16.11.2021г. ГРУППА 308.  ТЕМА «Виды излучений. Источники света» «Физика - 11 класс».

  Свет- это поток электромагнитных волн с длиной волны 4 • 10^-7—8 •10^-7 м . Электромагнитные волны излучаются при ускоренном движении заряженных частиц. Эти заряженные частицы входят в состав атомов, из которых состоит вещество. Но, не зная, как устроен атом, ничего достоверного о механизме излучения сказать нельзя. Ясно лишь, что внутри атома нет света так же, как в струне рояля нет звука. Подобно струне, начинающей звучать только после удара молоточка, атомы могут «рождать» свет только после их возбуждения. Для того чтобы атом начал излучать, ему необходимо передать определенную энергию. Излучая, атом теряет полученную энергию и для непрерывного свечения вещества необходим приток энергии к его атомам извне.

Тепловое излучение

 Наиболее простой и распространенный вид излучения — это тепловое излучение, при котором потери атомами энергии на излучение света компенсируются за счет энергии теплового движения атомов (или молекул) излучающего тела. Тепловое излучение — это излучение нагретых тел. Чем выше температура тела, тем быстрее движутся в нем атомы. При столкновении быстрых атомов (или молекул) друг с другом часть их кинетической энергии идет на возбуждение атомов, которые затем излучают свет и переходят в невозбужденное состояние.

Тепловыми источниками излучения являются, например, Солнце и обычная лампа накаливания. Лампа - это малоэкономичный источник света, т.к. только 12% выделяемой лампой энергии преобразуется в энергию света. Тепловым источником света является также пламя, где крупинки сажи (не успевшие сгореть частицы топлива) раскаляются за счет энергии, выделяющейся при сгорании топлива, и испускают свет.

 Электролюминесценция.

 Энергия, необходимая атомам для излучения света, может поступать и из нетепловых источников. При разряде в газах электрическое поле сообщает электронам большую кинетическую энергию. Быстрые электроны испытывают неупругие соударения с атомами. Часть кинетической энергии электронов идет на возбуждение атомов. Возбужденные атомы отдают энергию в виде световых волн. В результате этого разряд в газе сопровождается свечением, это и есть электролюминесценция. Северное сияние — тоже проявление электролюминесценции. Потоки заряженных частиц, испускаемых Солнцем, захватываются магнитным полем Земли. Они возбуждают у магнитных полюсов Земли атомы верхних слоев атмосферы, из-за чего эти слои светятся. Явление электролюминесценции используется в трубках для рекламных надписей.

 Катодолюминесценция.    Свечение твердых тел, вызванное бомбардировкой их электронами, называют катодолюминесценцией. Благодаря катодолюминесценции светятся экраны электронно-лучевых трубок телевизора.

 Хемилюминесценция.   При некоторых химических реакциях, идущих с выделением энергии, часть этой энергии непосредственно расходуется на излучение света. Источник света остается холодным (он имеет температуру окружающей среды). Это явление называется хемилюминесценцией. Летом в лесу можно ночью увидеть насекомое — светлячка, на теле которого «горит» маленький зеленый «фонарик». Светящееся пятнышко на его спинке имеет почти ту же температуру, что и окружающий воздух. Свойством светиться обладают и кусочки гниющего дерева, и живые организмы: бактерии, насекомые, многие рыбы, обитающие на большой глубине.

 

Фотолюминесценция.  Падающий на вещество свет частично отражается и частично поглощается. Энергия поглощаемого света в большинстве случаев вызывает лишь нагревание тел. Однако некоторые тела сами начинают светиться непосредственно под действием падающего на них излучения. Это и есть фотолюминесценция. Свет возбуждает атомы вещества (увеличивает их внутреннюю энергию), и после этого они высвечиваются сами. Например, светящиеся краски, которыми покрывают елочные игрушки, излучают свет после их облучения. Излучаемый при фотолюминесценции свет имеет, как правило, большую длину волны, чем свет, возбуждающий свечение. Это можно наблюдать экспериментально, наприер, если направить на сосуд с флюоресцеином  (органический краситель) световой пучок, пропущенный через фиолетовый светофильтр. Жидкость начинает светиться зелено-желтым светом, т. е. светом с большей длиной волны, чем у фиолетового света. Явление фотолюминесценции широко используется в лампах дневного света. Советский физик С. И. Вавилов предложил покрывать внутреннюю поверхность разрядной трубки веществами, способными ярко светиться под действием коротковолнового излучения газового разряда.

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.)

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. 

ЗАДАНИЕ.  ОТВЕТЬТЕ НА ВОПРОСЫ .

 1. За счёт чего происходит тепловое излучение?

2. Назовите источники теплового излучения.

3. Приведите примеры электролюминесценции.

4. Что такое катодолюминесценция? Где применяется?

5. Какое излучение является холодным? Источники этого излучения?

6. Как называется излучение, которое вызывает свечение тел? Где оно используется?

7.  Какой советский учёный внёс свой вклад в использование ламп дневного света?