Конспект урока «Шкала электромагнитных излучений»

Урок по теме

«Шкала электромагнитных излучений».

Цели урока:

• образовательные: ознакомить с видами электромагнитных излучений; изучить природу, свойства и применение электромагнитных волн; проанализировать виды электромагнитных излучений и показать, как с изменением длины волны изменяются свойства излучений.

• развивающие: развитие интереса к предмету, кругозора, умения логически мыслить;

• воспитательные: прививать любовь к точным наукам; способность к коллективным логическим рассуждениями.

Организация урока. Урок строится как семинар, в ходе которого рассматриваются характеристики всех видов излучения, с учетом ранее изученных радиоволн и света. Весь материал систематизируется и обобщается в виде заполнения таблицы.

Оборудование: таблица «Шкала электромагнитных излучений» у каждого ученика; стенд «Шкала электромагнитных излучений»; компьютерная презентация.

План урока.

1. Оргмомент

2. Радиоволны

3. Инфракрасное излучение

4. Свет (видимое излучение)

5. Ультрафиолетовое излучение

6. Рентгеновское излучение

7. γ-излучение

8. Итоги урока. Домашнее задание.

Ход урока.

слайд

1. Оргмомент (знакомство с темой, целями и содержанием урока)

Ранее на уроках мы с вами изучили радиоволны и видимое излучение (свет). На сегодняшнем уроке мы познакомимся с остальными видами излучений, и систематизируем все знания по электромагнитным волнам в виде заполнения технологической карты (Приложение 1), которая у вас находится на столах. В ней все виды излучений распределены в соответствии с их частотами, что и представляет собой шкалу электромагнитных излучений.

А стенд и таблица на форзаце учебника будут для нас помощью для заполнения этой карты.

слайд

2. Радиоволны

Начнём с заполнения характеристик радиоволн. Изучив радиоволны, нам не составит труда заполнить соответствующие графы таблицы.

Что такое радиоволны? Как их получают? Каковы свойства? Где применяются?

Радиоволны - это электромагнитные волны с длиной волны λ=10^-3-10³ м., а частотный диапазон их ν = 10⁵-10¹¹ Гц. Определите диапазоны по таблице сами.

Получают радиоволны с помощью колебательных контуров и макроскопических вибраторов.

слайд

Свойства:

Радиоволны различных частот и с различными длинами волн по-разному поглощаются и отражаются средами, проявляют свойства дифракции и интерференции.

Применение: Радиосвязь, телевидение, радиолокация.

Проверьте, все ли вы указали в графах, и допишите то, что забыли.

слайд

3. Инфракрасное излучение

Самостоятельная работа с учебником стр. 153, § 63.

слайд

электромагнитное излучение, занимающее на шкале электромагнитных волн область между красными лучами и радиоизлучением, чему соответствует диапазон длин волн

от ~ 760 нм до ~ 2 мм.

Диск «Электронные уроки», «Колебания и волны», урок 12, стр. 5

Солнечное излучение включает в себя также э/м волны, частоты которых ниже или выше видимого диапазона.

Видеофрагмент об обнаружении инфракрасных лучей.

ИК-излучение было открыто в 1800 г. английским физиком и астрономом Вильямом Гершелем. Частота этого излучения меньше частоты красного света. Диапазон ИК-излучения находится между 3*10¹¹-4*10¹⁴ Гц.

Источники ИК-излучения: Солнце (50% его полного излучения), лампы накаливания с вольфрамовой нитью (70-80% их излучения), угольная электрическая дуга, и, вообще, любое нагретое тело; излучается атомами и молекулами вещества.

Человек излучает электромагнитные волны λ»9*10^-6 м.

Проверьте, все ли вы указали в графах, и допишите то, что забыли.

слайд

Свойства:

1.Проходит через некоторые непрозрачные тела, также сквозь дождь, дымку, снег.

2.Производит химическое действие на фотопластинки.

3.Поглощаясь веществом, нагревает его.

4.Вызывает внутренний фотоэффект у германия.

5.Невидимо.

6.Способно к явлениям интерференции и дифракции.

Проверьте, все ли вы указали в графах, и допишите то, что забыли.

слайд

Применение:

• Получают изображения предметов в темноте, приборах ночного видения (ночные бинокли), тумане.

слайд

• Используют в криминалистике, в физиотерапии.

• в промышленности для сушки окрашенных изделий, стен зданий, древесины, фруктов.

Проверьте, все ли вы указали в графах, и допишите то, что забыли.

слайд

4. Свет (видимое излучение)

Часть электромагнитного излучения, воспринимаемая человеческим глазом (от красного до фиолетового):

Диапазон длин волн: λ=8*10^-7-4*10^-7 м.

Частотный диапазон: ν=4*10¹⁴-8*10¹⁴ Гц.

Свет - волна или частица?

Он частица и волна.

С этим стоит согласится,

Доказательств здесь сполна.

В подтверждении свойств света,

Как волны, можно назвать

Разложение его в спектр

По цвета, их наблюдать

Может каждый, где бы не был,

Видя радугу на небе.

Ну, а то, что свет - частица,

Наблюдать еще сложней.

(Без прибора не годится.)

Тем не менее о ней

Ни один написан том,

И название есть - фотон.

Так, что свет, распространяясь,

Как волна себя ведет.

Излучаясь, поглощаясь, -

Как частица: «давит», «рвет».

Вячеслав Сергеев

Август, 2007 год.

слайд

Источники:

1. Естественные

2. Искусственные

3. Излучаются при ускоренном движении заряженных частиц.

Свойства:

1. Отражение

2. преломление

3. воздействие на глаз

4. дисперсия

5. интерференция

6. дифракция

7. поглощение

8. излучение

Применение:

Во всей повседневной жизни

Проверьте, все ли вы указали в графах, и допишите то, что забыли.

слайд

5. Ультрафиолетовое излучение

электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между фиолетовыми лучами и рентгеновским излучением, чему соответствует диапазон длин волн 10^-8-4*10^-7 м

Диск «Электронные уроки», «Колебания и волны», урок 12, стр. 6

УФ-излучение было открыто в 1801 г. при влиянии волн различной длины на активность химических веществ. Хлорид серебра распадается не только под действием видимого излучения (это явление используется в фотографии), но также под действием ультрафиолета.

Частота УФ-излучения гораздо выше, чем у видимого. Она находится в пределах от 8*10¹⁴-3*10¹⁶ Гц.

Распространенным источником УФ-излучения (кроме Солнца) является кварцевая лампа [фото1]. Благодаря бактерицидным свойствам УФ свет нашел применение в медицине и при так называемых косметических операциях (облучение послеоперационных рубцов).

Заметную долю ультрафиолетового излучения содержит излучение накаленных до 3000 К твердых тел. Мощным источником этого излучения является также любая высокотемпературная плазма. Для различных применений ультрафиолетового излучения используются специальные ртутные и другие газоразрядные лампы.

Озоновый слой, окружающий Землю, защищает нас от избытка УФ света.

[Видео 2]

слайд

Таким образом, к основным свойствам УФ-излучения можно отнести:

1. Невидимо

2. Высокая химическая активность

3. большая проникающая способность

4. Убивает микроорганизмы

5. В небольших дозах благотворно влияет на организм человека (загар)

6. В больших дозах оказывает отрицательное биологическое воздействие: изменения в развитии клеток и обмене веществ, действие на глаза.

Применение: В медицине, в промышленности

Диск «Библиотека наглядных пособий 7-11 кл.», видеофрагмент № 40. (48 с.)

6. Рентгеновское излучение

(сообщение учащегося)

2 слайд

РЕНТГЕН, ВИЛЬГЕЛЬМ КОНРАД (1845-1923)

Родился 27 марта 1845 в Леннепе, небольшом городке близ Ремшейда в Пруссии, единственный ребенок в семье преуспевающего торговца текстильными товарами Фридриха Конрада Рентгена и Шарлотты Констанцы.

1895 г. Рентген открыл коротковолновое электромагнитное излучение. За открытие рентгеновских лучей Рентгену в 1901 году была присуждена первая Нобелевская премия по физике, причём нобелевский комитет подчёркивал практическую важность его открытия.

Первое опубликованное сообщение Рентгена об его исследованиях в конце 1895 года вызвало огромный интерес и в научных кругах, и у широкой публики. «Вскоре мы обнаружили, - писал Рентген, - что все тела прозрачны для этих лучей, хотя и в весьма различной степени». Эксперименты Рентгена были немедленно подтверждены другими учеными.

Так, открыв неизвестное ранее излучение, Рентген внес существенный вклад в ту революцию в физике в начале 20 в., а также революционизировал методы медицинской диагностики.

Рентген никогда не помышлял ни о патенте, ни о финансовом вознаграждении. Был удостоен многих наград, в том числе медали Румфорда (Лондонское королевское общество), золотой медали Барнарда за выдающиеся заслуги перед наукой (Колумбийский университет). Почетный член и член-корреспондент научных обществ многих стран.

Он ушел в отставку со своих постов в Мюнхене в 1920 году вскоре после смерти жены.

Умер 10 февраля 1923 от рака.

слайд

Открытие рентгеновского излучения приписывается Вильгельму Рентгену. Он был первым, кто опубликовал статью о рентгеновских лучах, которые он назвал икс-лучами (x-ray). Статья Рентгена под названием «О новом типе лучей» была опубликована 28-го декабря 1895 года в журнале Вюрцбургского физико-медицинского общества.

Свой вклад в известность Рентгена внесла также знаменитая фотография руки его жены, которую он опубликовал в своей статье.

слайд

Получение X-лучей.

Естественным источником рентгеновского излучения являются некоторые радиоактивные изотопы, Солнце и другие космические объекты

Наиболее распространенным искусственным источником рентгеновского излучения является рентгеновская трубка, в которой это излучение возникает при торможении испускаемых катодом (в виде вольфрамовой нити) электронов, приобретающих при подлете к аноду, представляющий собой пластинку, установленную под определенным углом к нити, большую скорость.

Бомбардировка анода электронами и вызывает появление электромагнитных волн. При торможении электронов возникают рентгеновские лучи, состоящие из набора разных длин волн.

Рентгеновское излучение можно получать также и на ускорителях заряженных частиц.

слайд

Длина рентгеновских лучей зависит от скорости движения электронов, а скорость - от величины анодного электрического напряжения.

λ: 10^-9 - 10^-11 м (в некоторых источниках диапазон волн иной, т.к. точных границ длин нет)

Частота, с которой излучаются рентгеновские волны, достигает

ν : 3•10¹⁶ Гц до 10²⁰ Гц

Длина волн рентгеновских лучей измеряется ангстремами. Ангстрем равен одной стомиллионной доле сантиметра.. 1Å= 10^-8 см = 10^-10 м.

слайд

СВОЙСТВА Х-ЛУЧЕЙ:

• Невидимы

• Интерференция, дифракция на кристаллической решётке

• Вызывают определенное свечение некоторых кристаллов (Эффект люминесценции. Рентгеновские лучи способны вызывать у некоторых веществ свечение (флюоресценцию). Этот эффект используется в медицине при рентгеновской съёмке)

• Большая проникающая способность (Рентгеновские лучи могут проникать сквозь вещество, причём различные вещества по-разному их поглощают.)

• Облучение в больших дозах вызывает лучевую болезнь. (Рентгеновское излучение является ионизирующим. Оно воздействует на ткани живых организмов и может быть причиной лучевой болезни и рака. По причине этого при работе с рентгеновским излучением необходимо соблюдать меры защиты.)

слайд

Применение

• В медицине (диагностика заболеваний внутренних органов)

Диск «Библиотека наглядных пособий 7-11 кл.», видеофрагмент № 32. (1 мин.23 с.)

слайд

• В промышленности (контроль внутренней структуры различных изделий, сварных швов).

• В научных исследованиях (определение структуры кристаллов, молекул белка и длины волны рентгеновских лучей, которое осуществляется на основе свойства рентгеновских лучей дифрагировать на кристаллической решётке).

слайд

6. γ-излучение

Что можно сказать о длине волны данного излучения по сравнению с остальными?

• коротковолновое электромагнитное излучение с длиной волны λ=3,3* 10^-11 м и частотой ν=3•10²⁰ Гц и более

Как вы думаете, что является источником γ-излучение?

Источники: атомное ядро (ядерные реакции).

Свойства: Имеет огромную проникающую способность, оказывает сильное биологическое воздействие.

Применение: В медицине, производстве (γ-дефектоскопия).

Из-за малой длины волны волновые свойства гамма-излучения проявляются слабо, и на первый план выступают корпускулярные свойства, в связи с чем его представляют в виде потока гамма-квантов (фотонов). Являясь одним из трех основных видов радиоактивных излучений, гамма-излучение сопровождает распад радиоактивных ядер. Из всех видов радиоактивных излучений гамма-излучение обладает самой большой проникающей способностью. Гамма-излучение возникает не только при радиоактивных распадах ядер, но и при аннигиляции частиц и античастиц, в ядерных реакциях, при торможении быстрых заряженных частиц в веществе (тормозное излучение), при распаде мезонов и входит в состав космического излучения.

6. Итоги урока:

Вся шкала электромагнитных волн является свидетельством того, что все излучения обладают одновременно квантовыми и волновыми свойствами. Квантовые и волновые свойства в этом случае не исключают, а дополняют друг друга.

Проанализируем изменения свойств электромагнитных волн в зависимости от её длины.

Волновые свойства ярче проявляются при малых частотах и менее ярко - при больших. И наоборот, квантовые свойства ярче проявляются при больших частотах и менее ярко - при малых. Чем меньше длина волны, тем ярче проявляются квантовые свойства, а чем больше длина волны, тем ярче проявляются волновые свойства.

Домашнее задание:

§ 63-65 (таблица)

Закрепление

I. Интерактивные задания

Диск «Электронные уроки», «Колебания и волны», урок 12, стр. 14, задания 3, 4.

II. Задания в презентации расположены в порядке возрастания сложности?

1. Для какого вида излучения свойственно явление дисперсии?

а) инфракрасное; б) видимое; в) рентгеновское.

2. Какой вид излучения по-другому называют «тепловым»?

а) инфракрасное; б) γ-излучение; в) видимое.

3. Самая большая проникающая способность характерна для:

а) рентгеновского излучения; б) ультрафиолетового излучения; в) γ-излучения.

4. Высокотемпературная плазма является источником:

а) γ-излучения; б) ультрафиолетового излучения; в) инфракрасного излучения.

5. Что общего между радиоволнами, УФ-излучением, ИК-излучением, рентгеновским излучением и γ-излучением?

а) применяются и в медицине, и в промышленности; б) общий источник излучения - Солнце; в) невидимы.

Спасибо за урок!

Приложение 1.

Шкала электромагнитных излучений