Рентгеновское излучение

Урок по теме

«Шкала электромагнитных излучений».

 

1. Радиоволны

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

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. Свойства: Радиоволны различных частот и с различными длинами волн по-разному поглощаются и отражаются средами, проявляют свойства дифракции и интерференции. Применение: Радиосвязь, телевидение, радиолокация.

2. Инфракрасное излучение

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

от ~ 760 нм до ~ 2 мм.

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

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.}

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.

Применение:

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

- Используют в криминалистике, в физиотерапии.

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

 

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.

Источники: 1. Естественные2. Искусственные3. Излучаются при ускоренном движении заряженных частиц. Свойства: 1. Отражение

2. преломление

3. воздействие на глаз

4. дисперсия

5. интерференция

6. дифракция7. поглощение8. излучение

Применение:

Во всей повседневной жизни

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

Ультрафиолетовое излучение

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

 

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. 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.

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

1. Невидимо2. Высокая химическая активность 3. Большая проникающая способность4. Убивает микроорганизмы5. 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

Рентгеновское излучение

 

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.

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.

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.

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.}

 

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.)

Применение

- В медицине (диагностика заболеваний внутренних органов)

- 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).

7. 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

8. 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.

Вывод 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.

Домашнее задание

Заполните таблицу

Приложение 1.

Шкала электромагнитных излучений

 

 

Вид излучения	Диапазон длин (частот) волн	Источник  (примеры)	Свойства	Применение
Радиоволны
Инфракрасное (тепловое)
Видимое
Ультрафиолетовое
Рентгеновское
γ-излучение