Пресс конференция по физике на тему Инфракрасное, ультрафиолетовое и рентгеновское излучения на службе у человека (11 класс)

10

Пресс-конференция.

Тема: Рентгеновское, инфракрасное, ультрафиолетовое излучение на службе у человека.

Цель:

-Продолжить формирование основных понятий о рентгеновском, инфракрасном, ультрафиолетовом излучении;

-Рассмотреть практическое применение человеком рентгеновского, инфракрасного, ультрафиолетового излучения, обратить внимание на экологические проблемы, связанные с различными видами излучений;

-Продолжить формирование основ нравственности, высокой культуры поведения, чувства ответственности, дисциплинированности, коллективизма;

-Формирование навыков коммуникативного общения.

Оборудование:

1. Портреты Рентгена Вильгельма.

2. Рентгеновские снимки.

3. На плакатах:

«Рентген был большой и цельный человек в науке и жизни. Вся его личность, его деятельность и научная методология принадлежат прошлому. Но только на фундаменте, созданном физиками 19 века и, в частности, Рентгеном, могла появиться современная физика»

А.Ф.Иоффе.

«Нам необыкновенно повезло, что мы живём в век, когда ещё можно делать открытия».

Р.Фейнман.

«Природа - единственная книга, каждая страница которой полна глубокого содержания».

И.В.Гёте.

4. Таблицы.

-рентгеновская трубка;

-тепловизор;

-термолокатор змеи.

5. Таблички с надписями:

-физик-теоретик, профессор технических наук;

-юрист-криминалист;

-профессор академии медицинских наук России;

-доктор исторических наук, историк;

-генерал армии России;

-профессор Темирязевской академии наук;

-профессор астрономии;

-врач-рентгенолог;

-биолог;

-эколог;

-инженер промышленности;

6. Диск с фильмом «Рентгеновские лучи».

7. Бинокли, другие инфракрасные приборы.

8. Запись на листе органическим веществом.

9. Свеча, спички.

10. Физические газеты:

-Бесценный дар;

-Инфракрасное, ультрафиолетовое, рентгеновское излучение на службе у человека;

Ведущий: Добрый день, уважаемые друзья! Всех присутствующих в зале интересует вопрос: «Как рентгеновское, инфракрасное, ультрафиолетовое излучение служит человеку?». В зале присутствуют корреспонденты различных газет, журналов. Мы пригласили представителей учёного мира. Представляю вам: физиков-теоретиков, профессора криминалистики, профессора академии медицинских наук, историка, генерала армии, профессора астрономии, врача-рентгенолога, биолога, эколога, профессора сельскохозяйственной академии…

Попрошу присутствующих корреспондентов быть активными, задавать интересующие их вопросы. Итак, начинаем.

Корреспондент журнала «Наука и жизнь»: В серьёзности наших статей, я знаю. никто не сомневается. Думаю, что уместно начать рассмотрение материала пресс-конференции с физической сущности рентгеновского, ультрафиолетового, инфракрасного излучений. Поэтому мой первый вопрос к физику теоретику. Попрошу вас осветить физическую сущность ультрафиолетового, инфракрасного, рентгеновского излучений.

Физик-теоретик1: Видимое излучение (свет) далеко не исчерпывает возможные виды излучений. С ним соседствует инфракрасное и ультрафиолетовое.

Не воспринимаемые глазом инфракрасные волны имеют длины, превышающие длину волны красного цвета. Инфракрасные лучи вызывают нагрев тел, поэтому их часто называют тепловыми. Максимум энергии излучения электрической дуги и лампы накаливания приходится на инфракрасные лучи.

Существуют электромагнитные волны с длиной волны меньше, чем у фиолетового света, их назвали ультрафиолетовыми. Ультрафиолетовое излучение отличается высокой химической активностью. Повышенную чувствительность к ультрафиолетовому излучению имеет фотоэмульсия. Ультрафиолетовые лучи не вызывают зрительных образов, они невидимы.

Физик-теоретик2: Продолжаю рассказ моего коллеги. Может быть, и не все слышали об инфракрасных и ультрафиолетовых лучах, но о существовании рентгеновских лучей, конечно, знают все эти замечательные лучи. Не сомневаюсь, что всем присутствующим будет интересно узнать историю открытия рентгеновских лучей. Передаю слово доктору исторических наук.

Историк: «Слухи носились по свету. Шептались: «Открыты некие лучи, продлевающие жизнь - магический жизненный эликсир». Говорили, они превращают свинец в золото. Били тревогу: они могут проникнуть в мозг и читать мысли. Досужие языки старались перещеголять друг друга осведомлённостью. А больше всех интересовался фантастическим открытием виновник переполоха - профессор физики Вильгельм Кондрат Рентген.

В его лаборатории почти ничего не изменилось с того дня - 8 ноября 1895 года - когда он заметил случайно, как холодным зеленоватым светом сияют кристаллы одной из солей. Это свечение он видел не раз. Но за окном была ночь. Недавно пробило четверть двенадцатого, и последний солнечный луч давно уж покинул засыпавший Вюрцбург. Может мираж? Устал! Вот и разрядную трубку, прикрытую чёрным колпаком, забыл выключить. Щелчок рубильника - и, свечения, как ни бывало. Ни единой искорки не осталось. Неужели трубка при прохождении тока высокого напряжения стала источником дотоле неизвестного икс-луча, породившего волшебный свет?»

Встревоженная супруга - фрау Берта так и не дождалась в эту ночь мужа домой. Он покинул лабораторию лишь через 50 дней, наполненных всепоглощающей, напряжённой, изнуряющей работой, добравшись до причины открытого явления, изучив его свойства и составив о новом виде лучей, предварительное научное сообщение. Несколько страничек, 17 коротких, но обоснованных положений. В январе 1896 года покорённые слушатели доклада потребовали сменить таинственный икс в их названии на имя открывателя. Икс - лучи стали именовать рентгеновскими лучами. Только автор не признал нового названия и до конца жизни говорил об икс-лучах.

Корреспондент газеты «Вперёд»: Вы предупредили мой вопрос. Я вам очень благодарен за такую историческую справку. В нашу газету приходят письма от читателей, где часто звучит просьба рассказать об открытии рентгеновских лучей. У меня к вам ещё один вопрос: Как Рентген относился к славе? Оценило ли человечество его заслуги?

Историк: Спасибо вам за такой вопрос. Замкнутый, избегавший гласности, отклонивший все знаки отличия, Рентген может послужить образцом скромности. Скромность Рентгена увеличивала число его врагов. Отклонив дворянское звание, он нажил ненависть прусской аристократии. За своё открытие он получил Нобелевскую премию. Слава, от которой Рентген бежал всю жизнь, нашла его после смерти. Ему был поставлен памятник, его имя присвоено двум физическим приборам - для изучения и контроля атомной структуры образца (рентгеновская камера) и для получения рентгеновского излучения (рентгеновская трубка); в честь него внесистемная доза единицы рентгеновского и гамма излучения названа «рентген». Интересно, что первый в мире памятник учёному был установлен в Ленинграде, а первая русская рентгеновская трубка была изготовлена уже в январе 1896 года А.С.Поповым.

Корреспондент газеты «Вперёд»: Благодарю вас за исчерпывающую информацию.

Корреспондент газеты «Комсомольская правда»: Читатели нашей газеты самого различного возраста. Совсем недавно мы получили письмо от Маловой Евдокии Ивановны. Она пишет: «Уважаемые корреспонденты, прошу вас рассказать о первом рентгеновском снимке Луны». Признаюсь вам честно, мы не можем сами дать ответ на этот вопрос. Поэтому я адресую его профессору астрономии. Итак, прошу вас рассказать о первом рентгеновском снимке Луны.

Профессор астрономии: С Земли фотографировать Луну в рентгеновском диапазоне невозможно, так как земная атмосфера поглощает это излучение. Первые снимки удалось сделать со спутника ROSAT, запущенного в 1990 году Европейским космическим агентством. На его борту были размещены: рентгеновский телескоп, созданный в физическом институте имени М.Планка (Германия) и широкоугольная камера, изготовленная в Великобритании. Снимки, сделанные с их помощью, свидетельствуют о внеземном происхождении фонового рентгеновского излучения Луны - она отражает рентгеновские лучи от удалённых и пока не отождествлённых источников.

Корреспондент газеты «Комсомольская правда»: Спасибо вам за интересный ответ.

Корреспондент журнала «Природа»: Позвольте мне немного нарушить русло нашего разговора. Мне тоже интересно знать про рентгеновское излучение. Но я думаю, нам надо больше узнать и об инфракрасном и ультрафиолетовом излучениях. Поскольку я являюсь корреспондентом журнала, защищающего природу, мои вопросы биологу.

Вопрос №1: Прошу вас рассказать об ультрафиолетовом влиянии озоновой дыры.

Биолог: Эксперименты в прибрежных водах Антарктиды показали, что биологически активное ультрафиолетовое излучение проникает во время расширения озоновой дыры на глубину до 20м. Это казалось опасным тем, что ультрафиолетовые лучи могут повреждать ДНК антарктического фитопланктона, который служит продуктом питания морских обитателей и изменения которого могут негативно сказаться на их жизни. Однако планктон-полярник оказался жизнестойким и восстанавливает повреждения наследственного вещества. Вместе с тем учёные отмечают, что биологические эффекты озоновой дыры могут оказать другое влияние на арктические морские сообщества. Чтобы выяснить какое, необходимы более длительные наблюдения.

Корреспондент журнала «Природа»: Спасибо. Второй вопрос к вам. Неужели правда, что учёные раскрыли тайну пауков и, действительно ли это связано с ультрафиолетовым излучением?

Биолог: Учёные, действительно. Раскрыли «тайну» пауков - так они заманивают жертву в свои сети. Оказалось, что нити паутины лучше всего отражают ультрафиолетовые лучи, а повышенное содержание ультрафиолета - это сигнал о чистоте неба; восприняв этот сигнал, насекомые устремляются к нему и попадают …в паутину. А чтобы паутинная сеть не была видна, она не должна быть хорошо и полностью освещена, поэтому пауки большую её часть маскируют, оставляя отражающими лишь небольшие участки.

Это подтверждают и специальные исследования зрения насекомых, которое, как и у всех животных, основано на восприятии контрастов. Недавние работы учёных показали, что многие насекомые способны видеть сети пауков и избегать их, причём установлено, что различимость сети обусловлена совокупным взаимодействием таких фактов, как отражательные свойства паутины, конструкция сети, оптические свойства фона и особенности зрительного восприятия насекомого.

Корреспондент журнала «Природа»: Спасибо за ответ. Не сочтите меня назойливым, но у меня ещё вопрос. А используется ли в жизни животных инфракрасное излучение?

Биолог: Да, и очень часто. Для многих животных хорошей защитой от хищников служит окраска, обусловленная способностью кожи по-разному отражать свет. Американские учёные обнаружили различия у разных особей древесных лягушек в отражении света: кожа одних отражает инфракрасное излучение, кожа других не обладает таким свойством. Лягушки, отражающие инфракрасные лучи (эта способность не связана с принадлежностью к определённому виду и с терморегуляцией) дают спектры отражения, аналогичные спектрам листьев, на которых они сидят. Это имеет защитный характер: инфракрасное излучение ослабляет тепловой контраст лягушки с фоном.

Корреспондент журнала «Природа»: Благодарю вас, вы полностью удовлетворили моё любопытство.

Корреспондент журнала «Моё здоровье»: Как вы догадались, мой вопрос к профессору медицины. Скажите, пожалуйста, нашли ли применение инфракрасное, ультрафиолетовое и рентгеновское излучения в медицине?

Профессор академии медицинских наук: Несомненно, все указанные вами виды излучений нашли большое применение в медицине. Начну с того, что ультрафиолетовые лучи оказывают сильное действие на живые организмы, оно связано с фотохимическими реакциями, возникающими при их поглощении. В организме в ткани ультрафиолетовые лучи проникают очень неглубоко, от 0,1 до 1,0мм, но вызывают сложную биохимическую реакцию, следствием которой является покраснение кожи у человека (эритема), которое затем проходит, но оставляет светло коричневую пигментацию (загар). Биологическое действие ультрафиолетового излучения зависит от длины его волны. Излучение с длиной волны от 400 до 315мкм (антирахитное) отличается укрепляющим и закаливающим организм действием. Используется в гигиенических и профилактических целях.

Для излучения с длиной волны от 280 до 200мкм характерно бактерицидное (убивает микробы) действие, наиболее выраженное при длине волны 254мкм. Это излучение используется в качестве средства дезинфекции.

Инфракрасное излучение испускают все тела. Я расскажу вам о том, что в 1983 году впервые в мире наши учёные для изучения тепловой картины работы мозга используют прибор - тепловизор, регистрирующий инфракрасное излучение. Кроме этого, используется метод акустической термографии, позволяющий гораздо точнее определять местоположение опухолей или очагов воспаления. О использовании рентгеновских лучей в медицине думаю лучше меня вам расскажет врач-рентгенолог, мой коллега. Передаю ему слово.

Врач-рентгенолог: (у него вывешены рентгеновские снимки). Спасибо. Если допустить, что современная клиническая медицина лишилась бы рентгенологических методов исследования больных, то, несмотря на все другие её достижения. Она оказалась бы отброшенной далеко назад, а врачи были бы беспомощны перед лицом многих вполне излечимых заболеваний, так как не могли бы их распознать. А сколько заболеваний костей скелета было выяснено с помощью рентгеновских лучей заболеваний, которые до «рентгеновской эры» ставили врачей в тупик. И, конечно, едва ли были бы возможны достижения нынешнего дня - операции на головном и спинном мозге, а также хирургия сердца. Благодаря ей в Великую Отечественную войну, были спасены многие тысячи жизней наших воинов. Рентгенодиагностика применяется и для исследования состояния вен, артерий, печени, желчного пузыря и других органов.

Большую роль в предупреждении заболеваний, ранней диагностики играет флюорография (быстрое получение фотографии рентгеновского изображения). Она даёт возможность массового обследования людей, при котором могут быть выявлены ранние стадии заболеваний лёгких (туберкулёз, опухоли).

Но рентгеновское излучение используется не только для диагностики заболеваний, но и для лечения некоторых из них. Рентгенотерапия - один из главных методов лечения злокачественных образований, а также экзем, лейкемии, язвенной болезни и других. В настоящее время созданы линзы, пригодные для рентгеновского диапазона, что открывает принципиально новые возможности использования рентгеновских лучей, в частности, для воздействия на микробы.

Корреспондент журнала «Моё здоровье»: Благодарю вас уважаемый профессор медицины.

Корреспондент газеты «Жизнь Ульяновска»: Скажите, пожалуйста, уважаемый профессор медицины, правда ли, что переливаемую кровь облучают ультрафиолетовым светом?

Профессор медицины: Переливание крови - один из эффективных способов лечения многих болезней. Наряду с вливанием донорской крови или различных кровезаменителей используют реинфузию, то есть обратное вливание крови, взятой у больного. Эффективность реинфузии значительно повышается при обработке взятой крови физико-химическими методами, в том числе облучением ультрафиолетовым светом.

Исследователи АТУ имени Жданова изучали механизм терапевтического воздействия такой крови под действием ультрафиолета.

Корреспондент газеты «Жизнь Ульяновск»: Благодарю вас. Среди гостей я вижу инженера промышленности. Скажите, пожалуйста, неужели и в промышленности нашли применение рентгеновские, инфракрасные, ультрафиолетовые лучи.

Инженер промышленности: Да, вы правы. Инфракрасное излучение применяют для сушки лакокрасочных покрытий, овощей, фруктов и т. д. Созданы приборы, в которых не видимое глазом инфракрасное изображение объекта преобразуется в видимое. По дифракционной картине, даваемой рентгеновскими лучами при их прохождении сквозь кристаллы, удаётся установить порядок расположения атомов в пространстве - структуру кристаллов. С помощью рентгеноструктурного анализа удалось расшифровать строение сложнейших органических соединений, включая белки. В частности, была определена структура молекулы гемоглобина, содержащей десятки тысяч атомов.

Ещё следует отметить дефектоскопию - метод обнаружения раковин в отливках, трещин в рельсах, проверки качества сваренных швов и т.д. Рентгеновская дефектоскопия основана на изменении поглощения рентгеновских лучей в изделии при наличии в нём полости или инородных включений.

Корреспондент газеты «жизнь. Ульяновск»: Благодарю вас.

Корреспондент журнала «Человек и закон»: Я случайно увидел объявление об этой пресс-конференции. И сейчас, видя профессора криминалистики, решился всё-таки задать несколько вопросов. Во-первых, кто и когда привлёк в криминалистику ультрафиолетовые лучи?

Профессор криминалистики: Американский физик Р. Вуд в 1906 году. В одной из своих работ он показал, что ультрафиолетовые лучи можно применить при фотографировании документов. С их помощью удаётся безошибочно установить и по характеру отражённого свечения разницу в сортах использованной бумаги: в ультрафиолетовых лучах легко видеть тексты, написанные невидимыми чернилами растворами органических веществ.

Корреспондент журнала «Человек и закон»: Действительно, очень интересно. У меня ещё один вопрос. Используют ли в криминалистике, и с какой целью инфракрасные лучи?

Профессор криминалистики: Да, используют. Фотографирование в инфракрасных лучах стали применять в криминалистике ещё в двадцатых годах. Оно не требует особо сложного оборудования. Инфракрасные лучи безошибочно устанавливают различие чернил, сортов бумаги и т. д. Их используют для восстановления текстов обуглившихся документов. Эти лучи свободно проходят сквозь слой плесени, грязи, жира, через пятна крови, делая видимыми невидимое.

На криминалистические исследования работает и инфракрасная люминесценция. Дело в том, что красители, применяемые для изготовления синих и фиолетовых чернил, очень активно поглощают лучи видимой части спектра и хорошо люминесцируют под воздействием инфракрасных лучей; это даёт возможность с их помощью исследовать документы, которые написаны такими чернилами.

Корреспондент журнала «Человек и закон»: Благодарю вас. Позвольте мне задать ещё один вопрос. А. Рентгеновское излучение помогает правосудию?

Профессор криминалистики: Вашему вниманию предлагаю исторический факт. В 1937 году в печати появилось сообщение о том, что найдено дотоле неизвестная картина голландца Яна Вермера Делфтского - одного из самых знаменитых художников 17 века. Вскоре мир узнал, что голландец Ван Меегерен нашёл ещё 8 картин этого художника. В 1946 году Ван Меегерен был арестован властями по обвинению в продаже одному из фашистских главарей - Г.Герингу национальному достоянию страны - картин Яна Вермера. В ходе судебного процесса и открылось, что картины, найденные Ван Меегереном, написаны не Вермером, а им самим. Это показали рентгенографические исследования. Но всё-таки, оставались сомнения в верности вывода. Решающее заключение, внёсшее ясность, было сделано после измерения радиоактивности, содержащихся в белилах (белой краске) радия и свинца. Белила оказались очень радиоактивными, и, значит, современными.

Корреспондент журнала «Человек и закон»: Спасибо вам. Вы очень интересный собеседник. Не могли бы вы ещё рассказать какой-нибудь случай из своей практики.

Профессор криминалистики: Я могу вам рассказать, как физики определяют наличие драгоценных металлов на одежде человека, подозреваемого в изготовлении фальшивых жетонов для различных автоматов. В криминалистической лаборатории с этой целью работают ультрафиолетовые эмиссионные спектроскопы, созданные физиками. Известно: твёрдые вещества, введённые в пламя вольтовой дуги, под воздействием высокой температуры переходят в газообразное состояние, что сопровождается ультрафиолетовым излучением; при этом каждый элемент имеет своё, только ему присущее излучение. Этот метод весьма чувствителен и позволяет устанавливать ничтожно малые количества самых разных веществ.

Корреспондент журнала «Человек и закон»: Большое спасибо вам за интересное выступление.

Корреспондент газеты «Сельская жизнь»: Мой вопрос к профессору сельского хозяйства. Меня, так как я работаю корреспондентом для сельской местности, интересует вопрос: А как применяют инфракрасное, ультрафиолетовое, рентгеновское излучения в сельской местности?

Профессор Сельского хозяйства: Методы инфракрасной техники применяются для определения питательной способности почечного покрова, который подвергают анализу на предмет обнаружения недостающих минералов.

Современное выяснение того, каких питательных в почве и растениях не хватает, позволяет применить необходимые агротехнические меры. Кроме того, при помощи регистрирующих инфракрасных спектров. Можно производить систему удобрений, органических фосфатов, ядохимикатов.

Инфракрасные лучи могут быть полезны в птицеводстве и животноводстве.

Рентгеновское излучение применяется для сортировки яиц по качеству. Ультрафиолетовое излучение оказывает сильное биологическое действие. Под действием ультрафиолетового излучения происходят химические изменения. Способность веществ к поглощению ультрафиолетового излучения используется для обнаружения вредных примесей в атмосфере.

Корреспондент газеты «Сельская жизнь»: Благодарю вас.

Корреспондент журнала «Военный курьер»: Неужели эти лучи, о которых мы так много говорили, нашли своё применение в армии? Вопрос адресую генералу армии.

Генерал армии: Прежде всего, следует рассказать об исследовании инфракрасных лучей в авиации и ракетной технике. Для скоростных самолётов и ракет весьма важно знать, как влияет аэродинамическое нагревание поверхности на весь аппарат. Односторонний нагрев поверхностей может привести к отказу работы двигателя. Для исследования этих явлений применяется система тепловых измерений в контрольных условиях, моделируемых с помощью нагревательных ламп инфракрасного излучения, которые располагаются вблизи нагреваемой поверхности и имитируют эффект аэродинамического нагрева. Поверхности нагреваются до температуры 1300-1400⁰С. Методы инфракрасной техники широко используются для изучения реакций распада самолётного и ракетного топлива во время сгорания и для изучения продуктов сгорания.

Инфракрасные лучи широко применяются в военном деле. Начало этому было положено в годы второй мировой войны, когда были разработаны методы инфракрасной пеленгации вражеских объектов и самолётов. Инфракрасная пеленгация основана на том, что любое тело, имеющее температуру выше абсолютного нуля, служит источником инфракрасного излучения. Поэтому большинство военных объектов (особенно устройства с тепловыми двигателями) мощные источники инфракрасного излучения. Инфракрасные методы пеленгации имеют серьёзное преимущество по сравнению с радиолокацией по точности локации, с их помощью, например, различают раздельно два мотора самолёта, что не под силу радиолокатору.

Использование инфракрасных лучей позволяет обнаружить реактивные самолёты, стартующие ракеты (если наблюдение ведётся со спутников).

Методы инфракрасной фотографии дают возможность вести съёмку с самолётов через значительную толщу атмосферы и, кроме того, различать на фотоснимках объекты, обладающие различной отражательной способностью в инфракрасной части спектра.

Корреспондент журнала «Военный курьер»: спасибо за ответ.

Ведущий: Уважаемые друзья! Как вы помните, пресс-конференцию мы начали с рассмотрения сущности трёх видов излучений: рентгеновского, инфракрасного, ультрафиолетового. Мне кажется, мы узнали сегодня очень много об этих излучениях и ,наверное, нам пора заканчивать пресс-конференцию. Прошу профессора технических наук сказать заключительное слово.

Профессор технических наук: Итак, наша пресс-конференция на такую актуальную тему заканчивается. И нам очень хочется, чтобы вы запомнили, что инфракрасное излучение занимает в спектре электромагнитных волн участок между красным концом спектра видимого излучения и началом спектра миллиметровых волн коротковолнового радиодиапазона.

Ультрафиолетовое излучение занимает в спектре электромагнитных волн участок между фиолетовой областью видимого излучения и рентгеновским излучением.

Естественными источниками инфракрасного излучения являются: Солнце, Земля, звёзды, планеты; искусственными - любое нагретое тело. Наиболее распространённые приемники - болометры, термоэлементы, фоторезисторы. Специфические свойства инфракрасного излучения проявляются при взаимодействии с веществом.

Естественными источниками ультрафиолетового излучения являются: Солнце, звёзды, туманности, искусственными - твёрдые тела, нагретые до температуры 3000К и выше. Специфические свойства ультрафиолетового излучения проявляются при взаимодействии с веществом.

Рентгеновское излучение было открыто в 1895 году. Природа рентгеновского излучения оставалась невыясненной до 1906 года. Окончательно она была выяснена в 1912 году. Исследования показали, что рентгеновское излучение возникает при торможении веществом анода быстрых электронов.