Как выглядит радиация

Этот красивый цветок — это, на самом деле, радиоактивное излучение

Мы привыкли к тому, что радиация невидима, но зато ее можно услышать с помощью счетчика Гейгера, детектора радиоактивного излучения, который регистрирует отдельные быстрые заряженные частицы и издает при этом звук. Однако ученые придумали простой способ, как увидеть радиацию, поместив кусок радиоактивного урана, излучающего альфа- и бета-частицы, в центре облачной камеры (камера Вильсона). Внутри нее установлен резервуар со спиртом, а ее основание охлаждено до температуры -40 градусов по Цельсию. Это создает в камере перенасыщенное облако паров спирта. Когда уран излучает частицу, она просачивается сквозь пар, сталкиваясь с атомами спирта и ионизирует их. Поэтому, заряженные ионы становятся ядрами для пара, который конденсируется в капельки и таким образом отлично демонстрирует траекторию полета альфа- и бета-частиц. А характеристики этих треков зависят от типа частиц распада, которые их создали. Благодаря этому опыту, ученые узнали,

как выглядит радиация. Фактически, позитрон и мюон были впервые обнаружены в именно таких облачных камерах!

В этом видео вы можете увидеть радиоактивное излучение, выделяемое уранинитовой рудой. Она была помещена в облачную камеру, что позволяет нам видеть радиацию собственными глазами. Речь идет об альфа-излучении, поэтому тот парень, который сделал видео, не слишком пострадал от радиации. Альфа-излучение вредно, если оно проникает в мягкие ткани человека, но оно с трудом проникает сквозь кожу. Хотя, если его источник проглотить или вдохнуть, тогда это будет очень опасно для здоровья.

Интересный факт: бананы примерно такие же радиоактивные, как этот кусок урана на видео, поскольку калий естественно радиоактивен. На самом деле, мы постоянно подвергаемся воздействию многих источников радиации в нашей повседневной жизни, даже не осознавая этого. Кстати, а вы знали, почему ядерный реактор при запуске светится голубым цветом? Читайте об этом здесь.

Что такое облачная камера Вильсона

Облачная камера, также известная как камера Вильсона, это детектор частиц, используемый для обнаружения ионизирующего излучения. В своей основной форме она представляет собой герметичную среду, содержащую пересыщенный пар воды или спирта. Когда заряженная частица (например, альфа- или бета-частица) взаимодействует с паром, жидкость ионизируется. Ионы действуют как ядра конденсации, вокруг которых образуется туман. Заряженные альфа- и бета-частицы, пролетая сквозь пар, оставляют за собой след из хорошо видимых капель жидкости. Эти дорожки имеют отличительные формы, например, дорожка альфа-частицы широкая и часто отклоняется от прямой траектории, в то время как трек электрона тоньше и прямолинейнее.

Инфракрасный свет – практикум невидимо тёплого излучения

Главная страница » Инфракрасный свет – практикум невидимо тёплого излучения

Инфракрасный свет визуально недоступен зрению человека. Между тем длинные инфракрасные волны воспринимаются человеческим организмом как тепло. Некоторыми свойствами видимого света обладает инфракрасный свет. Излучение этой формы поддаётся фокусировке, отражается и поляризуется. Теоретически ИК-свет больше трактуется как инфракрасная радиация (ИР). Космическая ИР занимает спектральный диапазон электромагнитного излучения 700 нм — 1 мм. ИК-волны длиннее волн видимого света и короче радиоволн. Соответственно, частоты ИР выше частот микроволн и ниже частот видимого света. Частота ИР ограничена диапазоном 300 ГГц — 400 ТГц.

СОДЕРЖИМОЕ ПУБЛИКАЦИИ :

История открытия инфракрасных волн

Инфракрасные волны удалось обнаружить британскому астроному Уильяму Гершелю. Открытие было зарегистрировано в 1800 году. Используя стеклянные призмы в своих опытах, учёный таким способом исследовал возможности разделения солнечного света на отдельные компоненты.

Когда Уильяму Гершелю пришлось измерять температуру отдельных цветов, обнаружился фактор увеличения температуры при последовательном прохождении следующего ряда:

• фиолет,
• синька,
• зелень,
• желток,
• оранж,
• красный.

Астроном пошёл дальше — исследовал значение температуры за пределами спектральной части красного. В этой области температура оказалась самой высокой. Так подтвердилось существование инфракрасного излучения.

Волновой и частотный диапазон ИК-радиации

Исходя из длины волны, учёные условно делят инфракрасное излучение на несколько спектральных частей. При этом нет единого определения границ каждой отдельной части.

Шкала электромагнитного излучения: 1 — радиоволны; 2 — микроволны; 3 — ИК-волны; 4 — видимый свет; 5 — ультрафиолет; 6 — лучи x-ray; 7 — гамма лучи; В — диапазон длин волн; Э — энергетика

Теоретически обозначены три волновых диапазона:

1. Ближний
2. Средний
3. Дальний

Ближний ИК-диапазон отмечен длинами волн, приближенных до конечной части спектра видимого света. Примерный расчётный отрезок волны здесь обозначен длиной: 750 — 1300 нм (0,75 — 1,3 мкм). Частота излучения составляет примерно 215-400 Гц. Короткий ИК-диапазон излучат минимум тепла.

Средний ИК-диапазон (промежуточный), охватывает длины волн 1300-3000 нм (1,3 — 3 мкм). Частоты здесь измеряются диапазоном 20-215 ТГц. Уровень излучаемого тепла относительно невысок.

Дальний ИК-диапазон наиболее близок к диапазону микроволн. Расклад: 3-1000 мкм. Частотный диапазон 0,3-20 ТГц. Эту группу составляют короткие длины волн на максимальном частотном отрезке. Здесь излучается максимум тепла.

Применение инфракрасной радиации

ИК-лучам нашлось применение в различных сферах. Среди наиболее известных устройств — датчики тепла, тепловизоры, оборудование ночного видения и т.п. Коммуникационным и сетевым оборудованием ИК-свет используется в рамках проводных и беспроводных операций.

Пример работы электронного прибора — тепловизора, принцип действия которого основан на использовании инфракрасного излучения. И это лишь отдельно взятый пример из множества других

Пульты дистанционного управления оснащаются системой ИК-связи ближнего действия, где сигнал передаётся через ИК-светодиоды. Пример: привычная бытовая техника – телевизоры, кондиционеры, проигрыватели. Инфракрасным светом передаются данные по волоконно-оптическим кабельным системам.

Кроме того, излучение ИК-диапазона активно используется исследовательской астрономией для изучения космоса. Именно благодаря ИК-радиации удаётся обнаруживать космические объекты, невидимые глазу человека.

Малоизвестные факты, связанные с ИК-светом

Глаза человека действительно не могут видеть инфракрасные лучи. Но «видеть» их способна кожа тела человека, реагирующая на фотоны, а не только на тепловое излучение.

Поверхность кожи фактически выступает «глазным яблоком». Если солнечным днём выйти на улицу, закрыть глаза и протянуть к небу ладони, без особого труда можно обнаружить месторасположение солнца.

Зимой в комнате, где температура воздуха составляет 21-22ºС, люди испытывают комфорт, будучи тепло одетыми (свитер, брюки). Летом в той же комнате, при той же температуре, люди также ощущают комфорт, но в более лёгкой одежде (шорты, футболка).

Объяснить сей феномен просто: несмотря на одинаковую температуру воздуха, стены и потолок помещения летом излучают в большем количестве волны дальнего ИК-диапазона, несомые солнечным светом (FIR – Far Infrared). Поэтому телом человека при одинаковых температурах, летом воспринимается больше тепла.

ИК-тепло воспроизводится любым живым организмом и неживым предметом. На экране тепловизора этот момент отмечается более чем отчётливо

Пары людей, спящие в одной кровати, непроизвольно являются передатчиками и приемниками FIR-волн по отношению друг к другу. Если человек находится в кровати один, он действует как передатчик FIR-волн, но уже не получает такие же волны в ответ.

Когда люди беседуют друг с другом, они непроизвольно отправляют и получают вибрации FIR-волн один от другого. Дружеские (любовные) объятия также активируют передачу FIR-излучения между людьми.

Как воспринимает ИК-свет природа?

Люди не в состоянии видеть световые лучи ИК-диапазона, но змеи семейства гадюковых или виперовых (например, гремучие) имеют сенсорные «впадины», которые используются для получения изображения в инфракрасном свете.

Это свойство позволяет змеям в полной темноте обнаруживать теплокровных животных. Змеи с двумя сенсорными «впадинами», как предполагается наукой, имеют некоторое восприятие глубины инфракрасного диапазона.

Свойства ИК змеи: 1, 2 — чувствительные зоны сенсорной впадины; 3 — мембранная впадина; 4 — внутренняя полость; 5 — MG волокно; 6 — наружная полость

Рыба успешно использует свет ближней области спектра (NIR – Near Infrared) для захвата добычи и для ориентации в акватории водоёмов. Это чувство NIR помогает рыбе безошибочно ориентироваться в условиях слабого освещения, в темноте либо в мутной воде.

Инфракрасное излучение играет важную роль для формирования погоды и климата Земли, также как солнечный свет. Общая масса солнечного света, поглощаемого Землей, в равном количестве ИК-излучения должна перемещаться от Земли обратно в космос. Иначе неизбежно глобальное потепление или глобальное похолодание.

Очевидна причина, по которой воздух быстро охлаждается сухой ночью. Низкий уровень влажности и отсутствие облаков на небе открывают свободный путь ИК-радиации. Инфракрасные лучи быстрее выходят в космическое пространство и, соответственно, быстрее уносят тепло.

Значительная часть энергии солнца, приходящая к Земле – это именно инфракрасный свет. Любой природный организм или предмет обладает температурой, а это значит — выделяет ИК-энергию. Даже предметы, априори являющиеся холодными (например, кубики льда), излучают ИК-свет.

Технический потенциал инфракрасной зоны

Технический потенциал ИК-лучей безграничен. Примеров масса. Инфракрасное отслеживание (самонаведение) применяется в системах пассивного управления ракетами. Электромагнитное излучение от цели, получаемое в инфракрасной части спектра, используется в этом случае.

Систем отслеживания цели: 1, 4 — камера сгорания; 2, 6 — относительно длинный выхлоп пламени;  5 — холодный поток, обходящий горячую камеру; 3, 7 — назначенная важная ИК сигнатура

Спутники погоды, оборудованные сканирующими радиометрами, производят тепловые изображения, которые затем позволяют аналитической методикой определять высоты и типы облаков, рассчитывать температуру суши и поверхностных вод, определять особенности поверхности океана.

Инфракрасное излучение является наиболее распространенным способом дистанционного управления различными приборами. На базе технологии FIR разрабатываются и выпускаются множество продуктов. Особо здесь отличились японцы. Вот лишь несколько примеров, популярных в Японии и по всему миру:

• специальные накладки и обогреватели FIR;
• пластины FIR для сохранения рыбы и овощей свежими долгое время;
• керамическая бумага и керамика FIR;
• тканевые FIR перчатки, куртки, автомобильные сиденья;
• парикмахерский FIR-фен, снижающий повреждение волос;

Инфракрасная рефлектография (арт-консервация) применяется для изучения картин, помогает выявить лежащие в основе слои, не разрушая структуры. Этот приём, помогает обнаружить детали, скрытые под рисунком художника.

Таким способом определяется, является ли текущая картина оригинальным художественным произведением или всего лишь профессионально сделанной копией. Определяются также изменения, связанные с реставрационной работой над произведениями искусства.

ИК-лучи: влияние на здоровье людей

Благоприятное воздействие солнечного света на здоровье человека подтверждено научно. Однако чрезмерное пребывание под солнечным излучением потенциально опасно. Солнечный свет содержит ультрафиолетовые лучи, действие которых сжигает кожу тела человека.

Инфракрасные сауны массового пользования широко распространены в Японии и Китае. И тенденция на развитие этого способа оздоровления только усиливается

Между тем инфракрасное излучение дальнего диапазона волн обеспечивает все преимущества для здоровья, получаемые от естественного солнечного света. При этом полностью исключается опасное воздействие солнечной радиации.

Применением технологии воспроизводства ИК-лучей, достигается полный контроль температуры (инфракрасные сауны), неограниченный солнечный свет. Но это далеко не все известные факты преимуществ инфракрасного излучения:

• Инфракрасные лучи дальнего диапазона укрепляют сердечно-сосудистую систему, стабилизируют сердечный ритм, увеличивают сердечный выброс, уменьшая при этом диастолическое артериальное давление.
• Стимуляция сердечно-сосудистой функции инфракрасным светом дальнего диапазона — идеальный способ поддержания в норме сердечно-сосудистой системы. Есть опыт американских астронавтов во время длительного космического полета.
• ИК-лучи дальнего инфракрасного диапазона с температурой выше 40°C ослабляют и в конечном итоге убивает раковые клетки. Этот факт подтвержден Американской онкологической ассоциацией и Национальным институтом рака.
• Инфракрасные сауны часто используются в Японии и Корее (терапия гипертермии или Waon-терапия) для лечения от сердечно-сосудистых заболеваний, особенно в части хронической сердечной недостаточности и периферических артериальных заболеваний.
• Результаты исследований, опубликованные в журнале «Нейропсихиатрическая болезнь и лечение», показывают инфракрасные лучи как «медицинский прорыв» в лечении черепно-мозговых травм.
• Инфракрасная сауна считается в семь раз более эффективной при выводе из организма тяжелых металлов, холестерина, спирта, никотина, аммиака, серной кислоты и других токсинов.
• Наконец, FIR-терапия в Японии и Китае вышла на первое место среди эффективных способов лечения астмы, бронхита, простуды, гриппа, синусита. Отмечено, что FIR-терапия убирает воспаления, отеки, слизистые закупорки.

Инфракрасный свет и продолжительность жизни 200 лет

Самостоятельная работа Дисперсия света. Цвета тел. Типы оптических спектров 9 класс

Самостоятельная работа Дисперсия света. Цвета тел. Типы оптических спектров 9 класс с ответами. Самостоятельная работа представлена в двух вариантах, в каждом варианте по 5 заданий.

Вариант 1

1. В какой цвет окрашена верхняя дуга радуги?

2. Что такое светофильтры? Приведите примеры их использования.

3. Объясните с физической точки зрения, почему трава зеленая.

4. С помощью какого прибора определили химический состав звёзд и Солнца?

5. На рисунках а, б, в приведены спектры излучения паров стронция, неизвестного образца и кальция.

Что можно сказать о химическом составе неизвестного образца?

Вариант 2

1. Свет какого цвета больше всего преломляется стеклянной треугольной призмой?

2. Что такое дисперсия света?

3. Объясните с физической точки зрения, чем белые поверхности отличаются от черных?

4. Чем отличается спектроскоп от спектрографа?

5. На рисунках приведены спектр поглощения неизвестного газа (б), спектры поглощения атомов водорода (а) и гелия (в).

Что можно сказать о химическом составе газа?

Ответы на самостоятельную работу Дисперсия света. Цвета тел. Типы оптических спектров 9 класс
Вариант 1
1. Верхняя дуга окрашена в красный цвет.
2. Светофильтр подавляет часть спектра электромагнитного излучения. Используют в фотосъемке. Например, фильтры помогают фотографу снимать в солнечную погоду.
3. Трава отражает электромагнитные волны видимого спектра с частотой, которая глазом воспринимается как зеленый цвет.
4. С помощью спектрографа.
5. Содержится стронций, но нет кальция.
Вариант 2
1. Свет фиолетового цвета
2. Дисперсия света — это совокупность явлений, обусловленных зависимостью абсолютного показателя преломления вещества от частоты или длины волны света.
3. Белые поверхности отражают волны всего спектра, черные поверхности поглощают волны всего спектра.
4. Отличие спектрографа в том, что у него в фокальной плоскости второй линзы помещается фотопластинка.
5. Газ содержит атомы водорода и гелия.

Самостоятельная работа Линейчатые спектры 11 класс

Самостоятельная работа Линейчатые спектры 11 класс с ответами. Самостоятельная работа представлена в двух вариантах, в каждом варианте по 3 задания.

Вариант 1

1. Химики обнаружили, что если в пламя газовой горелки (цвет пламени синий) бросить щепотку поваренной соли (NaCl), то цвет пламени на время приобретёт яркую желтую окраску. Какой метод был разработан благодаря этому опыту?

2. На рисунках приведены спектры излучения газов А и В и газовой смеси Б. Что можно сказать на основании анализа этих участков спектров о смеси газов?

3. На рисунке представлена диаграмма энергетических уровней атома. Какой из отмеченных стрелками переходов между энергетическими уровнями сопровождается испусканием кванта минимальной частоты?

Вариант 2

1. Известно, что криптон имеет в видимой части спектра излучения линии, соответствующие длинам волн 557 нм и 587 нм. В спектре излучения неизвестного газа обнаружены только две линии, соответствующие 557 нм и 587 нм. Что можно сказать о неизвестном газе?

2. На рисунке приведены спектр поглощения неизвестного газа (в середине), спектры поглощения атомов водорода (вверху) и гелия (внизу). Что можно сказать о химическом составе газа?

3. На рисунке представлена диаграмма энергетических уровней атома. Какой из отмеченных стрелками переходов между энергетическими уровнями сопровождается поглощением кванта минимальной длины волны?

Ответы на самостоятельную работу Линейчатые спектры 11 класс
Вариант 1
1. Спектральный анализ
2. Смесь газов содержит только газы А и В
3. 4
Вариант 2
1. Неизвестный газ — криптон
2. Газ содержит только атомы водорода и гелия
3. 6

Конспект урока № 39 Виды излучений. Источники света

Бардикова А.Г.————————————————————Гимназия № 52 г. Луганск

Физика 11 – А, Б классы

Урок № 39 06.02

Тема: Виды излучений. Источники света

Цель: познакомить учащихся с видами излучения, спектрами химических веществ и практическим применением спектрального анализа в астрофизике, химии и других отраслях.

Задачи: Образовательные: сформировать понятия о видах излучения, видах спектров, спектральном анализе и его применении.

Воспитательные: продолжить формирование познавательного интереса учащихся; в целях интернационального воспитания обратить внимание учащихся, что физика развивается благодаря работам ученых различных стран и исторических времен; продолжить формирование стремления к глубокому усвоения теоретических знаний через решение задач.

Развивающие: активизация мыслительной деятельности (способом сопоставления), формирование алгоритмического мышления; развитие умений сравнивать, выявлять закономерности, обобщать, логически мыслить; научить применять полученные знания в нестандартных ситуациях для решения графических и аналитических задач.

Тип урока: урок предьявления новых знаний (усвоения новых предметных ЗУНов)

Методы: беседа, рассказ, объяснительно-иллюстративный, проблемный, метод суждений.

Оборудование: компьютер, видеоматериал:

V – /16.50/ Виды излучений. Источники света. Виды спектров. Спектральный анализ (до 4.58)

ХОД УРОКА

І. Оргмомент. Учитель приветствует детей, отмечает отсутствующих.

Обучающиеся записывают за учителем дату и тему урока.

П. Актуализация чувственного опыта и опорных знаний.

Вспомним предыдущие темы и ответим на вопросы.

1. Что такое свет? (поток электромагнитных волн с длиной волны 4*10^-7–8*10^-7м)

2. При каком условии электромагнитные волны излучаются? (Электромагнитные волны излучаются при ускоренном движении заряженных частиц)

3. Что называют дисперсией? (Дисперсией называется зависимость показателя преломления среды от частоты световой волны)

4. Кто открыл явление дисперсии и какой опыт со светом поставил этот учёный? (Ньютон. Направил на призму световой пучок малого поперечного сечения. Падая на стеклянную призму, он преломлялся и давал на стене изображение с радужным чередованием цветов. Радужную полоску он назвал спектром.)

5. Какое устройство можно использовать для наблюдения дифракции света. Как оно называется? (дифракционная решётка). Что вы получали с помощью дифракционной решётки (радужную полоску-спектр)

III. Новый материал.

Когда начинает звучать струна? Начинает звучать после удара молоточка по струне.

Как в струне рояля нет звука, так и внутри атома нет света. Как же излучается свет?

Свет – электромагнитная волна с длиной волны 400 нм -800нм. Электромагнитные волны излучаются при ускоренном движении частиц. Эти заряженные частицы входят в состав атомов, из которых состоит вещество. Для того, чтобы атом начал излучать, ему необходимо передать энергию. Излучая, атом теряет полученную энергию и для свечения вещества необходим приток энергии к атомам извне.

Тепловое излучение – излучение нагретых тел. Чем выше температура тела тем быстрее движутся в нем атомы. При их столкновении друг с другом часть кинетической энергии, которой они обладают, идет на возбуждение, затем атомы излучают и переходят в невозбужденное (основное) состояние.

1. Электролюминисценция – свечение, сопровождающее разряд в газе. При разряде в газе электрическое поле увеличивает кинетическую энергию электронов. Быстрые электроны возбуждают атомы в результате неупругого соударения с ними. Возбужденные атомы отдают энергию в виде световых волн (трубки для рекламных надписей, северное сияние и другие).

2. Катодолюминисценция. Свечение твердых тел, вызванное бомбардировкой этих тел электронами (электронно-лучевые трубки телевизоров) Демонстрация: электронно-лучевой трубки ЭЛТ.

3. Хемилюминисценция. Электроны возбуждаются от химических реакций (светлячки и другие живые организмы, бактерии, насекомые, многие рыбы)

4. Фотолюминисценция (фосфоресценция). Падающий на вещество свет возбуждает атомы вещества, после чего они излучают свет (светящиеся краски)

При столкновении быстрых атомов (или молекул) друг с другом часть их кинетической энергии превращается в энергию возбуждения атомов, которые затем излучают свет (Солнце, лампа накаливания, пламя и др.)

III. Закрепление и применение полученных знаний для решения задач.

1.Для излучения радиоволн нужны огромные антенны, рентгеновские лучи испускаются атомами, а γ-лучи — ядрами атомов. Почему электромагнитные волны самых высоких частот генерируются самыми маленькими системами? Чем выше частота, тем короче длина волны, и, следовательно, меньше размер системы, генерирующей излучение.

2.Когда чайник создает большее излучение: когда в нем кипяток или когда в нем вода комнатной температуры? Кипяток.

3.Почему в холодную погоду многие животные спят, свернувшись в клубок? Минимальная площадь поверхности с заданными размерами у тела есть сфера, следовательно, животные стараются принять форму клубка, чтобы терять как можно меньше тепла. 

4.В комнате стоят два одинаковых алюминиевых чайника, содержащие равные массы воды при 90 °С. Один из них закоптился и стал черным. Какой из чайников быстрее остынет? Почему? Черный остынет быстрее, так как черное тело излучает больше тепла, нежели другое за то же время. 

5.Двое в столовой взяли на третье чай, Первый сразу долил в стакан сливки, а другой сначала съел первое и второе, а затем долил сливки в чай. Кто будет пить более горячий чай? Первый.

6.Нагревая кусок стали, мы при температуре 800 °С будем наблюдать яркое вишнево-красное каление, но прозрачный стерженек плавленого кварца при той же температуре совсем не светится Объясните этот эффект. Прозрачное тело не излучает

7. Почему мел выглядит среди раскаленных углей темным? Угли излучают тепло гораздо интенсивнее, нежели мел.

8.На светлом фоне керамического изделия сделан темный рисунок. Если это изделие поместить в печь с высокой температурой, то виден светлый рисунок на темном фоне. Почему? Так как рисунок черный, то он излучает сильнее, чем светлое керамическое изделие. 

9. К какому виду излучения (тепловому или люминесцентному) относится свечение: а) раскаленной отливки металла; б) лампы дневного света; в) звезд; г) некоторых глубоководных рыб? а), в) — тепловое излучение; б), г) — люминесцентное излучение. 

10. Чем вызвана и к какому виду относится люминесценция в следующих случаях: а) свечение экрана телевизора; б) свечение газа в рекламных трубках; в) свечение стрелки компаса; г) свечение планктона в море? а) Бомбардировка экрана электронами — катода люминесценция. б) Ионизация газа.
в) Фотолюминесценция. г) Хемилюминесценция (за счет химических реакций). 

11.Для чего металлизируют (покрывают прочным слоем фольги) спецодежду сталеваров, мартенщиков, прокатчиков и др.? Чтобы тело человека не перегревалось.

12. Почему не следует смотреть на пламя, возникающее при электросварке? Почему темное стекло предохраняет глаза сварщика от вредного действия пламени? Ультрафиолетовое излучение, возникающее при сварке, вредно для глаз. Темное стекло не пропускает ультрафиолет и поглощает часть излучения, делая его для глаза менее ярким. 

IV. Подведение итогов. Домашнее задание: §66, сообщения о примерах различных видов излучений в окружающей жизни.