Применение электромагнитных излучений

 

 

 

 

 

 

 

 

Применение электромагнитных излучений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подготовила Яковлева Ольга, 11 «З»

 

 

 

Учитель Барабанов А. Г.

 

 

 

 

Электромагни́тное излуче́ние (электромагнитные волны) — распространяющееся в пространстве возмущение (изменение состояния) электромагнитного поля (то есть, взаимодействующих друг с другом электрического и магнитного полей).

Совокупность  всех электромагнитных волн образует так называемый сплошной спектр электромагнитного  излучения, который подразделяется на различные диапазоны.

 

Первый диапазон – радиоволны.

 

Волны всех радиодиапазонов широко используются в технике — дециметровые и  ультракороткие метровые волны применяются  для телевещания и радиовещания; передача на такой волне обеспечивает очень высокое качество изображения  и звука.

Радиоволны  метрового и километрового диапазона  применяются для радиовещания и  радиосвязи на больших расстояниях  с использованием амплитудной модуляции (АМ), которая, хотя и в ущерб качеству сигнала, обеспечивает его передачу на сколь угодно большие расстояния в пределах Земли благодаря отражению  волн от ионосферы планеты.

Впрочем, сегодня  этот вид связи отходит в прошлое  благодаря развитию спутниковой  связи. Волны дециметрового диапазона  не могут огибать земной горизонт подобно метровым волнам, что ограничивает зону приема областью прямого распространения, которая, в зависимости от высоты антенны и мощности передатчика, составляет от нескольких до нескольких десятков километров. Для передачи таких сигналов на большие расстояния используются спутниковые ретрансляторы, берущие на себя ту роль отражателей радиоволн, которую в отношении метровых волн играет ионосфера.

 

Микроволны.

 

Микроволны  и радиоволны диапазона сверхвысоких частот (СВЧ) имеют длину от 300 мм до 1 мм. Сантиметровые волны, подобно  дециметровым и метровым радиоволнам, практически не поглощаются атмосферой и поэтому широко используются в  спутниковой и сотовой связи  и других телекоммуникационных системах. Размер типовой спутниковой тарелки  как раз равен нескольким длинам таких волн.

Более короткие СВЧ-волны также находят множество применений в промышленности и в быту. Достаточно упомянуть про микроволновые печи, которыми сегодня оснащены и промышленные хлебопекарни, и домашние кухни. Действие микроволновой печи основано на быстром вращении электронов в устройстве, которое называется клистрон. В результате электроны излучают электромагнитные СВЧ-волны определенной частоты, при которой они легко поглощаются молекулами воды. Когда вы помещаете еду в микроволновую печь, молекулы воды, содержащиеся в еде, поглощают энергию микроволн, движутся быстрее и таким образом разогревают еду. Иными словами, в отличие от обычной духовки или печи, где еда разогревается снаружи, микроволновая печь разогревает ее изнутри.

 

Инфракрасные лучи

 

Эти лучи (от 1 миллиметра до 800 нм ) человек ощущает непосредственно кожей — как тепло. У некоторых животных (например, у норных гадюк) есть даже органы чувств, позволяющие им определять местонахождение теплокровной жертвы по инфракрасному излучению ее тела.

Поскольку большинство  объектов на поверхности Земли излучает энергию в инфракрасном диапазоне  волн, детекторы инфракрасного излучения  играют немаловажную роль в современных  технологиях обнаружения. Инфракрасные окуляры приборов ночного видения  позволяют людям «видеть в  темноте», и с их помощью можно  обнаружить не только людей, но и технику, и сооружения, нагревшиеся за день и отдающие ночью свое тепло в  окружающую среду в виде инфракрасных лучей. Детекторы инфракрасных лучей  широко используются спасательными  службами, например, для обнаружения  живых людей под завалами после  землетрясений или иных стихийных  бедствий и техногенных катастроф.

 

Видимый свет

 

Длины электромагнитных волн видимого светового диапазона колеблются в пределах 800–400 нм. Человеческий глаз представляет собой идеальный инструмент для регистрации и анализа электромагнитных волн этого диапазона. Это обусловлено двумя причинами. Во-первых, как отмечалось, волны видимой части спектра практически беспрепятственно распространяются в прозрачной для них атмосфере. Во-вторых, температура поверхности Солнца (около 5000°С) такова, что пик энергии солнечных лучей приходится именно на видимую часть спектра. Таким образом, наш главный источник энергии излучает огромное количество энергии именно в видимом световом диапазоне, а окружающая нас среда в значительной мере прозрачна для этого излучения. Неудивительно поэтому, что человеческий глаз в процессе эволюции сформировался таким образом, чтобы улавливать и распознавать именно эту часть спектра электромагнитных волн.

Ничего особенного с физической точки зрения в диапазоне  видимых электромагнитных лучей  нет. Он представляет собой всего  лишь узкую полоску в широком  спектре излучаемых волн. Для нас  он столь важен лишь постольку, поскольку  человеческий мозг оснащен инструментом для выявления и анализа электромагнитных волн именно этой части спектра.

 

Ультрафиолетовые лучи

 

К ультрафиолетовым лучам относят электромагнитное излучение с длиной 400–10 нм. В этой части спектра излучение начинает оказывать влияние на жизнедеятельность живых организмов. Мягкие ультрафиолетовые лучи в солнечном спектре (с длинами волн, приближающимися к видимой части спектра), например, вызывают в умеренных дозах загар, а в избыточных — тяжелые ожоги. Жесткий (коротковолновой) ультрафиолет губителен для биологических клеток и поэтому используется в медицине для стерилизации хирургических инструментов и медицинского оборудования, убивая все микроорганизмы на их поверхности.

Всё живое  на Земле защищено от губительного влияния жесткого ультрафиолетового  излучения озоновым слоем земной атмосферы. Но часть жестких ультрафиолетовых лучей достигает поверхности Земли и способна вызвать рак кожи, особенно у людей, от рождения склонных к бледности и плохо загорающих на солнце.

 

Рентгеновские лучи

 

Излучение в  диапазоне длин волн от нескольких атомных диаметров до нескольких сот диаметров атомного ядра называется рентгеновским. Рентгеновские лучи проникают сквозь мягкие ткани организма  и поэтому незаменимы в медицинской  диагностике. Как и в случае с  радиоволнами временной разрыв между  их открытием в 1895 году и началом  практического применения, ознаменовавшимся получением в одной из парижских  больниц первого рентгеновского снимка, составил считанные годы.

 

Гамма-лучи

 

Самые короткие по длине волны и самые высокие  по частоте и энергии лучи в  электромагнитном спектре — это  гамма-лучи. Они состоят из фотонов сверхвысоких энергий и используются сегодня в онкологии для лечения раковых опухолей. Однако их влияние на живые клетки столь губительно, что при этом приходится соблюдать крайнюю осторожность, чтобы не причинить вреда окружающим здоровым тканям и органам.

 

 

Заключение

 

Бурное развитие отраслей народного хозяйства привело  к использованию во всех промышленных производствах, в медицине и в  быту электромагнитных волн. Причем в  ряде случаев человек оказывается  подвержен их воздействию. Электромагнитные волны, взаимодействуя с тканями  тела человека, вызывают определенные функциональные изменения. При интенсивном  облучении эти изменения могут  оказать вредное воздействие  на организм человека.

Человек «приручает» электромагнитные волны, создает все более безопасные бытовые приборы, ведь знание природы  воздействия электромагнитных волн на организм человека, норм допустимых облучений, методов контроля интенсивности  излучений и средств защиты от них является совершенно необходимым  для дальнейшего успешного их применения все в более новых  отраслях науки и техники.

~ ~