Шкала электромагнитных излучений

Профессиональный конкурс работников образования
ВСЕРОССИЙСКИЙ ИНТЕРНЕТ-КОНКУРС
ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ТВОРЧЕСТВА
(2013-2014 учебный год)
Муниципальное казенное вечернее (сменное) общеобразовательное
учреждение «Вечерняя (сменная) общеобразовательная школа №4 при
исправительной колонии»
Номинация конкурса: Педагогические идеи и технологии:
среднее образование.
урок физики в 12 классе
по теме «Шкала электромагнитных излучений»
Название работы:
Автор: учитель физики Никитина Анна Викторовна
Место выполнения работы: МКОУ «В(С)ОШ №4 при ИК»
г. Мариинска Кемеровской области
Урок:
Тема: Шкала электромагнитных излучений
Цели:
Образовательные: сравнение, обобщение, систематизация и
расширение знаний о различных видах электромагнитного излучения, их
источниках, свойствах, воздействии на человека, применении.
Развивающие: развитие у обучающихся интереса к предмету,
способности сравнивать, обобщать изученные факты и явления,
совершенствование умения работать с научно-популярной литературой,
умение анализировать шкалу электромагнитных излучений.
Воспитательные:
формирование
ответственности
и
самостоятельности.
Тип урока: урок изучения нового материала.
Оборудование:
демонстрационная
шкала
электромагнитных
излучений, таблица «Распределение энергии в спектре», таблица
«Рентгеновское излучение», рентгеновские снимки, тесты «Шкала
электромагнитных излучений», мультимедийный проектор, компьютер,
презентация «Невидимые лучи».
Ход урока:
1. Организационный момент.
2. Актуализация опорных знаний.
- Что называется дисперсией света?
- Что такое спектр? (слайд 1)
- Распределение энергии в непрерывном спектре (работа с таблицей).
3. Изучение нового материала.
Объявление цели урока.
Если частоты или длины волн отложить в определенном масштабе по
горизонтальной оси, то получим шкалу электромагнитных волн. Она
олицетворяет, говоря словами Ф.И.Тютчева:
Невозмутимый строй во всем,
Созвучье полное в природе…
Сегодня мы будем мысленно путешествовать по этой шкале.
Путешествуя по шкале, вы должны ответить на вопросы:
- В чем сходство и различие отдельных видов электромагнитных
излучений?
- Какие количественные изменения порождают изменения
качественные?
Путешествие по шкале начинается!
Шкала электромагнитных волн представляет собой непрерывную
последовательность частот и длин электромагнитных излучений,
представляющих собой распространяющееся в пространстве переменное
магнитное поле.
На какие диапазоны делится шкала электромагнитных излучений?
(Работа со шкалой).
- Как эти излучения распределяются по длинам волн?
- Как эти излучения распределяются по частотам?
Сегодня мы более подробно остановимся на инфракрасном,
ультрафиолетовом и рентгеновском излучении (слайд 2). В ходе изучения
этих излучений мы будем заполнять таблицу (таблицы на столах у
обучающихся). Приложение 1
1. Инфракрасное излучение - электромагнитное излучение, не видимое
глазом, которое обнаруживается за красной частью призматического спектра.
При перемещении черной пластинки - чувствительного элемента прибора к
красному концу спектра обнаруживается увеличение температуры. Если
сдвинуть пластинку за красный конец спектра, то глаз уже не обнаруживает
света,
но
нагревание
пластинки
оказывается
еще
большим.
Электромагнитные волны, вызывающие этот нагрев, называются
инфракрасными. Инфракрасные - лучи более красные, чем сами красные
лучи - сверхкрасные лучи (слайд 3).
Об открытии в спектре Солнца этих лучей впервые
сообщил
английский ученый Вильям Гершель в 1800 году (слайд 4).
Длина волны этих лучей 2*10-3 м-7,6*10-7 м.
Каковы источники инфракрасных лучей? (слайд 3)
Солнце, лампы накаливания, угольная электрическая дуга, лазеры, все
нагретые тела.
- Назовите источники ИК излучения, которые есть в кабинете.
47% своей энергии Солнце посылает нам в виде инфракрасных лучей
(работа с таблицей).
Свойства инфракрасного излучения.
1. Проходит через некоторые непрозрачные тела.
2. Производит химическое действие на фотопластинки.
3. Поглощаясь веществом, нагревает его.
4. Вызывает внутренний эффект у германия.
5. Невидимо.
6. Способно к явлениям интерференции и дифракции.
Применение ИК излучения. (слайд 5, 6, 7)
- Инфракрасное излучение используется в промышленности для сушки
овощей, фруктов, лакокрасочных покрытий, нагрева материалов(мощные
потоки излучения инфракрасных ламп).
- Инфракрасная фотография.
- Приборы ночного видения (ночные бинокли).
- Для рационального обогрева помещений.
- Диагностика кожных и сосудистых заболеваний.
- Физиотерапия человека (можно снять карту температуры
человеческого тела и по ней судить о здоровье человека).
- Для самонаведения на цель снарядов и ракет.
- В криминалистике.
- Для космической и наземной связи используют инфракрасные лазеры.
2. Ультрафиолетовое излучение - электромагнитное излучение, не
видимое глазом, которое обнаруживается непосредственно за фиолетовой
частью призматического спектра (слайд 8).
Ультрафиолетовое излучение было открыто в 1801г. немецким ученым
И. Риттером и одновременно английским ученым У.Волластоном. Ими было
обнаружено, что в солнечном спектре за фиолетовым его концом имеется
невидимое излучение, химически действующее на хлористое серебро (слайд
9).
Диапазон длин волн от 4*10-7 м до10-8 м.
Работа с учебником (заполнение таблицы).
Источники УФ излучения: Солнце, туманности, звезды и другие
космические
объекты,
газоразрядные,
кварцевые,
бактерицидные,
люминесцентные лампы, лампа «фотовспышка», свет электрической дуги и
др. (слайд 8).
9% энергии солнечного излучения несут с собой УФ лучи. Обычное
стекло не пропускает УФ излучение.
Каковы основные свойства УФ излучения?
- Высокая химическая активность (разложение хлорида серебра,
свечение кристаллов сульфида серебра).
- Невидимо.
- Большая проникающая способность.
- Оказывает бактерицидное действие.
- Способно вызывать ионизацию и фотоэффект.
- Обладает биологическим действием.
Применение УФ излучения. (слайд 10, 11, 12)
Ультрафиолетовые лучи благотворно действуют на человека, если дозы
облучения малы. Но если человек долгое время не подвергается действию
УФ лучей, у него понижается работоспособность, появляется авитаминоз,
расстройство нервной системы. Большие дозы УФ излучения вызывают
ожоги кожи, воспаление слизистых оболочек глаз. От разрушительного
действия УФ излучения на сетчатку глаза предохраняют специальные очки,
поглощающие или отражающие эти лучи. Т. к. стекло сильно поглощает УФ
лучи, то стеклянные очки, прозрачные для видимого света, защищают глаза.
Это особенно необходимо учитывать, находясь в горах на снегу, - нельзя
оставаться без темных стеклянных очков.
- Для уничтожения болезнетворных бактерий.
Для образования у человека под действием малых доз витаминов
группы D и повышения иммунитета.
- В криминалистике для обнаружения подделок. (слайд 13, 14, 15)
- В искусстве - для выявления на картинах следов реставрации.
- В медицине УФ лучи применяют при лечении некоторых
заболеваний.
- Для стерилизации воздуха в промышленных помещениях и
медицинской практике, а также для стерилизации воды и молока.
- УФ излучение вызывает люминесценцию, поэтому используется в
люминесцентных лампах, люминесцентном анализе.
- Для изучения структуры твердых тел, молекул и атомов.
- Для исследования небесных тел.
3. Рентгеновское излучение - это электромагнитные волны, которые
излучаются при резком торможении электронов (слайд 16).
Были открыты в 1895г. немецким физиком В.К.Рентгеном (слайд 17).
Сообщение «История открытия рентгеновских лучей». Приложение 2
Диапазон длин волн 10-8 м – 10-11 м.
Источники рентгеновского излучения: солнечная корона, квазары,
другие небесные тела, рентгеновская трубка (слайд 18, 19).
Рентгеновская трубка представляет собой двухэлектродный вакуумный
прибор. Источником электронов служит накаливаемый катод. Под действием
сильного электрического поля между анодом и катодом (подводится высокое
напряжение) электроны приобретают большие скорости и с большой
кинетической энергией попадают на анод. При попадании на анод электроны
испытывают торможение, в результате чего образуется рентгеновское
излучение. Чем меньше время торможения, тем меньше длина волны
рентгеновского излучения и тем оно жестче.
Заполнение таблицы (самостоятельно).
Свойства рентгеновского излучения:
- Проникают сквозь непрозрачные для обычного света тела.
- Большая проникающая способность.
- Интерференция, дифракция рентгеновских лучей на кристаллической
решетке (слайд 20).
- Действуют на ткани живого организма.
- Вызывают люминесценцию.
Применение рентгеновского излучения.(слайд 21, 22)
- В медицине (рентгенодиагностика, рентгеноскопия, рентгенотерапия).
- Рентгеноструктурный анализ в промышленности (контроль
внутренней структуры различных изделий, сварных швов).
- Рентгеновские лучи применяют в реставрации. Ими облучают
картины художников. Это позволяет иногда выявить имена новых
художников, неизвестных до сего времени.
- Рентгеновская астрономия (исследуется рентгеновское излучение
Солнца, звезд). Было открыто множество космических объектов –
рентгеновских излучателей. Космическое рентгеновское излучение несет
интересную и новую информацию о процессах во Вселенной.
Выступление обучающейся, работающей в рентген – кабинете.
Отвечаем на вопросы, поставленные в начале урока (слайд 23).
Все рассмотренные виды излучений, несмотря на различие их свойств,
имеют общую электромагнитную природу. Это проявляется в том, что все
они распространяются прямолинейно, причем с одинаковой скоростью с. Все
эти излучения обнаруживают общие волновые свойства: отражаются,
преломляются, дифрагируют.
Различие в свойствах (цвет видимого света, проникающая способность,
биологическое действие) связано с различием в частоте. Деление шкалы
электромагнитных излучений условно. Коротковолновая часть одного
диапазона перекрывает длинноволновую часть соседнего.
Количественные различия в длинах волн приводят к существенным
качественным различиям (слайд 24).
4. Проверка усвоения материала.
Выполнение теста «Шкала электромагнитных излучений» (2 варианта).
Приложение 3
5. Подведение итогов урока. Выставление оценок.
6. Домашнее задание: § 84-86
Список литературы
1. Власова И.Г. Справочник абитуриента. М.: 1998
2. Колтун М.М. Черное и белое. М.: Детская литература, 1978
3. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Физика 11 класс. М.: Просвещение,
2008
4. Мякишев Г.Я., Синяков А.З. Физика. Оптика. Квантовая Физика. М.:
Дрофа, 2007
5. Резников
Л.И.
Физическая
оптика
в
средней
школе.
Просвещение, 1971
6. Энциклопедический словарь юного физика. М.: Педагогика, 1984
7. Интернет-ресурсы:
http://ru.wikipedia.org,
http://www.bestreferat.ru,
http://www.physbook.ru/index
М.:
Приложение 3
Тест «Шкала электромагнитных излучений»
Вариант 1
1.Инфракрасное излучение имеет длину волны:
А. Меньше 4*10-7 м. Б. Больше 7,6*10-7м. В. Меньше 10-8м.
2. Ультрафиолетовое излучение:
А. Возникает при резком торможении быстрых электронов.
Б. Интенсивно испускается твердыми телами, нагретыми до очень
высоких температур. В. Испускается любыми нагретыми телами.
3. Наибольшую проникающую способность имеет:
А. Ультрафиолетовое излучение. Б. Рентгеновское излучение.
В. Гамма- излучение.
4. Изображение предмета в темноте получают при помощи:
А. Ультрафиолетового излучения. Б. Рентгеновского излучения.
В. Инфракрасного излучения.
5.Обычное стекло хорошо пропускает:
А. Видимый солнечный свет. Б. Ультрафиолетовое излучение.
В. Инфракрасное излучение.
6. Какие излучения используются в медицине? 1. Инфракрасное.
2. Видимое. 3. Ультрафиолетовое. 4. Рентгеновское. 5. Гаммаизлучение.
А. 1;2; 4.
Б. 3;5.
В. Все перечисленные излучения.
7. Волновые свойства ярче проявляются:
А. При большой энергии электромагнитного излучения. Б. При малых
частотах.
В. При малой длине волны.
8. Какой из перечисленных ниже объектов
источником инфракрасного излучения:
А. Электрообогреватель
Б. Лампа накаливания
В. Дровяная печь
Г. Постоянный магнит
не является
9. В каком из предложенных вариантов виды электромагнитного
излучения расположены в порядке возрастания их длины волны:
А. инфракрасное излучение → гамма –излучение → видимый свет
Б. гамма – излучение → инфракрасное излучение → видимый свет
В. гамма – излучение → видимый свет → инфракрасное излучение
Г. инфракрасное излучение → видимый свет → гамма – излучение
Приложение 3
Тест «Шкала электромагнитных излучений»
Вариант 2
1. Рентгеновское излучение имеет длину волны:
А. Больше 7,6*10-7м. Б. Меньше 7,6*10-7м.
В. Больше 10-8м.
2. Рентгеновское излучение:
А. Возникает при резком торможении быстрых электронов.
Б. Испускается
твердыми телами, нагретыми до
температуры.
В. Испускается любым нагретым телом.
3. Какие из
ультрафиолетового
человека 4. Лампа
лампа.
А. 1;2;3.
большой
перечисленных объектов являются источниками
излучения? 1. Солнце 2. Лампа дневного света 3. Тело
накаливания 5. Пламя электросварки
6. Кварцевая
Б. 4;5;6.
В. 1;2;4.
Г. 1;5;6.
4. Какое из излучений вызывает загар кожи?
А. Инфракрасное
Б. Ультрафиолетовое
В. Рентгеновское.
5. Из доменной печи выпускают расплавленный чугун. К какому
виду вы отнесете его излучение?
А. Инфракрасное
Б. Ультрафиолетовое В. Рентгеновское.
6. Какое излучение, помимо видимого, дает лампа дневного света?
А. Рентгеновское
Б. Ультрафиолетовое В. Инфракрасное
7.
Видимый
свет
и
ультрафиолетовое
излучение,
распространяющиеся в одних и тех же средах, имеют одинаковые:
А. Энергии волн
Б. Скорости распространения волн
В. Частоты волн
Г. Длины волн
8. Наибольшую проникающую способность имеет:
А. Ультрафиолетовое излучение Б. Рентгеновское излучение
В. Гамма – излучение
9. В каком их предложенных вариантов виды электромагнитного
излучения расположены в порядке убывания длины их волны:
А. радиоволны → рентгеновское излучение → видимый свет
Б. рентгеновское излучение → радиоволны → видимый свет
В. рентгеновское излучение → видимый свет → радиоволны
Г. радиоволны → видимый свет → рентгеновское излучение
Приложение 1
Вид излучения
Инфракрасное
излучение (ИК)
Ультрафиолетовое
излучение (УФ)
Рентгеновское
излучение
Кто и когда
открыл
Диапазон длин волн
2*10-3м – 7,6*10-7м
4*10-7м – 10-8м
10-8м – 10-11м
Источники
излучения
Отличительные
свойства
Применение
Приложение 2
Открытие рентгеновских лучей
В конце 19 века профессор университета в Германии Вильгельм
Рентген проводил опыты с электрическим разрядом в газах. Он использовал
стеклянную трубку с впаянными в нее двумя электродами.
Ноябрьским вечером 1895г. Рентген, работая в лаборатории,
обнаружил необычное явление. Для опытов он завернул разрядную трубку в
черную бумагу, не пропускающую обычного света. В комнате было темно, и
это позволило ученому заметить, что лежавшие недалеко от трубки
кристаллы соли бария испускают слабый свет. Он снял с трубки напряжение,
и свечение пропало. Тогда Рентген установил недалеко от нее экран,
покрытый солью бария. Экран засветился. Ученый стал помещать между
трубкой и экраном различные предметы. Картон, бумага, эбонитовая
пластинка не влияли на яркость свечения. Металлические предметы
отбрасывали на экран тень. Очевидно, трубка являлась источником
неизвестных проникающих лучей. «Х-лучей», как назвал их Рентген, или
рентгеновских лучей, как называем их мы.
Исследователь поместил на пути Х- лучей руку, и на экране появилось
теневое изображение руки скелета - мягкие ткани были прозрачны для
излучения, а кости почти не пропускали его.
Первая статья ученого - «О новом роде лучей», в которой он описывал
свойства открытого им излучения, обошла буквально весь мир.
Однако объяснить природу загадочных лучей Рентген не смог. Он не
знал о существовании электронов, а именно их торможение в стекле трубки
было причиной появления рентгеновских лучей и зеленоватого видимого
света.
В. Рентген посвятил свою жизнь классической физике. Но именно
открытие им «нового типа лучей» явилось отправной точкой для развития
новой физики- физики атома и атомного ядра. Менее чем через полгода
после открытия рентгеновских лучей в ходе попыток разгадать их природу
была открыта радиоактивность, а еще через год с их помощью был открыт
электрон.
В 1901г. Рентген стал первым ученым мира, получившим Нобелевскую
премию. Несмотря на мировую известность, он остался все таким же
вдумчивым экспериментатором и очень скромным человеком. Открытые им
лучи ученый всегда именовал Х-лучами, неизменно отказываясь называть их
своим именем.