen az akkréciós korong tengelyére. Amikor ezek a sugarak ütköznek az intergalaktikus közeggel, és lelassulnak, a beléjük jutó részecskék rádióhullámokat bocsátanak ki.

37. dia

Rádiógalaxis: a rádió fényerejének kontúrtérképe

A kontúrtérképeket jellemzően egyetlen hullámhosszon készített képek ábrázolására használják, különösen a rádióhullámhossz-tartományban. A konstrukció elve szerint a topográfiai térkép szintvonalaihoz hasonlítanak, csak a horizont feletti fix magasságú pontok helyett az égbolton egy forrás azonos rádiófényességű pontjait kapcsolják össze. A láthatótól eltérő sugárzási tartományban lévő űrobjektumok leképezéséhez különféle technikákat alkalmaznak. Leggyakrabban ezek mesterséges színek és kontúrtérképek. Mesterséges színek segítségével megmutathatja, hogyan nézne ki egy tárgy, ha az emberi szem fényérzékeny receptorai nem a látható tartomány bizonyos színeire, hanem az elektromágneses spektrum más frekvenciáira érzékenyek.

38. dia

VevőkMicrowave Orbiter WMAP

A mikrohullámú háttér vizsgálatát földi rádióteleszkópokkal kezdték, 1983-ban a Prognoz-9 műhold fedélzetén lévő szovjet Relikt-1 műszerrel, 1989-ben pedig az amerikai COBE (Cosmic Background Explorer) műholddal folytatták, de a legrészletesebb térkép. A mikrohullámú háttéreloszlásról Az égi gömböt 2003-ban építette fel a WMAP szonda (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe). A kapott adatok jelentős korlátozásokat támasztanak a galaxisok kialakulásának és az Univerzum evolúciójának modelljeivel szemben. A kozmikus mikrohullámú háttér, más néven kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás, olyan rádiózajt hoz létre, amely szinte minden irányban azonos az égbolton. Pedig az intenzitásban nagyon kicsi eltérések vannak – körülbelül ezred százalék. Ezek a fiatal Univerzum anyagsűrűségének inhomogenitásának nyomai, amely magvakként szolgált a jövőbeli galaxishalmazok számára.

39. dia

Sky Vélemények

A gerjesztetlen hidrogénatom energiája a proton és az elektron spinjének relatív orientációjától függ. Ha párhuzamosak, az energia valamivel magasabb. Az ilyen atomok spontán módon átalakulhatnak antipárhuzamos forgású állapotba, és olyan kvantum rádiósugárzást bocsátanak ki, amely egy apró energiafelesleget visz el. Ez egy atommal átlagosan 11 millió évente egyszer fordul elő. De a hidrogén hatalmas eloszlása ​​az Univerzumban lehetővé teszi a gázfelhők megfigyelését ezen a frekvencián. A híres 21,1 cm-es spektrumvonal egy másik módja a semleges atomi hidrogén megfigyelésének az űrben. A vonal a hidrogénatom fő energiaszintjének úgynevezett hiperfinom felhasadásából adódik.

40. dia

Rádió égbolt 73,5 cm-en, 408 MHz-en (Bonn)

A felmérés elkészítéséhez a világ egyik legnagyobb teljes körben forgó rádióteleszkópját, a 100 méteres bonni rádióteleszkópot használták. Ez a leghosszabb hullámhossz az égbolt felmérések közül. Olyan hullámhosszon hajtották végre, amelyen jelentős számú forrás figyelhető meg a Galaxisban. Ráadásul a hullámhossz kiválasztását technikai okok is meghatározták.

41. dia

Földi alkalmazás

Mikrohullámú sütő Így történik az élelmiszerek mikrohullámú (mikrohullámú) szárítása, kiolvasztása, főzése és melegítése. Ezenkívül a váltakozó elektromos áramok nagyfrekvenciás áramokat gerjesztenek. Ezek az áramok olyan anyagokban fordulhatnak elő, amelyekben mobil töltésű részecskék vannak. De éles és vékony fémtárgyakat nem lehet mikrohullámú sütőbe tenni (ez különösen vonatkozik az ezüsttel és arannyal bevont fémdíszítésű edényekre). Még egy vékony aranyozott gyűrű is a lemez széle mentén erős elektromos kisülést okozhat, amely károsítja a kemencében elektromágneses hullámot létrehozó eszközt (magnetron, klystron). A mikrohullámú sütő fő előnye, hogy idővel az étel a teljes térfogatban felmelegszik, nem csak a felületről. A hosszabb hullámhosszú mikrohullámú sugárzás mélyebbre hatol, mint az infravörös sugárzás a termékek felszíne alatt. Az élelmiszerek belsejében az elektromágneses rezgések a vízmolekulák forgási szintjét gerjesztik, amelyek mozgása főként az élelmiszer felmelegedését okozza.

42. dia

Mobiltelefon

A GSM szabványban egy bázisállomás legfeljebb 8 telefonbeszélgetést tud egyszerre támogatni. Tömegrendezvények és természeti katasztrófák idején a hívók száma meredeken megnövekszik, ami túlterheli a bázisállomásokat, és a cellás kommunikáció megszakadásához vezet. Az ilyen esetekre a mobilszolgáltatók mobil bázisállomásokkal rendelkeznek, amelyek gyorsan eljuttathatók olyan területekre, ahol nagy tömegek vannak. Sok vita folyik a mobiltelefonok mikrohullámú sugárzásának lehetséges káros hatásairól. Beszélgetés közben a jeladó a személy fejének közvetlen közelében van. Az ismételt tanulmányok még nem tudták megbízhatóan regisztrálni a mobiltelefonok rádiósugárzásának egészségre gyakorolt ​​negatív hatásait. Bár nem zárható ki teljesen a gyenge mikrohullámú sugárzás testszövetekre gyakorolt ​​hatása, komoly aggodalomra nincs ok. A cellás telefónia működési elve egy rádiócsatorna használatán alapul (mikrohullámú tartományban) az előfizető és az egyik bázisállomás közötti kommunikációhoz. Az információ továbbítása a bázisállomások között általában digitális kábelhálózatokon keresztül történik. A bázisállomás hatótávolsága - a cella mérete - több tíztől több ezer méterig terjed. Ez a tájtól és a térerőtől függ, ami úgy van kiválasztva, hogy ne legyen túl sok aktív előfizető egy cellában.

43. dia

tévé

A televízióállomás adója folyamatosan sugároz egy szigorúan rögzített frekvenciájú rádiójelet, ezt vivőfrekvenciának nevezik. A TV vevőáramköre hozzá van állítva - rezonancia keletkezik benne a kívánt frekvencián, lehetővé téve, hogy gyenge elektromágneses rezgéseket vegyen fel. A képpel kapcsolatos információkat az oszcillációk amplitúdója továbbítja: a nagy amplitúdó nagy fényerőt, az alacsony amplitúdó a kép sötét területét jelenti. Ezt az elvet amplitúdómodulációnak nevezik. A hangot hasonló módon továbbítják a rádióállomások (kivéve az FM-állomásokat). A digitális televíziózásra való átállással a képkódolás szabályai megváltoznak, de a vivőfrekvencia és moduláció elve változatlan marad. A televíziós képeket méteres és deciméteres hullámokon továbbítják. Minden keret vonalakra van osztva, amelyek mentén a fényerő bizonyos módon változik.

44. dia

Parabolaantenna

Parabolaantenna geostacionárius műhold jelének vételéhez mikrohullámú és VHF tartományban. Működési elve megegyezik a rádióteleszkóppal, de az edényt nem kell mozgathatóvá tenni. A telepítéskor a műholdra van irányítva, amely mindig egy helyen marad a földi szerkezetekhez képest. Ezt úgy érik el, hogy a műholdat geostacionárius pályára állítják a Föld egyenlítője felett mintegy 36 ezer km-es magasságban. A keringési periódus ezen a pályán pontosan megegyezik a Föld tengelye körüli forgási periódusával a csillagokhoz képest - 23 óra 56 perc 4 másodperc. A tányér mérete a műholdadó teljesítményétől és sugárzási mintájától függ. Minden műholdnak van egy fő szolgáltatási területe, ahol a jeleit egy 50–100 cm átmérőjű tányér fogadja, és egy perifériás terület, ahol a jel gyorsan gyengül, és akár 2–3 méteres antennára is szükség lehet a vételéhez.

45. dia

Látható tartomány

Földi alkalmazás

46. ​​dia

A látható fény tartománya a legszűkebb a teljes spektrumban. A hullámhossz kevesebb, mint kétszer változik benne. A látható fény adja a maximális sugárzást a nap spektrumában. Az evolúció során szemünk alkalmazkodott a fényéhez, és csak a spektrum ezen szűk részén képes érzékelni a sugárzást. A 20. század közepéig szinte minden csillagászati ​​megfigyelést látható fényben végeztek. Az űrben a látható fény fő forrása a csillagok, amelyek felülete több ezer fokra felmelegszik, és ezért fényt bocsát ki. A Földön nem termikus fényforrásokat is használnak, például fénycsöveket és félvezető LED-eket. Tükröket és lencséket használnak a halvány kozmikus források fényének összegyűjtésére. A látható fény vevői a szem retinája, a fényképészeti film, a digitális fényképezőgépekben használt félvezető kristályok (CCD mátrixok), a fotocellák és a fénysokszorozók. A vevők működési elve azon alapul, hogy a látható fénykvantum energiája elegendő ahhoz, hogy egy speciálisan kiválasztott anyagban kémiai reakciót váltson ki, vagy egy szabad elektront kiütjön az anyagból. Ezután a reakciótermékek koncentrációja vagy a felszabaduló töltés mennyisége alapján meghatározzuk a kapott fény mennyiségét.

47. dia

Források

A 20. század végének egyik legfényesebb üstököse. 1995-ben fedezték fel, amikor még a Jupiter pályáján túl volt. Ez rekord távolság egy új üstökös felfedezéséhez. 1997. április 1-jén áthaladt a perihéliumon, és május végén érte el maximális fényerejét - körülbelül nulla magnitúdót. Hale-Bopp üstökös Összességében 18,5 hónapig volt szabad szemmel látható az üstökös – ez a duplája az 1811-es nagy üstökös által felállított korábbi rekordnak. A képen az üstökös két farka látható – por és gáz. A napsugárzás nyomása elvezeti őket a Naptól.

48. dia

Szaturnusz bolygó

A második legnagyobb bolygó a Naprendszerben. A gázóriások osztályába tartozik. A képet a Cassini bolygóközi állomás készítette, amely 2004 óta végez kutatásokat a Szaturnusz-rendszerben. A 20. század végén minden óriásbolygón – a Jupitertől a Neptunuszig – fedeztek fel gyűrűrendszereket, de csak a Szaturnuszon, még egy kis amatőr távcsővel is könnyen megfigyelhetők.

49. dia

Napfoltok

Több órától több hónapig élnek. A napfoltok száma a naptevékenység mutatójaként szolgál. A napfoltokat több napon keresztül megfigyelve könnyen észrevehető a Nap forgása. A kép amatőr távcsővel készült. Alacsony hőmérsékletű régiók a Nap látható felületén. Hőmérsékletük 4300–4800 K - körülbelül másfél ezer fokkal alacsonyabb, mint a Nap többi felületén. Emiatt a fényességük 2-4-szer alacsonyabb, ami kontrasztban fekete foltok benyomását keltve. A foltok akkor keletkeznek, amikor a mágneses tér lelassítja a konvekciót és ezáltal a hő eltávolítását a Nap felső rétegeiben.

50. dia

Vevők

Amatőr távcső A modern világban az amatőr csillagászat lenyűgöző és tekintélyes hobbivá vált. A legegyszerűbb, 50–70 mm-es lencseátmérőjű, a legnagyobb 350–400 mm-es átmérőjű műszerek árát tekintve egy tekintélyes autóéhoz hasonlíthatók. állandó telepítést igényel egy kupola alatti beton alapra. Képes kezekben az ilyen műszerek nagymértékben hozzájárulhatnak a nagyobb tudományhoz.

51. dia

Izzólámpa

Látható fényt és infravörös sugárzást bocsát ki a vákuumban elhelyezett volfrámspirál elektromos melegítése miatt. A sugárzási spektrum nagyon közel áll a fekete testhez, körülbelül 2000 K hőmérsékleten. Ezen a hőmérsékleten a maximális sugárzás a közeli infravörös tartományban jelentkezik, ezért világítási célokra használhatatlanul. A hőmérsékletet nem lehet jelentősen növelni, mivel a spirál gyorsan meghibásodik. Ezért az izzólámpák gazdaságtalan világítóeszköznek bizonyulnak. A fénycsövek sokkal hatékonyabban alakítják át az elektromosságot fénnyel.

52. dia

Ultraibolya

Földi alkalmazás

53. dia

Az elektromágneses sugárzás ultraibolya tartománya a látható spektrum ibolya (rövid hullámhosszú) végén túl van. A Nap közeli ultraibolya fénye áthalad a légkörön. Barnulást okoz a bőrön, és szükséges a D-vitamin termeléséhez. A túlzott expozíció azonban bőrrák kialakulásához vezethet. Az UV-sugárzás káros a szemre. Ezért feltétlenül viseljen védőszemüveget vízen és különösen havon a hegyekben. A keményebb UV-sugárzást az ózonmolekulák és más gázok abszorbeálják a légkörben. Csak az űrből figyelhető meg, ezért vákuum ultraibolya sugárzásnak nevezik. Az ultraibolya kvantumok energiája elegendő a biológiai molekulák, különösen a DNS és a fehérjék elpusztításához. A mikrobák elpusztításának egyik módszere ezen alapul. Úgy tartják, amíg a Föld légkörében nem volt ózon, amely elnyeli az ultraibolya sugárzás jelentős részét, addig az élet nem hagyhatta el a vizet a szárazföldön. Ultraibolya fényt olyan objektumok bocsátanak ki, amelyek hőmérséklete több ezer és százezer fok között mozog, például fiatal, forró, nagy tömegű csillagok. Az UV-sugárzást azonban elnyeli a csillagközi gáz és a por, így gyakran nem magukat a forrásokat, hanem az általuk megvilágított kozmikus felhőket látjuk. Az UV sugárzás gyűjtésére tükörteleszkópokat, a regisztráláshoz fotosokszorozó csöveket, a közeli UV-ben pedig, mint a látható fényben, CCD mátrixokat használnak.

54. dia

Források

Az izzás akkor keletkezik, amikor a napszél töltött részecskéi a Jupiter légkörében lévő molekulákkal ütköznek. A legtöbb részecske a bolygó mágneses mezejének hatására a mágneses pólusok közelében kerül a légkörbe. Ezért a ragyogás viszonylag kis területen jelentkezik. Hasonló folyamatok mennek végbe a Földön és más bolygókon is, amelyek légkörrel és mágneses mezővel rendelkeznek. A képet a Hubble Űrteleszkóp készítette. Aurora a Jupiteren ultraibolya fényben

55. dia

Sky Vélemények

Extreme Ultraviolet Sky (EUVE) A felmérést a keringő ultraibolya obszervatórium, az Extreme Ultraviolet Explorer készítette. a berendezésről. A fekete csíkok az égbolt azon részei, amelyeket nem lehetett megfigyelni. A jelen áttekintésben szereplő részletek kis száma annak köszönhető, hogy viszonylag kevés a kemény ultraibolya sugárzás forrása, és emellett az ultraibolya sugárzást a kozmikus por szórja szét.

56. dia

Földi alkalmazás

Szolárium Berendezés a test adagolt besugárzására közel ultraibolya fénnyel barnuláshoz. Az ultraibolya sugárzás melanin pigment felszabadulásához vezet a sejtekben, ami megváltoztatja a bőr színét

57. dia

Valuta detektor

Az ultraibolya sugárzást a bankjegyek hitelességének megállapítására használják. A bankjegyekbe speciális festékanyagú polimer szálakat préselnek, amelyek elnyelik az ultraibolya kvantumokat, majd a látható tartományban kevésbé energikus sugárzást bocsátanak ki. Az ultraibolya fény hatására a szálak izzani kezdenek, ami a hitelesség egyik jeleként szolgál. A detektor ultraibolya sugárzása a szem számára láthatatlan, a legtöbb detektor működése során észrevehető kék fény annak köszönhető, hogy a használt ultraibolya források is a látható tartományban bocsátanak ki.

Az összes dia megtekintése

Előző cikk: Mekkora a fénysebesség Következő cikk: Harmonikus rezgések Az oszcillációs frekvencia fizikai képlete