1. По каким критериям электромагнитные волны делят на диапазоны?
Электромагнитные волны делят на диапазоны по их длине волны (λ) и частоте (ν). Также учитывают способ их генерации, взаимодействие с веществом, область применения и влияние на живые организмы.
2. Перечислите основные диапазоны электромагнитных волн и укажите границы этих диапазонов.
Радиоволны: > 1 мм (частота < 300 ГГц) Инфракрасное излучение: 0,74 мкм – 1 мм Видимый свет: 0,38 – 0,74 мкм Ультрафиолетовое излучение: 10 – 380 нм Рентгеновское излучение: 0,01 – 10 нм Гамма-излучение: < 0,01 нм
3. Расскажите о каждом диапазоне электромагнитных волн. Приведите примеры применения и воздействия на живые организмы.
Радиоволны – используются в радиосвязи, телевидении, навигации. Безопасны для организма. Инфракрасное излучение – применяют в тепловизорах, медицине, бытовых обогревателях. Может вызывать перегрев тканей. Видимый свет – используется для освещения, фотографии. Безопасен, но чрезмерная яркость может повредить глаза. Ультрафиолет – используется в стерилизации, лампах для загара. Может вызывать мутации и рак кожи. Рентгеновские лучи – применяются в медицине для диагностики. Опасны в больших дозах, вызывают повреждение клеток. Гамма-лучи – используются в радиотерапии, ядерной энергетике. Очень опасны, могут разрушать ДНК.
4. Объясните, как работает сотовая связь.
Сотовая связь использует радиоволны в диапазоне 300 МГц – 3 ГГц. Мобильный телефон передаёт сигнал на ближайшую базовую станцию, которая через сеть операторов передаёт его другому абоненту. Сотовые вышки образуют "соты", обеспечивая связь на большой территории.
Что общего у электромагнитных волн различных диапазонов?
Все электромагнитные волны распространяются с одинаковой скоростью в вакууме (скорость света). Они обладают способностью к отражению, преломлению, интерференции и дифракции. Также все они могут передавать энергию.
1. Расположите в порядке увеличения частоты электромагнитные излучения: инфракрасное, ультрафиолетовое, рентгеновское, видимое.
Инфракрасное → Видимое → Ультрафиолетовое → Рентгеновское.
Чем короче длина волны, тем выше частота.
2. Радиостанция вещает на частоте 98,5 МГц. Определите длину волны.
Используем формулу: λ = c / ν, где c = 3 × 10⁸ м/с – скорость света, ν = 98,5 МГц = 98,5 × 10⁶ Гц.
λ = (3 × 10⁸ м/с) / (98,5 × 10⁶ Гц) ≈ 3,05 м.
3. На какой частоте суда передают сигнал бедствия SOS, если по международному соглашению длина радиоволны должна быть 600 м?
Используем ту же формулу: ν = c / λ = (3 × 10⁸ м/с) / (600 м) = 5 × 10⁵ Гц = 500 кГц.
4. Радиосигнал, посланный с Земли на Луну, может отразиться от поверхности Луны и вернуться на Землю. Предложите способ измерения расстояния между Землёй и Луной с помощью радиосигнала.
Посылаем радиосигнал с Земли и измеряем время его возвращения после отражения от Луны. Если время туда-обратно составляет t секунд, то расстояние рассчитывается по формуле:
L = (c × t) / 2.
Это деление на 2, потому что сигнал проходит путь туда и обратно.
Как вы думаете, почему рентгеновское излучение нашло широкое применение для исследования структуры атомов?
Рентгеновские лучи имеют очень короткую длину волны (менее 10 нм), сопоставимую с размерами атомов. Это позволяет изучать кристаллическую структуру веществ, выявлять расположение атомов в решётке и проводить рентгеноструктурный анализ.