w pliku ppt

advertisement
WIDMO
FAL
ELEKTROMAGNETYCZNYCH
FALE ELEKTROMAGNETYCZNE–
wspólne rozchodzenie się od źródła zmiennych pól
elektrycznego i magnetycznego.
Widmo fal elektromagnetycznych
Wszystkie fale można uszeregować wg częstotliwości. Taką klasyfikację fal nazywamy widmem fal elektromagnetycznych .
Fale elektromagnetyczne poruszają się z prędkością światła i zależnie od długości fali przejawiają się jako (od fal najdłuższych do
najkrótszych): fale radiowe, mikrofale, podczerwień, światło widzialne, ultrafiolet, promieniowanie X, promieniowanie gamma.
Rozchodzą się w próżni (nie potrzebują ośrodka)
Fale radiowe
Fale radiowe (promieniowanie radiowe) - promieniowanie
elektromagnetyczne o częstotliwości 300 kHz – 300 MHz,
długość fali: 1 km – 1 m
Zależnie od długości dzielą się na pasma radiowe:
• Długie - bardzo małe częstotliwości, ulegają dyfrakcji na
naturalnych przeszkodach, dzięki czemu mogą rozchodzi się na
dużych odległościach tuż przy powierzchni Ziemi, przenoszą
jedynie proste informacje, lecz w miarę oddalania się od ośrodka
nadawczego ulegają coraz większym zakłóceniom.
• Średnie – mają zasięg do kilkuset kilometrów; są używane w
komunikacji radiotelegraficznej i radiofonicznej
• Krótkie – o wysokiej częstotliwości, są przeznaczone dla
radioamatorów.
• Ultrakrótkie o bardzo wysokiej częstotliwości (30-300 MHz)
mogą przenosić najbardziej skomplikowane sygnały, np.
muzykę stereo, rozmowy przez telefon komórkowy. System
anten przekazujących sygnał coraz dalej.
Źródłami naturalnymi są wyładowania atmosferyczne i
gwiazdy - Słońce, Wenus i Jowisz. (radioteleskopy)
Sztucznymi nadajniki, silniki komutatorowe, komputery.
WYKORZYSTANIE:
radiofonia, radiokomunikacja, łączność morska i lotnicza,
radioastronomia (teleskopy wyszukują sygnały radiowe
pochodzenia pozaziemskiego), urządzenia do wykrywania
narkotyków, łączność satelit z naziemnymi stacjami,
komunikacji między sztabami dowodzenia -wojsko
Opis: Drogi rozchodzenia się fal radiowych:
1 i 2 - fala długa przyziemna, 3 - fala średnia 4 - fala krótka
odbita od warstwy E jonosfery, 5 - fala krótka odbita
jednokrotnie od warstwy F jonosfery, 6 - fala ultrakrótka.
Mikrofale
Mikrofale to rodzaj promieniowania
elektromagnetycznego o długości fali pomiędzy
podczerwienią i falami radiowymi, co oznacza zakres
1mm-90cm (częstotliwość 1-300 GHz).
Większość zastosowań opiera się na zakresie fal
od 1 do 40 GHz.
Własności mikrofal:
• Odbijają się od obiektów o dużej gęstości, ulegają
rozproszeniu i tłumieniu w atmosferze i innych ośrodkach
(tłumienie spowodowane jest najczęściej obecnością śniegu lub deszczu)
• Efektem charakterystycznym dla mikrofal jest zjawisko echa
wykorzystane w radarach
• Oddziaływują silnie na organizmy żywe: u ludzi mogą
spowodować zwiększenie temperatury organizmu, uczucie
zmęczenia, senność lub zdenerowowanie, bóle głowy,
zaburzenia pamięci, zmiany metabolizmu.
Nadajnik mikrofal
Wykorzystanie mikrofal:
• kuchenka mikrofalowa używa magnetronu do wytwarzania fal o częstotliwości
ok 2,4 GHz ( kuchenki wytwarzają mikrofale o częstotliwości równej
częstotliwości drgań własnych cząsteczek wody, które zaczynają szybciej drgać
wytwarzając przez to ciepło)
• mikrofale pozwalają na transmisję danych do satelitów, bo nie są pochłaniane
przez atmosferę
• radar meteorologiczny i policyjny radar drogowy
• telefony komórkowe standardu GSM pracują w częstotliwościach 870-960 MHz
oraz 1710-1880 MHz
• system globalnego pozycjonowania (GPS)
•
łączność telefoniczna i telewizyjna
• bezprzewodowe sieci komputerowe (WLAN) transmisja danych w telewizji
kablowej albo poprzez internetowe modemy kablowe (DSL) odbywa się w tym
samym zakresie, tyle że medium jest kabel, a nie powietrze
• transpondery samolotów, czyli urządzenia radiolokacyjne pozwalające określić
pułap lotu
Podczerwień
Promieniowanie elektromagnetyczne mieszczące się w zakresie długości fal
pomiędzy światłem widzialnym i mikrofalami.
Oznacza to zakres od 700nm do 1 mm.
Podczerwień często wiąże się z ciepłem, co wynika z faktu, że obiekty w
temperaturze pokojowej samoistnie emitują promieniowanie o takiej
długości.
Naturalnymi źródłami są wszystkie ciała ogrzane (np. człowiek, Słońce)
Sztucznymi – lampy żarowe i kwarcowe wysokociśnieniowe lampy
rtęciowe
Własności podczerwieni:
•Niewidzialne dla oka
•Podczerwień pozwala widzieć w ciemności
•Może być rejestrowane za pomocą aparatu fotograficznego.
Zdjęcia wykonane za pomocą podczerwonych filtrów, na
specjalnych błonach fotograficznych pokazują wiele
niewidocznych dla oka szczegółów zamglonego krajobrazu.
•Można je skupić za pomocą zwierciadeł
•Jest mało rozpraszana i absorbowana przez mgłę
•Promieniowanie to jest silnie pochłaniane przez niektóre
składniki atmosfery (para wodna i dwutlenek węgla).
Zastosowania podczerwieni:
•dioda krzemowa wykorzystująca promieniowanie podczerwone
wykorzystywana jest w termometrach elektronicznych jako
czujnik termoelektryczny
•sprzęt wojskowy np. systemy naprowadzania rakiet krótkiego
i średniego zasięgu. Każde urządzenie będące w ruchu wysyła
promieniowanie podczerwone.
• noktowizor, który pozwala widzieć w ciemności obiekty
cieplejsze od otoczenia
• detektory piroelektryczne –czujniki ruchu, które wykorzystuje
się do budowy systemów alarmowych i przekaźnikowych (włączenie
oświetlenia tylko w momencie wykrycia ruchu)
•W technice kryminalistycznej fale podczerwone wykrywają
fałszywe dokumenty i dzieła sztuki
•źródłem podczerwieni jest fotodioda LED, ale czasami
wykorzystuje się też półprzewodnikowe lasery podczerwone.
Oto kilka przykładów zastosowania LASERA :
•odczyt płyt CD laserem o długościach 650 - 790nm,
•pomiar odległości - dalmierz podczerwony w zakresie 0,25
-1,5 m
•przekaz danych w powietrzu, zdalne sterowanie z pilota
•Wykonywanie zdjęć astronomicznych (doznaje
mniejszego osłabienia przy przejściu przez warstwę chmur)
•Cele lecznicze
•Termolokacja
• Suszenie, ogrzewanie, fotografowanie (np. lotnicze)
•Kamera termowizyjna
Światło widzialne
Światłem widzialnym nazywamy tę część promieniowania
elektromagnetycznego, która jest odbierana przez siatkówkę
oka ludzkiego. Zawiera się ona w przybliżeniu w zakresie
długości fal 380-780 nm.
Światło widzialne wraz z sąsiednimi zakresami, czyli
ultrafioletem (o długościach mniejszych od światła
widzialnego), oraz podczerwienią (o długościach większych)
zalicza się z fizycznego punktu widzenia do światła.
Ultrafiolet
Ultrafiolet (UV) to promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali
krótszej niż światło widzialne i dłuższej niż promieniowanie X. Oznacza to
zakres długości od 10 nm do 380 nm. Słowo "ultrafiolet" oznacza "powyżej
fioletu" i utworzone jest z łacińskiego słowa "ultra" (ponad) i słowa "fiolet"
oznaczającego barwę o najmniejszej długości fali w świetle widzialnym.
Słońce i atmosfera Ziemi
Słońce emituje ultrafiolet, jest najsilniejszym naturalnym,
źródłem tego promieniowania ,ale ziemska atmosfera pochłania
część tego promieniowania w warstwie ozonowej. W efekcie 96%
ultrafioletu dociera do powierzchni Ziemi.
Najbardziej rozpowszechnionym źródłem sztucznym są lampy
wyładowcze.
Wpływ na zdrowie
Promieniowanie UV-A (stanowi 95% całego promieniowania) jest
najmniej szkodliwe, powoduje pigmentację skóry, czyli opaleniznę,
powoduje oparzenia słoneczne po zbyt długim opalaniu. Ostanie badania
wykazały, że jest głównie odpowiedzialne za fotostarzenie oraz zmiany
nowotworowe skóry.
Silne dawki UV-B (stanowi 5%) są niebezpieczne dla oka i mogą
powodować zaćmę. Promieniowanie UV-B i UV-C, które jest całkowicie
pochłaniane przez warstwę ozonowa atmosfery, uszkadza włókna
kolagenowe w skórze, co przyspiesza starzenie się. Długie wystawienie
na działanie UV-B ma związek z czerniakiem. Promieniowanie prowadzi
do uszkodzenia łańcuchów DNA. W komórkach dochodzi do szeregu
mutacji. Jeżeli człowiek posiada odpowiednie dziedziczne predyspozycje,
może to spowodować powstanie zmiany rakowej.
.
Własności ultrafioletu:
•Nie jest rejestrowalne przez oko ludzkie, ani odczuwalne
przez zakończenia nerwowe skóry
•Silnie oddziaływuje na błony fotograficzne, a pochłaniane
jest przez powietrze
•Powoduje opalenia skóry, wytwarzając jednocześnie w
organizmie witaminę D.
•Szkodliwe dla oczu, na źródła tych promieni należy patrzeć
przez szkła ochronne
•Ultrafiolet ma własność bakteriobójcze
•Powoduje obniżenie odporności immunologicznej
organizmu, przez co przyczynia się do powstania zmian
nowotworowych w organizmie.
Zastosowania ultrafioletu:
•Lampa kwarcowa emituje promieniowanie ultrafioletowe, które
wykorzystuje się w solarium do sztucznego opalania.
• Ultrafiolet powoduje świecenie - fluorescencję wielu
substancji chemicznych. Można go wykorzystać do analizy
zabezpieczonych przed podrobieniem banknotów albo w
oględzinach miejsca zbrodni. Fluorescencyjne znacznik mogą
służyć do oznaczania badanych substancji organicznych, dzięki
czemu można łatwo obserwować ich przemiany w organizmach
żywych.
•Sterylizacja pomieszczeń
•Niektóre owady, np. pszczoły widzą promieniowanie
ultrafioletowe. Wiele kwiatów ma specjalne barwniki, które
reagują na ultrafiolet.
Promieniowanie X
rentgenowskie
Promieniowanie X to rodzaj promieniowania elektromagnetycznego, którego
długość fali mieści się w zakresie od 5 pm do 10 nm. Promieniowanie X
znajduje się pomiędzy ultrafioletem i promieniowaniem gamma.
Źródła promieniowania
Promieniowanie X jest wytwarzane przez rozpędzone
elektrony, które uderzają w elektrody w lampie
rentgenowskiej.
Promienie łatwo przenikają przez przez powietrze i inne gazy,
wypełniając niepożądane szczeliny czy skazy i dają na kliszy
zaczernione obrazy defektów.
Zastosowania promieni X:
• MEDYCYNA: prześwietlenia płuc, zębów, kości
(aparat rentgenowski), okresowe naświetlanie
promieniami pozwala zniszczyć chorą tkankę – leczenie
nowotworów (tomograf komputerowy). Jednak przyjęcie
dużej dawki promieniowania X może powodować
oparzenia i chorobę popromienną.
•TECHNIKA i PRZEMYSŁ; rentgenodefektoskopia-
badanie uszkodzeń, defektów, do kontroli materiałów, do
sprawdzania izolacji i uszczelnień, do wykrywania skaz
złącz spawanych (budowa samolotów)
•BAKTERIOBÓJCZE działanie promieni X jest
wykorzystywane do badania i konserwacji artykułów
spożywczych.
Promieniowanie gamma
Promieniowanie gamma jest strumieniem cząstek
pierwiastków promieniotwórczych.
Właściwość fal:
-jedne z najbardziej przenikliwych promieni
elektromagnetycznych
- przenikliwość promieni w ołowiu sięga 5 cm, w powietrzu
nawet kilka metrów, ciało człowieka przenika z łatwością.
- Źródła
promieniowania gamma:
- Reakcja rozpadu - jądra atomowe izotopów promieniotwórczych ulegają
rozpadowi, co powoduje emisję fotonu gamma.
- Reakcja syntezy - dwa jądra atomowe zderzają się tworząc nowe jądro i
emitując foton gamma.
- Anihilacja - zderzenie cząstki i antycząstki, np elektronu i pozytronu
powoduje anihilację obu tych cząstek i emisję dwóch fotonów gamma.
Zastosowania:
- Promienie gamma mogą służyć do sterylizacji wyposażenia
medycznego, jak również produktów spożywczych.
-W medycynie używa się ich w radioterapii do leczenia raka.
-Cele badawcze np. teleskopy do obserwacji gwiazd i czarnych
dziur.
Promienie gamma w wojnie atomowej
Ogromna skuteczność ataku atomowego nie wynika tylko ze zniszczeń. Wybuch
powoduje emisję promieniowania gamma, które jest bardzo przenikliwe. Aby
zredukować natężenie promieniowania o połowę potrzeba warstwy ołowiu
o grubości 1 cm albo warstwy betonu o grubości 6 cm. Ściany domów ani normalne
budynki nie dają ochrony przed napromieniowaniem, co powoduje, że wszystkie
osoby przebywające blisko punktu eksplozji umrą na chorobę popromienną. Grzyb
atomowy zawiera ogromne ilości radioaktywnych pyłów. Powstaje opad
radioaktywny, który wprowadza promieniotwórcze substancje do wody i żywności.
Promieniowanie gamma przenika z tych produktów do wnętrza ciał ludzi i
powoduje wzrost dawki promieniowania. Dzięki temu miejsce eksplozji jest
skażone i przez długi czas nie nadaje się do życia.
Niektóre artykuły spożywcze są konserwowane przez poddawanie
ich działaniu promieni gamma. Napromieniowanie niszczy
grzyby, bakterie, larwy, insekty i wirusy. Przedłuża to znacznie
przydatność do spożycia, gdyż opóźnia procesy rozkładu. Dla
przykładu pokazano truskawki pochodzące z jednego zbioru, lecz
nie poddane (po lewej) oraz poddane (po prawej). Różnica ujawnia
się już w ciągu kilku dni. Technika ta jest stosowana również w
konserwacji dzieł sztuki, a także w etnologii i archeologii.
Download
Random flashcards
123

2 Cards oauth2_google_0a87d737-559d-4799-9194-d76e8d2e5390

Create flashcards