Презентация к уроку шкала электромагнитных волн

Применение электромагнитных волн

Электромагнитные волны имеют широкое применение в различных областях нашей жизни. Например, в медицине они используются в рентгеновских и ультразвуковых аппаратах для диагностики заболеваний.

В телекоммуникациях электромагнитные волны используются для передачи информации через радио, телевидение и сотовую связь. Благодаря этому мы можем обмениваться информацией с другими людьми на большие расстояния.

В технологии радаров электромагнитные волны используются для обнаружения объектов и измерения расстояний. Это помогает обеспечить безопасность военных и гражданских объектов.

Заключение

Электромагнитные волны – это важное явление в физике, которое имеет огромное значение для нашей повседневной жизни. Знание основных свойств и принципов распространения электромагнитных волн поможет нам лучше понимать мир вокруг нас и использовать его в различных областях науки и технологий.

Необходимо отметить, что электромагнитные волны также имеют некоторые опасные свойства, такие как радиация, поэтому важно знать и соблюдать меры предосторожности при работе с ними.

Благодарим за внимание к нашей лекции по электромагнитным волнам! Надеемся, что она была полезной и интересной для вас. Если у вас остались вопросы или вам нужна помощь в изучении этой темы, не стесняйтесь обратиться к специалистам в области физики и техники.

Спасибо за внимание!

Таблица скорости распространения волн в различных средах

СредаСкорость распространения волны
Воздух343 м/с
Вода1484 м/с
Стекло4540 м/с
Алюминий6420 м/с
Стали5940 м/с
Алмаз18360 м/с

Влияние поляризации на взаимодействие среды со светом

Поляризация света играет ключевую роль во взаимодействии света со средой. Например, поляризованный свет может быть затруднен в поглощении материей, что часто используется в оптических приборах для снижения бликов и отражений.

Примеры интерференции и дифракции

Интерференция часто наблюдается при прохождении света через узкую щель или при отражении от тонких пленок. Дифракция, в свою очередь, проявляется при заходе света через отверстие или при прохождении волн вокруг препятствий.

Знание этих явлений позволяет улучшить различные оптические и радиотехнические системы, а также повысить качество визуальных изображений и передачу сигналов.

Заключение

Плотность и упругость среды, поляризация волн, интерференция и дифракция – все эти явления играют важную роль в физике волновых процессов. Понимание и учет этих явлений помогают нам прогнозировать поведение волн в различных средах и применять их в различных областях науки и технологий.

Явления интерференции и дифракции

Когда две волны с одинаковой частотой и постоянной разностью фаз перекрываются, они могут создавать интерференционные полосы – чередующиеся светлые и темные области. В светлых областях амплитуды волн складываются и усиливаются, а в темных областях они вычитаются и ослабляются.

Интерференция может быть конструктивной или деструктивной. В конструктивной интерференции амплитуды волн складываются и создаются светлые полосы, а в деструктивной интерференции амплитуды волн вычитаются и создаются темные полосы.

Дифракция – это явление, при котором волны изгибаются или распространяются вокруг преграды или через отверстие. При дифракции волны изгибаются и создают интерференционные полосы или распространяются в разные направления.

Дифракция может происходить, когда волны проходят через узкое отверстие или вокруг преграды. В результате дифракции волны могут распространяться в разные направления и создавать интерференционные полосы.

ЯвлениеОписание
ИнтерференцияВзаимное воздействие волн друг на друга, приводящее к усилению или ослаблению их амплитуды.
ДифракцияИзгибание волн вокруг преграды или через отверстие, создание интерференционных полос.

Дифракция может быть также обусловлена изменением скорости распространения волны в разных средах или изменением ее направления. Например, при прохождении света через призму происходит дифракция, и свет распространяется в разные направления, создавая спектральный разложение.

Интерференция и дифракция являются важными явлениями в физике волн и имеют широкий спектр применений, включая оптику, радиосвязь, акустику и другие области.

Отражение и преломление

Отражение и преломление – это явления, связанные с изменением направления распространения волны при переходе из одной среды в другую.

Отражение – это явление, при котором волна отражается от поверхности раздела двух сред. При отражении волна меняет направление, но остается в той же среде, из которой она исходила.

Угол падения – это угол между направлением падающей волны и нормалью к поверхности раздела сред. Угол отражения – это угол между направлением отраженной волны и нормалью к поверхности раздела сред. Закон отражения утверждает, что угол падения равен углу отражения.

Отражение может быть зеркальным или рассеянным. В зеркальном отражении отраженная волна сохраняет направление и форму, а в рассеянном отражении отраженная волна распространяется в разных направлениях и меняет свою форму.

Преломление – это явление, при котором волна изменяет направление и скорость при переходе из одной среды в другую. При преломлении волна проходит через поверхность раздела двух сред и входит во вторую среду.

ЯвлениеОписание
ОтражениеОтражение волны от поверхности раздела сред, изменение направления при сохранении среды.
ПреломлениеИзменение направления и скорости волны при переходе из одной среды в другую.

Угол падения и угол преломления – это углы между направлением падающей волны и нормалью к поверхности раздела сред, и между направлением преломленной волны и нормалью к поверхности раздела сред, соответственно. Закон преломления, или закон Снеллиуса, утверждает, что отношение синусов углов падения и преломления равно отношению скоростей распространения волн в двух средах.

При преломлении волна может изменять свою скорость и направление в зависимости от оптических свойств сред. Например, при переходе света из воздуха в стекло, свет преломляется и изменяет свое направление и скорость.

Электромагнитные волны из солнечного излучения используются для производства солнечной энергии. Солнечные панели поглощают солнечное излучение и преобразуют его в электрическую энергию, которая может быть использована для питания различных устройств.

Вывод

Излучение и поглощение электромагнитных волн имеют множество практических применений в различных областях, включая оптику, коммуникации, медицину, энергетику и многое другое. Понимание этих процессов позволяет разрабатывать новые технологии и улучшать существующие.

Солнечные панели используют электромагнитные волны от Солнца для преобразования их в электрическую энергию. Это позволяет использовать солнечную энергию для питания различных устройств и систем.

Радары и навигация

Радары используют электромагнитные волны для обнаружения и измерения расстояния до объектов. Они широко используются в авиации, морской навигации и метеорологии для обнаружения и отслеживания объектов и измерения погодных условий.

Промышленность и наука

Электромагнитные волны используются в промышленности и науке для различных целей, таких как нагревание, сварка, сушка, стерилизация и анализ материалов. Они также используются в спектроскопии для изучения состава веществ и в магнитных резонансных томографах для получения изображений внутренних органов.

Таблица свойств электромагнитных волн

Частота Количество колебаний волны в единицу времени Радиоволны имеют низкую частоту, а гамма-лучи – высокую

Длина волны Расстояние между двумя соседними точками на волне, на которых колебания повторяются Видимый свет имеет длину волны от 400 до 700 нм

Скорость распространения Скорость, с которой волна передвигается в среде Свет распространяется со скоростью приблизительно 299 792 458 м/с

Поляризация Ориентация колебаний электрического поля волны Свет может быть линейно, кругово или эллиптически поляризован

Интерференция Взаимодействие двух или более волн, приводящее к усилению или ослаблению колебаний Интерференция используется в оптических приборах, таких как интерферометры

Дифракция Изгибание волны при прохождении через узкое отверстие или препятствие Дифракция позволяет звуку распространяться за углом вокруг преграды

Отражение Отражение волны от поверхности при изменении среды Зеркало отражает свет, образуя отраженное изображение

Преломление Изменение направления распространения волны при переходе из одной среды в другую Линзы преломляют свет, фокусируя его в одной точке

Излучение Излучение энергии в виде электромагнитных волн Телевизоры и радиостанции излучают радиоволны для передачи сигналов

Поглощение Поглощение энергии электромагнитных волн средой Атмосфера поглощает некоторые инфракрасные волны, нагреваясь в результате

Заключение

Электромагнитные волны – это электромагнитные колебания, которые распространяются в пространстве без необходимости среды. Они имеют различные свойства, такие как частота и длина волны, скорость распространения, поляризация и другие. Эти волны могут интерферировать, дифрагировать, отражаться и преломляться. Они также могут быть излучены и поглощены различными объектами. Электромагнитные волны имеют широкий спектр применений, от радиовещания и телекоммуникаций до медицинской диагностики и радиотерапии. Понимание этих основных понятий и свойств электромагнитных волн является важным для понимания физики и ее применений в реальном мире.

Нашли ошибку? Выделите текст и нажмите CRTL + Enter

Презентация к уроку шкала электромагнитных волн

Презентация к уроку шкала электромагнитных волн

Шкала электромагнитных волн представляет собой непрерывную последовательность частот и длин электромагнитных излучений, которые являются распространяющимся в пространстве переменным магнитным полем

Теория электромагнитных явлений Джеймса Максвелла позволила установить, что в природе существуют электромагнитные волны разных длин

В вакууме излучение любой длины волны распространяется со скоростью 300 000 км/с.

Излучения различной длины волны отличаются друг от друга по способу их получения и методам регистрации

Презентация к уроку шкала электромагнитных волн

Увеличение энергии и частоты

Увеличение длины волны

Шкала электромагнитных волн –

это электромагнитные колебания одной природы, отличающиеся только длиной волны и, следовательно, частотой. Хотя весь спектр разбит на области, границы между ними намечены условно. Области следуют непрерывно одна за другой, переходят одна в другую, а в некоторых случаях перекрываются.

Презентация к уроку шкала электромагнитных волн

Низкочастотные электромагнитные волны

Длина волны, λ

10 8 – 10 4 м

10 – 1 – 3 ∙ 10 3 Гц

Низкочастотные электромагниные волны – это волны, возбуждаемые низкочастотными элктромагнитными колебаниями, происходящими в устройствах, обладающих большой индуктивностью и емкостью. Такие волны практически не излучаются в окружающее пространство и быстро затухают

Источниками низкочастотных электромагнитных волн являются ЛЭП, работающие электромоторы, генераторы переменного тока, бытовая техника и т.п.

Презентация к уроку шкала электромагнитных волн

3∙10 3 – 3 ∙ 10 11 Гц

10 5 – 10 – 3 м

Радиоволны – это электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве со скоростью света

(300 000 км/с)

Радиоволны переносят через пространство энергию, излучаемую генератором электромагнитных колебаний. А рождаются они при изменении электрического поля, например, когда через проводник проходит переменный электрический ток или когда через пространство проскакивают искры, т.е. ряд быстро следующих друг за другом импульсов тока

Весь диапазон радиоволн разбит на участки, куда входят так называемые радиовещательные и телевизионные диапазоны , диапазоны для наземной и авиационной, космической и морской связи, для передачи данных и медицины, для радиолокации и радионавигации и т.д. Каждой радиослужбе выделен свой участок диапазона или фиксированные частоты.

Презентация к уроку шкала электромагнитных волн

3∙10 11 – 4∙10 14 Гц

2∙10 – 3 – 7,6∙10 – 7 м

Инфракрасное излучение – это часть спектра излучения Солнца, которая непосредственно примыкает к красной части видимой области спектра и, которая обладает способностью нагревать большинство предметов.

Человеческий глаз не в состоянии видеть в этой части спектра, но мы можем чувствовать тепло. Как известно, любой объект, чья температура превышает (– 273) градусов Цельсия излучает, а спектр его излучения определяется только его температурой и излучательной способностью. Инфракрасное излучение имеет две важные характеристики: длину волны (частоту) излучения и интенсивность.

Презентация к уроку шкала электромагнитных волн

Это невидимые лучи, хорошо поглощающиеся телами, способные изменять электрическое сопротивление тел, действуют на фотоматериалы, хорошо проходят в тумане. Инфракрасные лучи абсолютно безопасны для организма человека в отличие от рентгеновских, ультрафиолетовых или СВЧ.

В инфракрасном спектре есть область с длинами волн примерно от 7 до 14 мкм (так называемая длинноволновая часть инфракрасного диапазона), оказывающая на организм человека по – настоящему уникальное полезное действие. Эта часть инфракрасного излучения соответствует излучению самого человеческого тела с максимумом на длине волны около 10 мкм. Поэтому любое внешнее излучение с такими длинами волн наш организм воспринимает как «своё».

Самый известный естественный источник инфракрасных лучей на нашей Земле – это Солнце, а самый известный на Руси искусственный источник длинноволновых инфракрасных лучей – это русская печь, и каждый человек обязательно испытывал на себе их благотворное влияние.

Использование инфракрасного излучения

ИК (инфракрасные) диоды и фотодиоды повсеместно применяются в пультах дистанционного управления, системах автоматики, охранных системах и т.п. Они не отвлекают внимание человека в силу своей невидимости. Инфракрасные излучатели применяют в промышленности для сушки лакокрасочных поверхностей. В медицине широко используются инфракрасные массажоры.

Положительным побочным эффектом является стерилизация пищевых продуктов, увеличение стойкости к коррозии покрываемых красками поверхностей.

Недостатком же является существенно большая неравномерность нагрева , что в ряде технологических процессов совершенно неприемлемо.

Особенностью применения ИК-излучения в пищевой промышленности является возможность проникновения электромагнитной волны в такие капиллярно-пористые продукты, как зерно, крупа, мука и т. п. на глубину до 7 мм. Эта величина зависит от характера поверхности, структуры, свойств материала и частотной характеристики излучения. Электромагнитная волна определённого частотного диапазона оказывает не только термическое, но и биологическое воздействие на продукт, способствует ускорению биохимических превращений в биологических полимерах ( крахмал , белок , липиды ).

В быту нашли широкое применение инфракрасные сауны

Презентация к уроку шкала электромагнитных волн

4∙10 14 – 8∙10 14 Гц

7,7∙10 – 7 – 8∙10 – 7 м

Между инфракрасным и ультрафиолетовым излучением находится видимое излучение

Видимое излучение вызывает явление фотосинтеза в растениях, фотоэффект в металлах и полупроводниках.

Значение видимого излучения в жизни человека исключительно велико. Свет является необходимым условием для существования жизни на Земле.

Презентация к уроку шкала электромагнитных волн

7,5∙10 14 – 3∙10 17 Гц

4∙10 – 7 – 3∙10 – 8 м

Ультрафиолетовое излучение – это невидимое глазом электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между видимым и рентгеновским излучениями.

Вся область ультрафиолетового излучения (или UV ) условно делится на

ближнюю ( l = 200 – 380 нм ) Ближний диапазон UV -лучей, в свою очередь, подразделяется на три составляющие – UV-A , UV-B и UV-C , различающиеся по своему влиянию на организм человека.

дальнюю, или вакуумную ( l = 100 – 200 нм ); причем последнее название обусловлено тем, что излучение этого участка сильно поглощается воздухом и его исследование производят с помощью вакуумных спектральных приборов.

Презентация к уроку шкала электромагнитных волн

Ближняя область ультрафиолетового излучения

UV излучение оказывает бактерицидное действие, поглощается озоном, обладает лечебными свойствами. Это невидимые лучи. Они действуют на фотоэлементы, люминесцентные вещества.

Глаза испытывают воздействие всего достаточно широкого UV -диапазона излучения. Его коротковолновая часть поглощается роговицей, которая может быть повреждена при длительном воздействии излучения волн с l = 290-310 нм . С увеличением длин волн ультрафиолета возрастает глубина его проникновения внутрь глаза, причем большую часть этого излучения поглощает хрусталик.

Хрусталик глаза человека является великолепным фильтром , созданным природой для защиты внутренних структур глаза. Он поглощает UV -излучение в диапазоне от 300 до 400 нм , оберегая сетчатку от воздействия потенциально опасных длин волн. Тем не менее при долговременном регулярном воздействии ультрафиолета развиваются повреждения самого хрусталика, с годами он становится желто-коричневым, мутным и в целом – непригодным к функционированию по назначению (то есть образуется катаракта). В этом случае назначается операция по удалению катаракты

Презентация к уроку шкала электромагнитных волн

Негативное воздействие ультрафиолетового излучения

Острые ожоги , вызванные большой дозой облучения, полученной за короткое время (например, солнечный ожог или острые фотодерматозы). Они происходят преимущественно за счет лучей УФ-В , энергия которых многократно превосходит энергию лучей УФ-А .

Отсроченные ожоги , вызванные длительным облучением умеренными (субэритемными) дозами (например, к таким повреждениям относятся фотостарение, новообразования кожи, некоторые фотодерматиты). Они возникают преимущественно за счет лучей спектра А, которые несут меньшую энергию, но способны глубже проникать в кожу, и их интенсивность мало меняется в течение дня и практически не зависит от времени года. Как правило, этот тип повреждений – результат воздействия продуктов свободнорадикальных реакций.

Презентация к уроку шкала электромагнитных волн

Основные меры безопасности и противопоказания к использованию терапевтического УФ-облучения.

Перед использованием УФ-облучения от искусственных источников необходимо посетить врача с целью подбора и установления минимальной эритемной дозы (МЭД), которая является сугубо индивидуальным параметром для каждого человека.

Если после первого сеанса обнаружится какая-либо неблагоприятная реакция, дальнейшее использование УФ-облучения не рекомендуется.

Презентация к уроку шкала электромагнитных волн

Очень осторожным с естественным и искусственным УФ-облучением всего тела следует быть следующим категориям людей:

Презентация к уроку шкала электромагнитных волн

3∙10 16 – 3∙10 20 Гц

10 – 8 – 10 – 12 м

Рентгеновское излучение обладает большой проникающей способностью, вызывает люминесценцию и вторичный фотоэффект

График отклонений образующих стенки резервуара от вертикали (горизонтальное сечение)

Презентация к уроку шкала электромагнитных волн

3∙10 19 – 3∙10 23 Гц

10 – 11 – 10 – 115 м

Источником являются космические лучи, радиоактивный распад, ускорители элементарных частиц. Гамма-лучи ионизируют атомы и молекулы тел, разрушают живые клетки, не взаимодействуют с электрическими и магнитными полями

γ – излучение

Нашли широкое применение в дефектоскопии, терапии (при лечении онкологических больных) и в медицинской диагностике

Презентация к уроку шкала электромагнитных волн

свидетельство того, что все излучения обладают одновременно квантовыми и волновыми свойствами.

Эти свойства не исключают, а дополняют друг друга.

Волновые свойства ярче проявляются при малых частотах и менее ярко при больших.

Квантовые свойства ярче проявляются при больших частотах и менее ярко – при малых .

Чем больше длина волны, тем ярче проявляются волновые свойства.

Чем меньше длина волны, тем ярче выражены квантовые свойства.

Волновая оптика

Свет ― электромагнитная волна.

Электромагнитные волны с длиной волны менее 400 нм относятся к коротковолновому излучению (ультрафиолетовое, рентгеновское, гамма-излучение) ― они не воспринимаются глазом, и в больших дозах опасны для организма человека, так как чем короче длина волны света ― тем больше его энергия.

Электромагнитные волны с длиной волны более 700 нм относятся к длинноволновому излучению (инфракрасное излучение, радиоволны). Длинноволновое излучение также не воспринимается глазом, но оно обладает меньшей энергией, чем видимое.

Презентация к уроку шкала электромагнитных волн

Когерентными называются световые волны одинаковой частоты с постоянной разностью фаз. Когерентные волны получают, расщепляя световой луч из одного источника, или же с помощью лазера.

Интерференция света ― появление чередующихся светлых и темных полос на экране, вызванное сложением когерентных световых волн.

Если при сложении когерентных волн их максимумы и минимумы совпадают, то у результирующей волны амплитуда будет выше, чем амплитуда составляющих ее волн.

Презентация к уроку шкала электромагнитных волн

Если при сложении когерентных волн максимум одной волны совпадает с минимумом другой ― волны гасят друг друга и амплитуда результирующей волны равна нулю.

Презентация к уроку шкала электромагнитных волн

Иными словами, для того, чтобы наблюдалась светлая полоса, необходимо, чтобы разность хода световых лучей была кратна длине волны света, а чтобы образовалась темная полоса ― кратна половине длины волны света.

Наблюдение интерференции возможно только для когерентных волн – это либо волны, выпущенные одним источником, либо волны от разных источников, имеющих одинаковую частоту и разность фаз.

Дисперсия ― зависимость показателя преломления света в среде от частоты света (или длины волны).

n ― показатель преломления вещества.

При переходе света из одной среды в другую, меняется скорость света и длина волны, а частота остаётся постоянной.

Поскольку показатель преломления света в веществе зависит от его частоты, то световые волны разных частот, преломляясь, отклоняются на различные углы, создавая спектр.

Пример разложения белого света в спектр после прохождения треугольной стеклянной призмы:

Презентация к уроку шкала электромагнитных волн

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 30 июня 2022 года; проверки требуют 17 правок.

Изображение собаки, полученное в инфракрасном излучении с помощью тепловизора

В силу большой протяженности инфракрасного диапазона оптические свойства веществ в инфракрасном излучении могут значительно меняться, в том числе отличаясь от их свойств в видимом излучении.

История открытия и общая характеристика

Инфракрасное излучение было открыто в 1800 году английским астрономом У. Гершелем. Занимаясь исследованием Солнца, он искал способ уменьшения нагрева инструмента, с помощью которого велись наблюдения. Определяя с помощью термометров действие разных участков видимого спектра, Гершель обнаружил, что «максимум тепла» лежит за насыщенным красным цветом и, возможно, «за видимым преломлением». Это исследование положило начало изучению инфракрасного излучения.

Диапазоны инфракрасного излучения

Объекты обычно испускают инфракрасное излучение во всём спектре длин волн, но иногда только ограниченная область спектра представляет интерес, поскольку датчики обычно собирают излучение только в пределах определенной полосы пропускания. Таким образом, инфракрасный диапазон часто подразделяется на более мелкие диапазоны.

Обычная схема деления

Аббревиатура Длина волны Энергия фотонов Характеристика

Near-infrared, NIR 0,75—1,4 мкм 1,7—0,9 эВ Ближний ИК, ограниченный с одной стороны видимым светом, с другой — прозрачностью воды, значительно ухудшающейся при 1,45 мкм. В этом диапазоне работают широко распространенные инфракрасные светодиоды и лазеры для систем волоконной и воздушной оптической связи. Видеокамеры и приборы ночного видения на основе ЭОП также чувствительны в этом диапазоне.

Short-wavelength infrared, SWIR 1,4—3 мкм 0,9—0,4 эВ Поглощение электромагнитного излучения водой значительно возрастает при 1450 нм. Диапазон 1530—1560 нм преобладает в области дальней связи.

Mid-wavelength infrared, MWIR 3—8 мкм 0,4—0,15 эВ В этом диапазоне начинают излучать тела, нагретые до нескольких сотен градусов Цельсия. В этом диапазоне чувствительны тепловые головки самонаведения систем ПВО и технические тепловизоры.

Long-wavelength infrared, LWIR 8—15 мкм 0,15—0,08 эВ В этом диапазоне начинают излучать тела с температурами около нуля градусов Цельсия. В этом диапазоне чувствительны тепловизоры для приборов ночного видения.

Far-infrared, FIR 15— 1000 мкм 0,08—0,0012 эВ

ISO 20473 схема

Международная организация по стандартизации предлагает следующую схему:

Ближний инфракрасный диапазон NIR 0,78—3 мкм

Средний инфракрасный диапазон MIR 3—50 мкм

Дальний инфракрасный диапазон FIR 50—1000 мкм

Теплово́е излуче́ние или лучеиспускание — передача энергии от одних тел к другим в виде электромагнитных волн, излучаемых телами за счёт их внутренней энергии. Тепловое излучение в основном приходится на инфракрасный участок спектра от 0,74 мкм до 1000 мкм. Отличительной особенностью лучистого теплообмена является то, что он может осуществляться между телами, находящимися не только в какой-либо среде, но и вакууме. Примером теплового излучения является свет от лампы накаливания. Мощность теплового излучения объекта, удовлетворяющего критериям абсолютно чёрного тела, описывается законом Стефана — Больцмана. Отношение излучательной и поглощательной способностей тел описывается законом излучения Кирхгофа. Тепловое излучение является одним из трёх элементарных видов переноса тепловой энергии (помимо теплопроводности и конвекции). Равновесное излучение — тепловое излучение, находящееся в термодинамическом равновесии с веществом.

Прибор ночного видения

Существует несколько способов визуализировать невидимое инфракрасное изображение:

Изображение девушки, полученное в инфракрасном диапазоне

Инфракрасная термография, тепловое изображение или тепловое видео — это способ получения термограммы — изображения в инфракрасных лучах, показывающего картину распределения температурных полей. Термографические камеры или тепловизоры обнаруживают излучение в инфракрасном диапазоне электромагнитного спектра (примерно 900—14000 нанометров) и на основе этого излучения создают изображения, позволяющие определить перегретые или переохлаждённые места. Так как инфракрасное излучение испускается всеми объектами, имеющими температуру, согласно формуле Планка для излучения чёрного тела, термография позволяет «видеть» окружающую среду с или без видимого света. Величина излучения, испускаемого объектом, увеличивается с повышением его температуры, поэтому термография позволяет видеть различия в температуре. Тёплые объекты видны лучше, чем охлаждённые до температуры окружающей среды; люди и теплокровные животные легче заметны в окружающей среде, как днём, так и ночью.

Тепловизоры применяются вооружёнными силами для обнаружения теплоконтрастных целей (живой силы и техники) в любое время суток, их применяют пожарные и спасательные службы для поиска пострадавших, выявления очагов горения, анализа обстановки и поиска путей эвакуации, они также используются в медицине для диагностики различных заболеваний, с помощью них обнаруживают перегрев в местах соединений и части, находящиеся в аварийном состоянии и т.д.

Инфракрасная головка самонаведения — головка самонаведения, работающая на принципе улавливания волн инфракрасного диапазона, излучаемых захватываемой целью. Представляет собой оптико-электронный прибор, предназначенный для идентификации цели на окружающем фоне и выдачи в автоматическое прицельное устройство (АПУ) сигнала захвата, а также для измерения и выдачи в автопилот сигнала угловой скорости линии визирования.

Инфракрасный обогреватель в быту иногда неточно называется рефлектором. Лучистая энергия поглощается окружающими поверхностями, превращаясь в тепловую энергию, нагревает их, которые в свою очередь отдают тепло воздуху. Это дает существенный экономический эффект по сравнению с конвекционным обогревом, где тепло существенно расходуется на обогрев неиспользуемого подпотолочного пространства. Кроме того, при помощи ИК обогревателей появляется возможность местного обогрева только тех площадей в помещении, в которых это необходимо без обогрева всего объёма помещения; тепловой эффект от инфракрасных обогревателей ощущается сразу после включения, что позволяет избежать предварительного нагрева помещения. Эти факторы снижают затраты энергии.

Инфракрасные излучатели часто применяют для сушки окрашенных поверхностей. Инфракрасный метод сушки имеет существенные преимущества перед традиционным, конвекционным методом. В первую очередь это экономический эффект: благодаря поглощению тепла непосредственно окрашенной поверхностью процесс идёт гораздо быстрее, а энергии при этом затрачивается гораздо меньше, чем при традиционных методах. Кроме того, минимизируется конвекция воздуха, благодаря чему на окрашенные поверхности попадает меньше пыли.

Раздел астрономии и астрофизики, исследующий космические объекты, видимые в инфракрасном излучении. При этом под инфракрасным излучением подразумевают электромагнитные волны с длиной волны от 0,74 до 2000 мкм. Инфракрасное излучение находится в диапазоне между видимым излучением, длина волны которого колеблется от 380 до 750 нанометров, и субмиллиметровым излучением.

Инфракрасная астрономия начала развиваться в 1830-е годы, спустя несколько десятилетий после открытия инфракрасного излучения Уильямом Гершелем. Первоначально прогресс был незначительным и до начала 20 века отсутствовали открытия астрономических объектов в инфракрасном диапазоне помимо Солнца и Луны, однако после ряда открытий, сделанных в радиоастрономии в 1950-х и 1960-х годах, астрономы осознали наличие большого объёма информации, находящегося вне видимого диапазона волн. С тех пор была сформирована современная инфракрасная астрономия.

По инфракрасным спектрам поглощения можно установить строение молекул различных органических (и неорганических) веществ с относительно короткими молекулами: антибиотиков, ферментов, алкалоидов, полимеров, комплексных соединений и др. Колебательные спектры молекул различных органических (и неорганических) веществ с относительно длинными молекулами (белки, жиры, углеводы, ДНК, РНК и др.) находятся в терагерцевом диапазоне, поэтому строение этих молекул можно установить с помощью радиочастотных спектрометров терагерцевого диапазона. По числу и положению пиков в ИК спектрах поглощения можно судить о природе вещества (качественный анализ), а по интенсивности полос поглощения — о количестве вещества (количественный анализ). Основные приборы — различного типа инфракрасные спектрометры.

Распространение инфракрасных светодиодов, лазеров и фотодиодов позволило создать беспроводной оптический метод передачи данных на их основе. В компьютерной технике обычно используется для связи компьютеров с периферийными устройствами (интерфейс IrDA) В отличие от радиоканала инфракрасный канал нечувствителен к электромагнитным помехам, и это позволяет использовать его в производственных условиях. К недостаткам инфракрасного канала относятся необходимость в оптических окнах на оборудовании, правильной взаимной ориентации устройств. На данный момент существует большое количество производителей сетевого оборудования, основанного на передаче света в атмосфере (FSO), как правило это точка — точка. Сейчас учёными достигнута скорость передачи данных в атмосфере более 4 Тбит/с. При этом известны серийно выпускаемые терминалы связи со скоростью до 100 Гбит/с. В условиях прямой видимости инфракрасный канал может обеспечить связь на расстояниях в несколько километров. О скрытности канала связи не приходится и говорить, так как ИК диапазон не виден человеческому глазу (без использования специального прибора), и угловая расходимость канала связи не превышает 17 мкрад по всем осям.

Инфракрасные диоды и фотодиоды повсеместно применяются в пультах дистанционного управления, системах автоматики, охранных системах, некоторых мобильных телефонах (инфракрасный порт) и т. п. Инфракрасные лучи не отвлекают внимание человека в силу своей невидимости.

Интересно, что инфракрасное излучение бытового пульта дистанционного управления легко фиксируется с помощью дешёвых цифровых фотоаппаратов или видеокамер с ночным режимом, в которых нет специального инфракрасного фильтра.

Наиболее широко инфракрасное излучение в медицине применяется в различных датчиках потока крови (PPG).

Широко распространённые измерители частоты пульса (ЧСС, HR — Heart Rate) и насыщения крови кислородом (SpO2) используют светодиоды зелёного (для пульса) и красного и инфракрасного (для SpO2) излучений.

Излучение инфракрасного лазера используется в методике DLS (Digital Light Scattering) для определения частоты пульса и характеристик потока крови.

Инфракрасные лучи применяются в физиотерапии.

Влияние длинноволнового инфракрасного излучения:

Особенностью применения ИК-излучения в пищевой промышленности является возможность проникновения электромагнитной волны в такие капиллярно-пористые продукты, как зерно, крупа и мука, на глубину до 7 мм. Эта величина зависит от характера поверхности, структуры, свойств материала и частотной характеристики излучения. Электромагнитная волна определённого частотного диапазона оказывает не только термическое, но и биологическое воздействие на продукт, способствует ускорению биохимических превращений в биологических полимерах (крахмал, белок, липиды). Конвейерные сушильные транспортёры с успехом могут использоваться при закладке зерна в зернохранилища и в мукомольной промышленности.

Недостатком же является существенно большая неравномерность нагрева, что в ряде технологических процессов совершенно неприемлемо.

Проверка денег на подлинность

Инфракрасный излучатель применяется в приборах для проверки денег. Нанесённые на купюру как один из защитных элементов специальные метамерные краски возможно увидеть исключительно в инфракрасном диапазоне.

Дистанционное зондирование Земли

Инфракрасное излучение широко применяют при дистанционном зондировании Земли из космоса. Совместное использование спутниковой съёмки в ИК диапазоне со съёмками в других участках спектра позволяет применять методы, принципиально схожие со спектроскопией, для анализа земной поверхности. Особенно актуально это для изучения растительности при расчете различных вегетационных индексов.

Опасность для здоровья

Инфракрасные камеры, виды, принцип работы

Солнечный свет, свойства

Открытие было сделано в 1800 году английским физиком Джеймсом Клерком Максвеллом. Он обнаружил, что когда тело нагревается, то испускает излучение в виде электромагнитных волн, которые распространяются в пространстве. Это явление называется тепловым излучением, или инфракрасным излучением.

Максвелл также разработал математическую модель, которая описывает, как тепловое излучение распространяется в пространстве. Эта модель стала основой для разработки инфракрасных датчиков и систем мониторинга температуры.

Открытие теплового излучения стало важным шагом в развитии физики и техники, поскольку оно позволило ученым и инженерам лучше понимать, как работают различные системы и устройства.

Презентация к уроку шкала электромагнитных волн

Виды теплового излучения

Тепловое излучение – это процесс передачи энергии от горячих тел к холодным. Существует несколько видов теплового излучения:

Принцип работы теплового излучения

Это процесс передачи тепла от более горячих объектов к более холодным. Принцип работы теплового излучения заключается в том, что энергия, которая была поглощена объектом, излучается им в виде электромагнитных волн в инфракрасном диапазоне.

Когда объект нагревается, его молекулы начинают двигаться быстрее и сталкиваются друг с другом, передавая энергию. Эта энергия может быть передана другим молекулам, которые затем также начинают двигаться быстрее, и так далее. В результате объект начинает излучать тепло в виде инфракрасных волн.

Инфракрасные волны имеют длину волны, которая находится в диапазоне от 0,74 мкм до 1000 мкм. Они имеют низкую энергию и не могут проникать через твердые материалы, такие как стекло или металл. Однако они могут проходить через газы и жидкости, а также через некоторые материалы, такие как пластик или дерево.

Спектр теплового излучения

Можно выделить три основных участка:

Каждый участок спектра имеет свои особенности и используется для разных целей. Например, инфракрасное излучение используется в термографии для измерения температуры объектов, а видимое излучение используется в фотокамерах для получения изображений.

Презентация к уроку шкала электромагнитных волн

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *