• bullet
  • Rejestracja
  • bullet
Artykuły: Rż...

Nawigacja

Rżne rodzaje fal elektromagnetycznych ( promieniowanie gamme, ultrafioletowe itp)



Rżne rodzaje fal elektromagnetycznych ( promieniowanie gamme, ultrafioletowe itp)




Fale elektromagnetyczne

fala elektromagnetyczna

W XIX wieku okazało się, że zmienne pole elektrycznie i zmienne magnetyczne są od siebie zależnie i takie powiązane ze sobą zmienne pole elektryczne i magnetyczne nazywamy polem elektromagnetycznym. Dziś wiemy, że oddziaływanie elektromagnetyczne jest jednym z czterech podstawowych oddziaływań w przyrodzie. James Maxwell oddziaływanie elektromagnetyczne opisał zestawem czterech rwnań zwanych dzisiaj rwnaniami Maxwella (niestety nie da się ich podać bez znajomości pochodnych i całek). Z pierwszego rwnania wynika wniosek, że zmienne pole elektryczne wytwarza wirowe pole magnetyczne, a z drugiego, że zmienne pole magnetyczne wytwarza wirowe pole elektryczne (pole wirowe charakteryzuje się tym, że linie tego pola są krzywymi zamkniętymi). Maxwell wykazał, że pole elektromagnetyczne może się rozchodzić w przestrzeni z prędkością światła i nazywamy je falą elektromagnetyczną. Fala elektromagnetyczna jest więc rozchodzącym się w przestrzeni sprzężonym polem elektrycznym (opisuje je wektor natężenia elektrycznego E) i magnetycznym (opisuje je wektor indukcji magnetycznej B), prostopadłych do siebie i do kierunku rozchodzenia się, o natężeniach zmieniających się sinusoidalnie. Fala elektromagnetyczna niesie ze sobą energię.

fala elektromagnetyczna Wielkością charakteryzującą fale jest częstotliwość, czyli liczba pełnych zmian pola magnetycznego i elektrycznego w ciągu jednej sekundy, wyrażona w hercach. Drugą wielkością jest długość fali, czyli odległość między sąsiednimi punktami w ktrych pole magnetyczne i elektryczne jest takie samo (patrz rysunek obok). Wielkości te zależą od siebie. Czym większa jest częstotliwość to długość fali jest mniejsza (oto wzr l=c/n , gdzie l długość fali, c prędkość fali, a n częstotliwość). Częstotliwość dla danej fali jest stała i niezależna od ośrodka. Natomiast długość fali zmienia się, bowiem prędkość fali zależy od rodzaju ośrodka. Wszystkie długości fali podane tutaj, odnoszą się do prżni.

Fala elektromagnetyczna rozchodzi się najlepiej i najszybciej w prżni (prędkość w prżni wynosi 299792km/s). W ośrodkach materialnych prędkość fali elektromagnetycznej jest zawsze mniejsza i zależna od rodzaju ośrodka oraz od częstotliwości fali. W ośrodkach materialnych część energii fali jest tracona i ulega zamianie na energię wewnętrzną ciała. Zjawisko to nosi nazwę absorpcji lub pochłaniania światła. Na skutek absorpcji fala ulega stopniowemu osłabianiu, a stopień osłabienia zależy od własności ośrodka, grubości warstwy, przez ktrą przechodzi fala oraz od częstotliwości fali. Fala może w niektrych ośrodkach doznać osłabienia wskutek innego procesu. Niewielkie niejednorodności ośrodka zakłcają prostoliniowy bieg światłą i część fali ulega rozproszeniu praktycznie we wszystkich kierunkach (dotyczy to zwłaszcza fal długich).

widmo fal elektromagnetycznych Dla fal zachodzą zjawiska dyfrakcji czyli ugięcia fali i interferencji czyli nakładania się fal. Zjawiska te tym lepiej jest obserwować im dłuższa jest długość fali (czyli mniejsza częstotliwość). Z drugiej strony falę elektromagnetyczną można traktować jako strumień cząstek (korpuskuł) zwanych fotonami. Każdy foton ma określoną energię (foton możemy więc traktować jako paczkę fali) zależną od częstotliwości. Im większa częstotliwość (mniejsza długość) to energia fotonu jest większa. Fala elektromagnetyczna ma więc naturę podwjną, mwimy dualną, stąd teoria dualizmu korpuskularno - falowego. W niektrych zjawiskach ujawniają się właściwości falowe, a w niektrych właściwości korpuskularne czyli cząsteczkowe. Połączenie opisu własności falowych i korpuskularnych fali podaje mechanika kwantowa (mechanika falowa). Fale długie ujawniają bardziej właściwości falowe, natomiast im krtsze fale to bardziej ujawniają się właściwości kwantowe czyli korpuskularne (wtedy energia fotonu jest większa).

Klasyfikację fal elektromagnetycznych według ich długości w prżni (częstotliwości) nazywamy widmem fal elektromagnetycznych. Omwimy obecnie poszczeglne rodzaje fali elektromagnetycznej od fal najkrtszych (o największej częstotliwości) do najdłuższych. Nazwa poszczeglnych fal jest tradycyjna i wynika na ogł ze sposobw otrzymywania poszczeglnych fal. Dlatego zakresy np. promieniowania gamma i rentgenowskiego lub podczerwonego i mikrofal pokrywają się.



Promieniowanie gamma



wysyłanie promieniowania gamma Są to fale elektromagnetyczne o długości krtszej od 10-10 m. Źrdłem promieniowania gamma inaczej zwanego promieniowaniem przenikliwym są procesy zachodzące w jądrze atomowym (np. rozpad pierwiastkw promieniotwrczych zawartych w skorupie ziemskiej lub reakcje jądrowe) oraz promieniowanie kosmiczne powstające podczas procesw jądrowych zachodzących w gwiazdach i galaktykach. Najsilniejszym źrdłem kosmicznego promieniowania są tak zwane błyski gamma. Widmo promieniowania gamma pierwiastkw promieniotwrczych ma charakter dyskretny, tj. obserwuje się oddzielne linie widmowe, energia odpowiadająca tym liniom pozwala identyfikować promieniującą substancję. Promieniowanie gamma dla promieniowania jonizującego o danej energii najlepiej przechodzi przez materię, stąd druga nazwa - promieniowanie przenikliwe. Podobnie jak promienie rentgenowskie najlepiej pochłaniane jest przez substancje o dużej liczbie atomowej. Dlatego najlepszymi materiałem zabezpieczającym przed promieniowaniem gamma jest ołw. Aby obniżyć koszty schrony przeciwatomowe buduje się z na przemian kładzionych warstw ołowiu i betonu, ktry rwnież dość dobrze pochłania promieniowanie gamma.

Promieniowane gamma niszczy wszystkie żywe komrki, także nowotworowe. Znalazło to szerokie zastosowanie w medycynie (głwnie onkologii) do naświetlania chorych tkanek, a także do konserwowania żywności. Ponieważ na ogł wykorzystuje się izotop kobaltu 60, to takie urządzenie nosi nazwę bomby kobaltowej. Oprcz tego stosuje się je do wykrywania wad materiałw (defektoskopia).



Promieniowanie rentgenowskie



zdjęcie rentgenowskie wykonane przez Roentgena Promieniowanie rentgenowskie odkrył w 1895 roku W.C. Roentgen (pierwszy laureat Nagrody Nobla z fizyki) i nazwał promieniowaniem X. Długości fali zawarta jest w przedziale od 10-13m do około 5x10-8m, przy czym zakres promieniowania rentgenowskiego pokrywa się częściowo z niskoenergetycznym (tzw. miękkim) promieniowaniem gamma. Rozrżnienie wynika z mechanizmu wytwarzania promieniowania. Promieniowaniem gamma powstaje w przemianach energetycznych zachodzących w jądrze atomowym natomiast promieniowanie rentgenowskie wytwarzane jest w lampach rentgenowskich i są dwa mechanizmy powstawania tego promieniowania. Przede wszystkim przyspieszone w polu elektrycznym elektrony hamowane są przez materiał anody tracąc swoją energię, ktra zostaje wypromieniowana jako promieniowanie hamowania. Jest to widmo ciągłe i ograniczone od strony fal krtkich, przy czym położenie jest granicy zależy od napięcia doprowadzonego do lampy. Dodatkowo na skutek wybicia (jonizacji) przez przyspieszone elektrony wewnętrznych elektronw w materiale anody, następuje przeskok elektronu z powłoki zewnętrznej na puste miejsce czemu towarzyszy emisja promieniowania o ściśle określonej długości fali (promieniowanie charakterystyczne).

Promieniowanie rentgenowskie wykorzystuje się w badaniach strukturalnych (rentgenowska analiza strukturalna), w defektoskopii oraz do badania pierwiastkowego składu chemicznego (rentgenowska analiza widmowa). Ponadto promieniowanie rentgenowskie szeroko stosuje się w diagnostyce medycznej wykorzystując fakt, że mięśnie przepuszczają promienie rentgenowskie a kości pochłaniają.



Promieniowanie nadfioletowe



solarium Promieniowanie nadfioletowe zwane inaczej ultrafioletowym ( w skrcie UV) ma długość od 4x10-7m do 10-8m (od 400 do 10 nm) i dzieli się na ultrafiolet tzw. bliski (400-190 nm) i daleki (190-10 nm). Naturalnymi źrdłami są ciała o dostatecznie wysokiej temperaturze. Znikome, ale zauważalne ilości tego promieniowania wysyłają już ciała o temperaturze 3000K i ze wzrostem temperatury natężenie wzrasta. Silnym źrdłem jest Słońce, ktrego temperatura powierzchni wynosi 6000K. Technicznymi źrdłami są lampy wyładowcze, przede wszystkim rtęciowe zwane kwarcwkami (lampy te osłania szkło kwarcowe, ktre przepuszcza promieniowanie nadfioletowe, zwykłe szkło nadfiolet pochłania) wytwarzane np. w lampach kwarcowych. Promieniowanie nadfioletowe ma silne działanie fotochemiczne. Przy długości fali poniżej 300 nm wywołuje już jonizację i jest zabjcze dla organizmw żywych, wywołuje lub przyspiesza szereg reakcji chemicznych. Przed promieniowaniem nadfioletowym chroni nas warstwa ozonowa, pochłaniająca promieniowanie ultrafioletowe o długości fali poniżej 290 nm, a także powietrze, ktre pochłania całkowicie promieniowanie nadfioletowe w zakresie ultrafioletu dalekiego.

Ze względu na działanie na skrę docierające z kosmosu promieniowanie dzieli się na trzy zakresy: UV-A (320-400nm), UV-B (290-320nm), UV-C (230-290nm). Promieniowanie z zakresu o największej długości fali UV-A nie jest w normalnych dawkach szkodliwe i stosuje się je klinicznie w leczeniu niektrych dolegliwości skry, jak np. łuszczycy. Jest także wykorzystywane do stymulowania wytwarzania witaminy D u pacjentw, ktrzy są uczuleni na preparaty z ta witaminą. Promieniowanie UV-B powoduje zaczerwienienie skry, po ktrym następuje pigmentacja czyli opalanie się. Nadmierne naświetlenie może spowodować powstanie groźnych pęcherzy. Promieniowanie UV-C o najmniejszych długościach fali jest szczeglnie szkodliwe powoduje ono raka skry. Normalnie zatrzymywane jest przez warstwę ozonową, ale pojawia się przy jej zubożeniu.

Promieniowanie nadfioletowe ma wiele zastosowań w medycynie (o czym wspomnieliśmy wcześniej), biologii (badania mikroskopowe tkanek i komrek), mineralogii (analiza minerałw), farmacji (sterylizacja), przemyśle spożywczym (konserwowanie żywności), przemyśle chemicznym (przyspieszanie reakcji) i wielu innych.



Światło widzialne



światło Jest promieniowanie elektromagnetyczne o długości od około 4x10-7 m do około 7x10-7 m. Taki zakres odbiera nasze oko, ale zwierzęta mogą rejestrować promieniowanie o innych długościach, np. pszczoły "widzą" promieniowanie nadfioletowe. Najlepiej widzimy w środku zakresu dla barwy żłtozielonej (długość około 550nm) a najgorzej na końcach. Światło w naszym oku odbierają receptory znajdujące się na siatkwce: 125 milionw pręcikw i 6,5 miliona czopkw. Dzięki czopkom człowiek rozrżnia barwy w jasnym pomieszczeniu oraz ostro widzi szczegły. Czopki zawierają trzy typy barwnikw o maksimach czułości w obszarach błękitu, oranżu i czerwieni. W zależności od stopnia podrażnienia każdego z barwikw mzg otrzymuje rżne serie impulsw nerwowych i interpretuje je jako rżne kolory. Czopki potrafią rwnież rozrżniać natężenie światła czyli jego intensywność.

Czułość widmowa oka

Czułość widmowa oka.

Wspłczynnik K podaje jak odbieramy fale o poszczeglnych długościach w stosunku do wartości maksymalnej. Linią przerywaną zaznaczono czułość pręcikw, a ciągłą wypadkową czułość czopkw

Gdy oświetlenie jest słabe, czopki przestają pracować i nie rozpoznajemy wtedy barw. Zaczynają wtedy odpierać pręciki, ktre pozwalają widzieć jednobarwne przedmioty przy słabym oświetleniu, rejestrując ich natężenie. Pręciki zawierają barwnik zwany rodopsyną. Rodopsyna jest bardziej czułą na kolor niebieski i zielony, natomiast wykazuje małą czułość na kolor czerwony, ktry w nocy odbieramy prawie tak jak czarny. Czułość odbieranego światła przez pręciki jest więc przesunięta bardziej w stronę fal krtszych (nadfioletu), co pokazuje wykres zamieszczony obok.

Naturalnymi źrdłami są ciała ogrzane do temperatury ponad 700C. Na skutek ruchw cieplnych następuje wtedy wzbudzenie elektronw wewnątrz substancji i przy powrocie do niższych stanw energetycznych następuje emisja światła. Taki proces zachodzi w zwykłych żarwkach. Innym sposobem jest pobudzanie do świecenia atomw substancji (najczęściej rtęci) przepływającym prądem w gazach. Są to lampy wyładowcze np. świetlwki lub żarwki energooszczędne. Osobliwym źrdłem jest laser a jeszcze innym zjawisko luminescencji. Więcej o tym zakresie pisać nie będziemy ponieważ na światło się jeszcze dosyć napatrzysz.



Promieniowanie podczerwone



Brasilia

Satelitarne zdjęcie w podczerwieni stolicy Brazylii

Podczerwone promieniowanie zwane inaczej promieniowaniem cieplnym lub krtko podczerwienią ma długości fali od 7x10-7 m do 2x10-3m. Emitowane jest przez rozgrzane ciała w wyniku wzbudzeń cieplnych elektronw wewnątrz substancji. Im niższa temperatura im mniejsze natężenie i dłuższe fale. Ciała w temperaturze pokojowej wysyłają długość 19 mm. Ciała o temperaturze do około 400C wysyłają praktycznie tylko podczerwień. Promieniowanie podczerwone jest silnie pochłaniane przez niektre składniki atmosfery np. parę wodną i dwutlenek węgla. Długości od 14 mm do 1500 mm atmosfera ogle nie przepuszcza i dzięki temu stanowi swojego rodzaju płaszcz ochronny Ziemi, zabezpieczający planetę przed zbytnim ochłodzeniem.

Wykorzystuje się je w badaniach strukturalnych (spektroskopia widma cząsteczek organicznych), w lecznictwie (diatermia), biologii (badania mikroskopowe w podczerwieni) także do obserwacji w ciemności (noktowizor, czujniki alarmowe). Duże znaczenie naukowe i praktyczne ma fotografika w bliskiej podczerwieni: diagnostyka stanw patologicznych układu krążenia w medycynie, wykrywanie fałszerstw dokumentw w kryminalistyce, ekspertyza dzieł sztuki. Znacznie słabsze rozpraszanie promieniowania podczerwonego w porwnaniu ze światłem widzialnym ułatwia dokładne fotografowanie obiektw przez mgłę i dym. Zdjęcia satelitarne rwnież są na ogł wykonywane w podczerwieni.



Mikrofale



radar Są to fale o długości od 10-4 m do 0,3 m(0,1mm do 30 cm). Mikrofale z grnego zakresu mogą powstawać w elektronicznych układach drgających podobnie jak fale radiowe i dlatego dość często zalicza się je do fal radiowych nie wyszczeglniając osobno. Obecnie opracowano wiele innych sposobw generacji mikrofal. Mogą to być lampy mikrofalowe: klistrony, karcinotrony, i magnetrony (jest to dwuelektrodowa lampa elektronowa umieszczona w polu magnetycznym gdzie opźniane elektrony krążąc w polu magnetycznym po spiralach emitują mikrofale). Rozwj elektroniki pozwolił na stworzenie źrdeł mikrofal z wykorzystaniem płprzewodnikw: generator Gunna, diody lawinowe, a także tranzystory bipolarne i polowe.

Mikrofale wykorzystuje się w radiolokacji (radar), także w pomiarach prędkości pojazdw dlatego czasami nazywane są inaczej falami radarowymi, a także do podgrzewania potraw w mikrofalwkach. Zastosowanie mikrofal jest coraz większe. Ostatnio wymyślono sposb monitorowania stanu zapr wodnych czy mostw w rejonach zagrożonych trzęsieniem ziemi. W krytycznych miejscach budowli umieszcza się puste metalowe pudełka wielkości paczki papierosw, do ktrych dochodzą rurki. Przez rurki doprowadzane są mikrofale, a pudełka działają jak wnęki rezonansowe. Gdy pudełko wygina się pod wpływem naprężeń, częstotliwość rezonansowa ulega zmianie, co stanowi wczesne ostrzeżenie o możliwych problemach.



Fale radiowe



Fale radiowe to fale elektromagnetyczne o długości większej od 10-4 m (0,1 mm). Ze względu na długość fali (czy też częstotliwość) rozrżnia się poszczeglne typy fal radiowych. Istnieją dwa podziały: tradycyjny i dekadowy, zalecany przez Regulamin Radiokomunikacyjny. Fale radiowe powstają przez wypromieniowanie energii z anteny nadawczej (układu nadawczego), ktry jest elektronicznym układem drgającym.

fale radiowe Ze względu na środowisko propagacji wyrżnia się falę przyziemną (powierzchniową i nadziemną), falę troposferyczną, falę jonosferyczną i w przestrzeni kosmicznej. W zależności od długości fali radiowej jej propagacja jest poddana wpływowi rżnorodnych zjawisk, np. dyfrakcji, refrakcji, odbicia od jonosfery itp. Ogromną rolę w przesyłaniu i odbiorze fal radiowych odgrywa jonosfera. Jest to grna część atmosfery ziemskiej, zjonizowana przez działanie promieniowania ultrafioletowego i rentgenowskiego wysyłanego przez Słońce. Dolna jej część dzieli się na warstwy: D (60-90 km), E (około 120 km), F1 (180-240 km) i F2 (220-300 km). Fale długie łatwo ulegają ugięciu czyli dyfrakcji i mogą stanowić fala długą przyziemną (oznaczone 2 na rysunku) oraz odbijają się od warstwy D (3 na rysunku) i w ogle nie są pochłaniane przez jonosferę. Dlatego mają najdalszy zasięg niezależnie od pory dnia i roku. Fale średnie odbijające się od warstwy E (4 na rysunku), mają o wiele większy zasięg w nocy, gdyż wtedy zanika warstwa D, przez ktrą są pochłaniane. Fale krtkie natomiast na Ziemi tworzą fala krtką falę przyziemną (na rysunku 1) i odbijają się od warstw F1 i F2 (5 na rysunku) (warstwa F1 występuje jedynie w lecie) oraz od powierzchni Ziemi i dzięki temu są słyszalne na bardzo dużym obszarze, jednak tylko w tych miejscach, do ktrych biegnie fala po odbiciu od jonosfery. Ale ultrakrtkie i mikrofale (6 na rysunku) nie ulegają odbiciu od jonosfery i uciekają w przestrzeń kosmiczną. To właśnie one są nadawane i odbierane przez satelity telekomunikacyjne (UKF) lub służą do łączności satelitarnej (mikrofale).






Przykadowe prace

Biography of Marie Grosholz (Madame Tussaud)

Biography of Marie Grosholz (Madame Tussaud) Marie Grosholz was born in Strasbourg, France, on December 16, 1761. Her father, a soldier, was killed in a battle during the Seven Years War, only two months before her birth. For the first five years of her life, Marie grew up in Berne with her mother-a widow, who worked as a hous...

Wizja swiata i Boga w baroku i renesansie

Wizja swiata i Boga w baroku i renesansie Wizja świata w obu epokach dotyczy koncepcji człowieka, jego postawy wobec życia, cel, sens i przemijanie oraz relacji pomiędzy człowiekiem, światem i społeczeństwem, a także koncepcji Boga i relacji między nim a człowiekiem. ...

Polityka zagraniczna Polski w latach 1989- 2008

Polityka zagraniczna Polski w latach 1989- 2008 Polityka zagraniczna została sformułowana po przemianach politycznych w 1989 roku i określa ją polska racja stanu. Jej podstawowymi celami w latach 90. były: członkostwo w NATO oraz Unii Europejskiej, wspłtworzenie stabilnego systemu bezpiecze...

Biografia - Charakterystyka św. Patryka

Biografia - Charakterystyka św. Patryka Św. Patryk jest twrcą życia religijnego w Irlandii, a obecnie także jej patronem. Za życia był misjonarzem i biskupem w owym kraju. Urodził się w ok. 385-389r., zmarł zaś w 461r. Pochodził z rodziny kapłańskiej, b...

Czy wzorce osobowe doby średniowiecza miałyby szanse przyjąć się w świecie wspłczesnym?

Czy wzorce osobowe doby średniowiecza miałyby szanse przyjąć się w świecie wspłczesnym? Wspłczesne czasy znacznie rżnią się od czasw średniowiecznych w Europie. Rżnica polega na innym spojrzeniu ludzi na świat i ich własnym postępowaniu. Duż...

Reportage: L'Eurovision

Reportage: L'Eurovision Le concours Eurovision c'est un grand exercice dans la culture europenne. 23 pays avaient quelqu'un pour chanter dans l'vnement. Sans la Belgique ou la Suisse, la France tait le seul pays d'avoir une chanson en la langue franaise, mais c'tait la premiere fois que leur chanson n'tait pas completement ...

Tkanki -mięśniowa, kostna nabłonki itd (ściąga)

Tkanki -mięśniowa, kostna nabłonki itd (ściąga) Tkanka łączna charakteryzuje się obfitą substancją międzykomrkową. Zależnie od stopnia jej uwodnienia i liczby występujących w niej komrek, tkanka łączna może być płynna lub st...

Impresjonizm

Impresjonizm Impresjonizm był ruchem artystycznym, ktry pojawił się we Francji w 60. latach XIX stulecia i trwał do jego końca. Złotym okresem impresjonizmu były lata 1874–1886, kiedy to artyści tego kierunku działali jako grupa, wystawiając co jakiś czas swe prace n...

Zobacz wszystkie

Nawigacja

Tagi

studia szkoa streszczenie notatka ciga referat wypracowanie biografia opis praca dyplomowa opracowania test liceum matura ksika

Prawa

Do g?ry