Шкала электромагнитных излучений как отражение электромагнитной картины мира

Федеральное государственное  бюджетное образовательное  
учреждение высшего профессионального образования

РОССИЙСКАЯ  АКАДЕМИЯ НАРОДНОГО  ХОЗЯЙСТВА И

ГОСУДАРСТВЕННОЙ  СЛУЖБЫ  ПРИ  ПРЕЗИДЕНТЕ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

__________________________________________________________________________________

 

ФАКУЛЬТЕТ НАЦИОНАЛЬНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

 

 

 

 

Специальность: «Экономическая безопасность»

 

 

 

 

Реферат:

Тема: «Шкала электромагнитных излучений как отражение электромагнитной картины мира»

По предмету: «Концепции современного естествознания»

 

 

 

 

 

Выполнил:

Ивлев Антон Альбертович,

студент 1 курса,

очной формы обучения, группа № 2

 

Руководитель:

Магадиев Марат Флюсович,

 доцент, к.соц.н.

 

 

 

 

«____»___________2012 г.

______________________

(оценка)

 

 

 

 

Москва-2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………....3

 

§1. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ИЗЛУЧЕНИЯ

 ДО  ВИДИМОГО СПЕКТРА……………………………………...4

§2.ВИДИМЫЙ  СПЕКТР, ИЗЛУЧЕНИЯ

 ПОСЛЕ  ВИДИМОГО СПЕКТРА ……………………………....14

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………...23

СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………..24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Электромагнитные излучения  окружают нас всюду. Они могут  проникать через бетонные стены, металлические конструкции и т.д. С открытием электромагнитных волн жизнь человека кардинально изменилась. Сегодня мы не можем отказаться от таких вещей как телефон, компьютер, интернет, телевизор, радио и это далеко не полный список вещей, которые вошли в обиход человека благодаря открытию и изучению природы электромагнитных волн.

В данном реферате я описываю каждое электромагнитное излучение  по нескольким параметрам:

1) История открытия излучения.

2) Физические характеристики.

3) Область применения.

Данный реферат полезен, потому что в нем описывается применение электромагнитных излучений, их влияние на здоровье человека. На основе этой информации можно выработать меры обеспечения своей безопасности .

Данная тема достаточно интересна. Человека всегда интересовали предметы, которые находятся вокруг него, но в то же время не поддающиеся изучению только  с помощью органов чувств.

 

 

 

 

 

 

§1. Электромагнитные излучения до видимого спектра.

 

1.1 Гамма-излучение.

Гамма-лучи (гамма-излучение) -коротковолновое электромагнитное излучение (невидимое глазом) с длиной волны меньше 0,1 миллиардной доли сантиметра, испускаемое возбужденными атомными ядрами, при распаде ядер, аннигиляции частиц (как правило, электрон-позитронных пар) и т. д.

История открытия гамма-излучения.

О существовании гамма-излучения  стало известно в результате открытия и дальнейшего изучения явления  радиоактивности. Этому открытию мы обязаны Антуану Беккерелю – французскому физику. Положив в ящик своего стола соль, испускающую при солнечном свете рентгеновские лучи, фотопластинку, при этом положив между ними медный крестик, он получил изображение этого крестика на фотопластинке. Таким образом он обнаружил явление радиоактивности. В дальнейшем было доказано, что лучи, исходящие от радиоактивного вещества, неоднородны. Они различались по длине волны и проникающей способности. При взаимодействии с магнитным полем эти лучи начинали отклоняться, причем одни лучи в одну сторону, а вторые в другую. Это было связано с зарядом излучаемых частиц. Таким образом лучи были разделены на α и β. В 1900 при изучении излучения урана П.У. Виллар открыл лучи, которые не отклоняются при прохождении магнитного поля и обладающие наибольшей проникающей способностью. Это означало, что частицы гамма-излучения не несут в себе никакого заряда.

Физические  характеристики гамма-излучения.

Га́мма-излуче́ние (гамма-лучи, γ-лучи) — вид электромагнитного

¹Яндекс словари / Начала современного естествознания. Тезаурус. — Ростов-на-Дону. В.Н. Савченко, В.П. Смагин. 2006.

излучения с чрезвычайно  малой длиной волны — < 5*10⁻³ нм и, вследствие этого, ярко выраженными корпускулярными и слабо выраженными волновыми свойствами.

Гамма-квантами являются фотоны с высокой энергией. Считается, что энергии квантов гамма-излучения превышают 105 эВ, хотя резкая граница между гамма- и жестким рентгеновским излучением не определена. В области 1-100 кэВ гамма-излучение и рентгеновское излучение различаются только по источнику: если квант излучается в ядерном переходе, то его принято относить к гамма-излучению; если при взаимодействиях электронов или при переходах в атомной электронной оболочке — к рентгеновскому излучению.

Основные процессы, возникающие  при прохождении гамма-излучения  через вещество:

Фотоэффект — энергия  гамма-кванта поглощается электроном оболочки атома, и электрон, совершая работу выхода, покидает атом (который становится ионизированным).

Комптон-эффект — гамма-квант  рассеивается при взаимодействии с  электроном, при этом образуется новый  гамма-квант, меньшей энергии, что  также сопровождается высвобождением электрона и ионизацией атома.

Эффект образования пар  — гамма-квант в поле ядра превращается в электрон и позитрон.

Ядерный фотоэффект — при  энергиях выше нескольких десятков МэВ  гамма-квант способен выбивать нуклоны  из ядра.

Область применения гамма-излучения.

Гамма-дефектоскопия, контроль изделий просвечиванием γ-лучами, консервирование пищевых продуктов, стерилизация медицинских материалов и оборудования, лучевая терапия, уровнемеры, гамма-каротаж в геологии, гамма-высотомер, измерение расстояния до поверхности при приземлении спускаемых космических аппаратов.

Биологические эффекты:

Облучение гамма-квантами в зависимости от дозы и продолжительности может вызвать хроническую и острую лучевые болезни. В то же время гамма-облучение подавляет рост раковых и других быстро делящихся клеток.

Защита:

Защитой от гамма-излучения  может служить слой вещества. Эффективность  защиты (то есть вероятность поглощения гамма-кванта при прохождении через неё) увеличивается при увеличении толщины слоя, плотности вещества и содержания в нём тяжёлых ядер (свинца, вольфрама, обеднённого урана и пр.).

1.2Рентгеновское излучение.

Рентгеновское излучение - не видимое глазом электромагнитное излучение  с длиной волны 10^-5 - 10² нм.²

История открытия.

Рентгеновское излучение  было открыто Вильгельмом Конрадом Рёнтгеном. Он был первым, кто опубликовал статью о рентгеновских лучах, которые он назвал X-лучами (x-ray). Статья Рентгена под названием «О новом типе лучей» была опубликована 28-го декабря 1895 года в журнале Вюрцбургского физико-медицинского общества.

Рентген открыл лучи при  наблюдении флюоресценции, возникающей  при работе катодолучевой трубки. Рентген занимался Х-лучами немногим более года (с 8 ноября 1895 года по март 1897 года) и опубликовал о них три

²  Яндекс словари / dic.academic.ru › Современная энциклопедия. - 2000

 

статьи, в которых было исчерпывающее описание новых лучей, впоследствии сотни работ его  последователей, опубликованных затем  на протяжении 12 лет, не могли ни прибавить, ни изменить ничего существенного. Рентген, потерявший интереск Х-лучам, говорил своим коллегам: «Я уже всё написал, не тратьте зря время». Свой вклад в известность Рентгена внесла также знаменитая фотография руки Альберта фон Кёликера, которую он опубликовал в своей статье. В некоторых источниках указано, что это фотография руки жены Рентгена. За открытие рентгеновских лучей Рентгену в 1901 году была присуждена первая Нобелевская премия по физике.

Физические  характеристики.

Фотоны рентгеновского излучения  имеют энергию от 100 эВ до 250 кэВ, что  соответствует излучению с частотой от 3•10¹⁶ до 6•10¹⁹ Гц и длиной волны 0,005—10 нм. Мягкий рентген характеризуется наименьшей энергией фотона и частотой излучения (и наибольшей длиной волны), а жёсткий рентген обладает наибольшей энергией фотона и частотой излучения (и наименьшей длиной волны). Жёсткий рентген используется преимущественно в промышленных целях.

Взаимодействие  с веществом:

Рентгеновские лучи могут  проникать сквозь вещество, причём различные вещества по-разному их поглощают. Поглощение рентгеновских  лучей является важнейшим их свойством  в рентгеновской съёмке. Интенсивность  рентгеновских лучей экспоненциально  убывает в зависимости от пройденного  пути в поглощающем слое. Поглощение происходит в результате фотопоглощения (фотоэффекта) и комптоновского рассеяния. В дополнение к названным процессам существует ещё одна принципиальная возможность поглощения — за счёт возникновения электрон-позитронных пар. Кроме того, очень жесткое рентгеновское излучение с энергией кванта более 1 МэВ, способно вызвать Ядерный фотоэффект.

Биологическое воздействие:

Рентгеновское излучение  является ионизирующим. Оно воздействует на ткани живых организмов и может  быть причиной лучевой болезни, лучевых  ожогов и злокачественных опухолей. По причине этого при работе с  рентгеновским излучением необходимо соблюдать меры защиты. Считается, что  поражение прямо пропорционально  поглощённой дозе излучения. Рентгеновское  излучение является мутагенным фактором.

Область применения рентгеновских лучей.

При помощи рентгеновских  лучей можно «просветить» человеческое тело, в результате чего можно получить изображение костей, а в современных  приборах и внутренних органов (см. также рентгенография и рентгеноскопия). При этом используется тот факт, что у содержащегося преимущественно  в костях элемента кальция (Z=20) атомный  номер гораздо больше, чем атомные  номера элементов, из которых состоят  мягкие ткани, а именно водорода (Z=1), углерода (Z=6), азота (Z=7), кислорода (Z=8). Кроме обычных приборов, которые  дают двумерную проекцию исследуемого объекта, существуют компьютерные томографы, которые позволяют получать объёмное изображение внутренних органов.

Выявление дефектов в изделиях (рельсах, сварочных швах и т. д.) с  помощью рентгеновского излучения  называется рентгеновской дефектоскопией. В аэропортах активно применяются рентгенотелевизионные интроскопы, позволяющие просматривать содержимое ручной клади и багажа в целях визуального обнаружения на экране монитора предметов, представляющих опасность.

1.3Ультрафиолетовое излучение.

Ультрафиолетовое излучение (от ультра... и фиолетовый), ультрафиолетовые лучи, УФ-излучение, не видимое глазом электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между видимым и рентгеновским излучениями в пределах длин волн 400—10 нм. Вся область У. и. условно делится на ближнюю (400—200 нм) и далёкую, или вакуумную (200—10 нм); последнее название обусловлено тем, что У. и. этого участка сильно поглощается воздухом и его исследование производят с помощью вакуумных спектральных приборов.³

История открытия.

В начале XIX века человечество заинтересовалось, что находится за пределами видимого излучения. Сперва было открыто инфракрасное излучение, а затем немецкий физик Иоганн Вильгельм Риттер начал поиски излучения и в противоположном конце спектра, с длиной волны короче, чем у фиолетового цвета .В 1801 году он обнаружил, что хлорид серебра, разлагающийся под действием света, быстрее разлагается под действием невидимого излучения за пределами фиолетовой области спектра. Хлорид серебра белого цвета в течение нескольких минут темнеет на свету. Разные участки спектра по-разному влияют на скорость потемнения. Быстрее всего это происходит перед фиолетовой областью спектра. Тогда многие ученые, включая Риттера, пришли к соглашению, что свет состоит из трех отдельных компонентов: окислительного или теплового (инфракрасного) компонента, осветительного компонента (видимого света), и восстановительного (ультрафиолетового) компонента. В то время ультрафиолетовое излучение называли также актиническим излучением. Идеи о единстве трёх различных частей спектра были впервые озвучены лишь в 1842 году в трудах Александра Беккереля, Македонио Меллони и др.

³ Яндекс.Словари › БСЭ, 1969-1978

 

Физические  характеристики.

УИ делятся над подгруппы в зависимости от длины волны:

1. Ближний - 400 нм — 300 нм
2. Средний - 300 нм — 200 нм
3. Дальний - 200 нм — 122 нм
4. Экспериментальный - 121 нм — 10 нм

Ближний ультрафиолетовый диапазон часто называют «черным светом», так как он не распознаётся человеческим глазом, но при отражении от некоторых  материалов спектр переходит в область  видимого излучения.

Для дальнего и экстремального диапазона часто используется термин «вакуумный» (VUV), в виду того, что  волны этого диапазона сильно поглощаются атмосферой Земли.

Биологическое воздействие:

Биологические эффекты ультрафиолетового  излучения в трёх спектральных участках существенно различны, поэтому биологи иногда выделяют, как наиболее важные в их работе, следующие диапазоны: