Свойства и применение лучей оптического спектра

По принципам генерации электромагнитное излучение делится на следующие виды: гамма излучение, рентгеновское, синхротронное, радио и оптическое излучение.

Весь диапазон оптического излучения делится на три области: ультрафиолетовую (УФ), видимую и инфракрасную (ИК). Ультрафиолетовый диапазон излучения в свою очередь делится на УФ-А (315–400 нм), УФ-В (280–315) и УФ-С (100–280 нм). Ультрафиолетовый диапазон излучения в области длин волн, меньших 180 нм часто называют вакуумным, так как воздух в этой области спектра непрозрачен. Излучение, способное вызвать зрительное ощущение называется видимым. Видимое излучение представляет собою узкую спектральную область (380–760 нм) оптического излучения, соответствующую области чувствительности глаза человека.

Видимым называется такое излучение, которое может непосредственно вызвать зрительное ощущение. Границы диапазона видимого излучения условно принимаются такими: нижняя 380 — 400 нм, верхняя 760 — 780 нм.

Излучение этого диапазона используется для создания необходимого уровня освещенности в производственных, административных и бытовых помещениях. Необходимый уровень определяется условиями видимости. В этом случае менее важна энергетическая сторона процесса облучения.

Однако, например, в том же сельскохозяйственном производстве свет применяется не только как средство освещения. При искусственном облучении растений, например в теплицах, видимое излучение облучающих установок является единственным источником энергии, которая в процессе фотосинтеза запасается в растении и затем используется человеком и животными. Здесь облучение является энергетическим процессом.

Действие видимого излучения на животных и птиц пока еще недостаточно изучено, но установлено, что его влияние на продуктивность зависит не только от уровня освещенности, но и от продолжительности светового периода в сутки, чередования световых и темновых периодов и т. д.

Инфракрасное излучение в спектре занимает область от 760нм до 1мм и делится на диапазоны ИК-А (760–1400 нм), ИК-В (1400–3000 нм) и ИК-С (3000–106 нм).

В настоящее время инфракрасное излучение широко используется для обогрева зданий и сооружений, поэтому его часто называют тепловым излучением. Его также используют для сушки лакокрасочных покрытий. В сельском хозяйстве также широко используется и инфракрасное излучение для сушки овощей и фруктов, обогрева молодняка.

Существуют специальные приборы ночного видения — тепловизоры. В этих приборах инфракрасное излучение любого объекта превращается в видимое излучение. Изображение в инфракрасных лучах, показывает картину распределения температурных полей.

Диапазон инфракрасного излучения начинается от верхней границы видимого света (780 нм) и заканчивается условно на длине волны 1 мм. Инфракрасные лучи невидимы, значит, не могут вызвать зрительного ощущения.

Основным свойством инфракрасных лучей является тепловое действие: при поглощении инфракрасных лучей тела нагреваются. Поэтому применяют их в основном для нагрева различных объектов и материалов и для сушки.

При облучении растений следует учитывать, что избыток инфракрасных лучей может привести к чрезмерному перегреву и гибели растений.

При облучении животных инфракрасными лучами улучшается их общее развитие, обмен веществ, кровообращение, уменьшается восприимчивость к болезням и т. д. Наиболее эффективны лучи зоны ИК-А. Они имеют, наилучшую проникающую способность в ткани организма. Избыток инфракрасных лучей приводит к перегреву и гибели клеток живых тканей (при температуре выше 43,5 °С). Это обстоятельство используют, например, в целях дезинсекции зерна. Амбарные вредители при облучении нагреваются значительно сильнее зерна и погибают.

Ультрафиолетовре излучение занимает диапазон длин волн от 400 до 1 нм. В интервале между 100 и 400 нм различают три зоны: УФ-А (315 — 400 нм), УФ-В (280 — 315 нм), УФ-С (100 — 280 нм). Лучи этих зон обладают различными свойствами и, следовательно, находят различное применение. Ультрафиолетовое излучение тоже является невидимым, но опасным для зрения. На растения ультрафиолетовое излучение с длиной волны короче 295 нм действует угнетающе, поэтому при искусственном облучении должно исключаться из общего потока источника.

Излучение зоны УФ-А способно при облучении вызывать свечение некоторых веществ. Такое свечение называется фотолюминесценцией, или просто люминесценцией.

Люминесценцией называют спонтанное свечение тел длительностью, превышающей период световых колебаний и возбуждаемое за счет любого вида энергии, кроме тепловой. Люминесцировать могут твердые, жидкие и газообразные тела. При разных способах возбуждения и в зависимости от того, в каком агрегатном состоянии находится тело, во время люминесценции могут происходить самые различные процессы.

Лучи этой зоны используют для люминесцентного анализа химического состава некоторых веществ, оценки биологического состояния продуктов (всхожесть и поврежденность зерна, степень загнивания картофеля и т. п.) и в других случаях, когда вещество может светиться видимым светом в потоке ультрафиолетовых лучей.

Излучение зоны УФ-В оказывает сильное биологическое действие на животных. При облучении провитамин D превращается в витамин D, cпособствующий усвоению организмом фосфорно-кальциевых соединений. От степени усвоения кальция зависит прочность костей скелета, поэтому излучение УФ-В используется как антирахитное средство для молодняка животных и птиц.

Эта же область спектра обладает способностью наибольшего эритемного действия, т. е. она может вызвать длительное покраснение кожи (эритему). Эритема является следствием расширения кровеносных сосудов, приводящего к другим благотворным реакциям в организме.

Ультрафиолетовое излучение зоны УФ-С способно убивать бактерии, т. е. обладает бактерицидным действием, и используется для обеззараживания воды, тары, воздуха и т. п.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

ИНФОФИЗ — мой мир.

Весь мир в твоих руках — все будет так, как ты захочешь

Весь мир в твоих руках — все будет так, как ты захочешь

Как сказал.

В мире нет ничего особенного. Никакого волшебства. Только физика.

Чак Паланик

Вопросы к экзамену

Для всех групп технического профиля

Список лекций по физике за 1,2 семестр

Я учу детей тому, как надо учиться

Часто сталкиваюсь с тем, что дети не верят в то, что могут учиться и научиться, считают, что учиться очень трудно.

Урок 52. Виды спектров. Различные виды электромагнитных излучений, их свойства.

Совокупность монохроматических компонент в излучении называется спектром.

Спектры излучения

Спектральный состав излучения веществ весьма разнообразен. Но, несмотря на это, все спектры, как показывает опыт, можно разделить на три типа.

Непрерывные спектры

Непрерывный спектр представлет собой сплошную разноцветную полосу.

Белый свет имеет непрерывный спектр. Солнечный спектр или спектр дугового фонаря является непрерывным. Это означает, что в спектре представлены волны всех длин. В спектре нет разрывов, и на экране спектрографа можно видеть сплошную разноцветную полосу.

Непрерывные (или сплошные) спектры, как показывает опыт, дают тела, находящиеся в твердом или жидком состоянии, а также сильно сжатые газы. Для получения непрерывного спектра нужно нагреть тело до высокой температуры. Непрерывный спектр дает также высокотемпературная плазма. Электромагнитные волны излучаются плазмой в основном при столкновении электронов с ионами.

Характер непрерывного спектра и сам факт его существования определяются не только свойствами отдельных излучающих атомов, но и в сильной степени зависят от взаимодействия атомов друг с другом.

Излучение источников, в которых свет испускается атомами вещества, имеет дискретный спектр. Они делятся на:

Линейчатые спектры

Линейчатый спектр состоит изотдельных цветных линий различной яркости, разделенных широкими темными полосами.

Внесем в бледное пламя газовой горелки кусочек асбеста, смоченного раствором обыкновенной поваренной соли. При наблюдении пламени в спектроскоп на фоне едва различимого непрерывного спектра пламени вспыхнет яркая желтая линия. Эту желтую линию дают пары натрия, которые образуются при расщеплении молекул поваренной соли в пламени. На рисунке приведены также спектры водорода и гелия. Такие спектры называются линейчатыми. Наличие линейчатого спектра означает, что вещество излучает свет только вполне определенных длин волн (точнее, в определенных очень узких спектральных интервалах).

Линейчатые спектры дают все вещества в газообразном атомарном (но не молекулярном) состоянии. В этом случае свет излучают атомы, которые практически не взаимодействуют друг с другом. Это самый фундаментальный, основной тип спектров.

Изолированные атомы излучают строго определенные длины волн.

Обычно для наблюдения линейчатых спектров используют свечение паров вещества в пламени или свечение газового разряда в трубке, наполненной исследуемым газом.

При увеличении плотности атомарного газа отдельные спектральные линии расширяются, и, наконец, при очень большом сжатии газа, когда взаимодействие атомов становится существенным, эти линии перекрывают друг друга, образуя непрерывный спектр.

Полосатые спектры

Полосатый спектр состоит из отдельных полос, разделенных темными промежутками.

С помощью очень хорошего спектрального аппарата можно обнаружить, что каждая полоса представляет собой совокупность большого числа очень тесно расположенных линий. В отличие от линейчатых спектров полосатые спектры создаются не атомами, а молекулами, не связанными или слабо связанными друг с другом.

Для наблюдения молекулярных спектров так же, как и для наблюдения линейчатых спектров, обычно используют свечение паров в пламени или свечение газового разряда.

Спектры поглощения

Все вещества, атомы которых находятся в возбужденном состоянии, излучают световые волны, энергия которых определенным образом распределена по длинам волн. Поглощение света веществом также зависит от длины волны. Так, красное стекло пропускает волны, соответствующие красному свету, и поглощает все остальные.

Если пропускать белый свет сквозь холодный, неизлучающий газ, то на фоне непрерывного спектра источника появляются темные линии. Это будет спектр поглощения.

Спектр поглощения представляет собой темные линии на фоне непрерывного спектра источника.

Газ поглощает наиболее интенсивно свет как раз тех длин волн, которые он испускает в сильно нагретом состоянии. Темные линии на фоне непрерывного спектра — это линии поглощения, образующие в совокупности спектр поглощения.

Существуют непрерывные, линейчатые и полосатые спектры поглощения.

Различные виды электромагнитных излучений, их свойства и практические применения.

Шкала электромагнитных волн. Границы между различными диапазонами условны

Постоянный ток – частота ν = 0 – 10 Гц.

Атмосферные помехи и переменный ток – частота ν = 10 – 10 4 Гц

Частота ν =10 4 – 10 11 Гц

Длина волны λ = 10 -3 – 10 3 м

Получают с помощью колебательных контуров.

Радиоволны различных частот и с различными длинами волн по разному поглощаются и отражаются средами, проявляют свойства дифракции и интерференции.

Радиосвязь, телевидение, радиолокация.

Частота ν =3·10 11 – 4·10 14 Гц

Длина волны λ = 8·10 -7 – 2·10 -3 м

Излучаются атомами и молекулами вещества.

Инфракрасное излучение дают все тела при любой температуре. Человек излучает электромагнитные волны λ ≈ 9·10 -6 м.

• Проходит через некоторые непрозрачные тела, а также сквозь снег, дождь, дымку.
• Производит химическое действие на фотопластинки.
• Поглощаясь веществом, нагревает его.
• Вызывает внутренний фотоэффект у германия.
• Невидимо.
• Способно к явлениям интерференции и дифракции.
• Регистрируют тепловыми методами, фотоэлектрическими и фотографическими.

Получают изображения предметов в темноте, приборах ночного видения, в тумане. Используют в криминалистике, в физиотерапии,. в промышленности для сушки окрашенных изделий, стен зданий, древесины, фруктов.

Часть электромагнитного излучения, воспринимаемая глазом (от красного до фиолетового).

Частота ν =4·10 14 – 8·10 14 Гц

Длина волны λ = 8·10 -7 – 4·10 -7 м

Отражается, преломляется, воздействует на глаз, способно к явлениям дисперсии, интерференции, дифракции.

Частота ν =8·10 14 – 3·10 15 Гц

Длина волны λ =·10 -8 – 4·10 -7 м (но меньше, чем у фиолетового света)

Источники: газоразрядные лампы с трубками из кварца(кварцевые лампы).

Излучается всеми твердыми телами, у которых t > 1000°С, а также светящимися парами ртути.

• Высокая химическая активность (разложение хлорида серебра, свечение кристаллов сульфида цинка).
• Невидимо.
• Большая проникающая способность.
• Убивает микроорганизмы.
• В небольших дозах благотворно влияет на организм человека (загар), но в больших дозах оказывает отрицательное биологическое воздействие: изменение в развитии клеток и обмене веществ, действие на глаза.

В медицине, в косметологии (солярий, загар), в промышленности.

Частота ν =3·10 15 – 3·10 19 Гц

Длина волны λ =·10 -11 – 4·10 -8 м

Излучаются при резком торможении электронов, движущихся с большим ускорением.

Получают при помощи рентгеновской трубки: электроны в вакуумной трубке ускоряются электрическим полем при высоком напряжении, достигая анода, при соударении резко тормозятся. При торможении электроны движутся с ускорением и излучают электромагнитные волны с малой длиной (от 100 до 0,01 нм).

• Интерференция, дифракция рентгеновских лучей на кристаллической решетке.
• Большая проникающая способность.
• Облучение в больших дозах вызывает лучевую болезнь.

В медицине (диагностика заболеваний внутренних органов), в промышленности (контроль внутренней структуры различных изделий, сварных швов).

Гамма – излучение (γ – излучение).

Частота ν =3·10 20 Гц и выше

Длина волны λ =3,3·10 -11 м

Источники: атомное ядро (ядерные реакции).

• Имеет огромную проникающую способность.
• Оказывает сильное биологическое воздействие.

В медицине, в производстве (γ – дефектоскопия).

Источник