Доклад: Шкала электромагнитных излучений

ШКАЛА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ

Мы знаем, что длина электромагнитных волн бывает самой различной: от значений

порядка 103 м (радиоволны) до 10-8 см (рентгеновские лучи). Свет составляет

ничтожную часть широкого спектра электромагнитных волн. Тем не менее именно

при изучении этой малой части спектра были открыты другие излучения с

необычными свойствами.

Принципиального различия между отдельными излучениями нет. Все они

представляют собой электромагнитные волны, порождаемые ускоренно движущимися

заряженными частицами. Обнаруживаются электромагнитные волны в конечном счете

по их действию на заряженные частицы. В вакууме излучение любой длины волны

распространяются со скоростью 300000 км/с. Границы между отдельными областями

шкалы излучений весьма условны.

Излучения различной длины волны отличаются друг от друга по способу их

получения (излучение антенны, тепловое излучение, излучение при торможении

быстрых электронов и др.) и методам регистрации.

Все перечисленные виды электромагнитного излучения порождаются также

космическими объектами и успешно исследуются с помощью ракет, искусственных

спутников Земли и космических кораблей. В первую очередь это относится к

рентгеновскому и гамма-излучениям, сильно поглощаемым атмосферой.

По мере уменьшения длины волны количественные различия в длинах волн

приводят к существенным качественным различиям.

Излучения различной длины волны очень сильно отличаются друг от друга по

поглощению их веществом. Коротковолновые излучения (рентгеновское и особенно

g-лучи) поглощаются слабо. Непрозрачные для волн оптического диапазона вещества

прозрачны для этих излучений. Коэффициент отражения электромагнитных волн также

зависит от длины волн. Но главное различие между длинноволновым и

коротковолновым излучениями в том, что коротковолновое излучение

обнаруживает свойства частиц.

Радиоволны

n= 105—1011 Гц, l»10-3—103 м.

Получают 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.

Инфракрасное излучение (тепловое)

n=3*1011—4*1014 Гц, l=8*10-7—2*10-3 м.

Излучается атомами и молекулами вещества. Инфракрасное излучение дают все

тела при любой температуре. Человек излучает электромагнитные волны l»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.

Регистрируют тепловыми методами, фотоэлектрическими и фотографическими.

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.

Видимое излучение

Часть электромагнитного излучения, воспринимаемая глазом (от красного до

фиолетового):

n=4*1014—8*1014 Гц, l=8*10-7—4*10-7 м.

Свойства: Отражается, преломляется, воздействует на глаз, способно к явлениям

дисперсии, интерференции, дифракции.

Ультрафиолетовое излучение

n=8*1014—3*1015 Гц, l=10-8—4*10-7 м (меньше, чем у фиолетового света).

Источники: газоразрядные лампы с трубками из кварца (кварцевые лампы).

Излучается всеми твердыми телами, у которых t>1000оС, а также светящимися

парами ртути.

Свойства: Высокая химическая активность (разложение хлорида серебра, свечение

кристаллов сульфида цинка), невидимо, большая проникающая способность,

убивает микроорганизмы, в небольших дозах благотворно влияет на организм

человека (загар), но в больших дозах оказывает отрицательное биологическое

воздействие: изменения в развитии клеток и обмене веществ, действие на глаза.

Применение: В медицине, в промышленности.

Рентгеновские лучи

Излучаются при большом ускорении электронов, например их торможение в

металлах. Получают при помощи рентгеновской трубки: электроны в вакуумной

трубке (p=10-3—10-5 Па) ускоряются электрическим полем при высоком

напряжении, достигая анода, при соударении резко тормозятся. При торможении

электроны движутся с ускорением и излучают электромагнитные волны с малой

длиной (от 100 до 0,01нм).

Свойства: Интерференция, дифракция рентгеновских лучей на кристаллической

решетке, большая проникающая способность. Облучение в больших дозах вызывает

лучевую болезнь.

Применение: В медицине (диагностика заболеваний внутренних органов), в

промышленности (контроль внутренней структуры различных изделий, сварных

швов).

g-Излучение

n=3*1020 Гц и более, l=3,3*10-11 м.

Источники: атомное ядро (ядерные реакции).

Свойства: Имеет огромную проникающую способность, оказывает сильное

биологическое воздействие.

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

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.

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. Все это служит подтверждением закона диалектики (переход

количественных изменений в качественные).