Урок по теме

«Шкала электромагнитных излучений».

Цели урока:

Ø  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.

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

Ø  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 

1. 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 

1. 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

1. 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

1. преломление
2. воздействие на глаз
3. дисперсия
4. 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

1. 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.)

1. 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

1. 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

1. 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.

      9.      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.

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

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

1. Самая большая проникающая способность характерна для:

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

1. Высокотемпературная плазма является источником:

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

1. 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

 

 

Вид излучения

Диапазон длин (частот) волн

Источник

 (примеры)

Свойства

Применение

Радиоволны

 

 

 

 

Инфракрасное

(тепловое)

 

 

 

 

Видимое

 

 

 

 

Ультрафиолетовое

 

 

 

 

Рентгеновское

 

 

 

 

γ-излучение