ประวัติความเป็นมาของการค้นพบการสั่นความถี่ต่ำ ประวัติความเป็นมาของการค้นพบคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า กล่าวเปิดงานของอาจารย์
กำลังเปิด คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า- ตัวอย่างที่ยอดเยี่ยมของปฏิสัมพันธ์ระหว่างการทดลองและทฤษฎี มันแสดงให้เห็นว่าฟิสิกส์ได้รวมเอาคุณสมบัติที่ดูเหมือนจะแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง ทั้งไฟฟ้าและแม่เหล็กเข้าด้วยกันได้อย่างไร โดยได้ค้นพบแง่มุมต่างๆ ของสิ่งเดียวกัน ปรากฏการณ์ทางกายภาพ- ปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้า ปัจจุบันนี้เป็นหนึ่งในสี่ปฏิสัมพันธ์ทางกายภาพพื้นฐานที่รู้จัก ซึ่งรวมถึงแรงนิวเคลียร์และแรงโน้มถ่วงที่แรงและอ่อนด้วย ทฤษฎีปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้าได้ถูกสร้างขึ้นแล้ว ซึ่งอธิบายปฏิกิริยาทางแม่เหล็กไฟฟ้าและปฏิกิริยาที่อ่อนแอจากจุดยืนที่เป็นหนึ่งเดียวกัน กองกำลังนิวเคลียร์- นอกจากนี้ยังมีทฤษฎีรวมถัดไป - โครโมไดนามิกส์ควอนตัม - ซึ่งครอบคลุมปฏิกิริยาทางไฟฟ้าที่อ่อนแอและรุนแรง แต่ความแม่นยำของมันค่อนข้างต่ำกว่า อธิบาย ทั้งหมดปฏิสัมพันธ์พื้นฐานจากตำแหน่งที่เป็นเอกภาพยังไม่บรรลุผล แม้ว่าจะมีการวิจัยอย่างเข้มข้นในทิศทางนี้ภายในกรอบของฟิสิกส์ เช่น ทฤษฎีสตริงและแรงโน้มถ่วงควอนตัม
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าถูกทำนายตามทฤษฎีโดยนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษผู้ยิ่งใหญ่ เจมส์ เคลิร์ก แม็กซ์เวลล์ (อาจเป็นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2405 ใน On Physical Lines of Force แม้ว่า คำอธิบายโดยละเอียดทฤษฎีถูกตีพิมพ์ในปี พ.ศ. 2410) เขาพยายามแปลรูปภาพไร้เดียงสาของ Michael Faraday เป็นภาษาคณิตศาสตร์ที่เข้มงวดซึ่งอธิบายปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าและแม่เหล็กรวมถึงผลลัพธ์ของนักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ ด้วยความเคารพอย่างสูง หลังจากสั่งปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าและแม่เหล็กทั้งหมดในลักษณะเดียวกัน แม็กซ์เวลล์ค้นพบความขัดแย้งหลายประการและการขาดความสมมาตร ตามกฎของฟาราเดย์ จะเกิดสนามแม่เหล็กสลับเกิดขึ้น สนามไฟฟ้า- แต่ไม่ทราบว่าสนามไฟฟ้ากระแสสลับจะสร้างสนามแม่เหล็กหรือไม่ แม็กซ์เวลล์จัดการเพื่อกำจัดความขัดแย้งและฟื้นฟูความสมมาตรของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กโดยการแนะนำสมการ สมาชิกเพิ่มเติมซึ่งอธิบายลักษณะของสนามแม่เหล็กเมื่อสนามไฟฟ้าเปลี่ยนแปลง เมื่อถึงเวลานั้น ต้องขอบคุณการทดลองของ Oersted ที่ทำให้ทราบเรื่องนี้แล้ว ดี.ซี.สร้างสนามแม่เหล็กคงที่รอบตัวนำ คำศัพท์ใหม่นี้อธิบายถึงแหล่งกำเนิดสนามแม่เหล็กที่แตกต่างกัน แต่อาจถือได้ว่าเป็นจินตภาพบางอย่าง กระแสไฟฟ้าซึ่งแม็กซ์เวลล์เรียกว่า กระแสการเคลื่อนที่เพื่อแยกความแตกต่างจากกระแสไฟฟ้าธรรมดาในตัวนำและอิเล็กโทรไลต์ - กระแสการนำ เป็นผลให้ปรากฎว่าสนามแม่เหล็กสลับสร้างสนามไฟฟ้าและสนามไฟฟ้าสลับสร้างสนามแม่เหล็ก จากนั้นแมกซ์เวลล์ก็ตระหนักว่าในการรวมกันดังกล่าว สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่สั่นสามารถแยกตัวออกจากตัวนำที่สร้างพวกมันและเคลื่อนที่ผ่านสุญญากาศด้วยความเร็วที่แน่นอน แต่มีความเร็วสูงมาก เขาคำนวณความเร็วนี้และกลายเป็นประมาณสามแสนกิโลเมตรต่อวินาที
แม็กซ์เวลล์รู้สึกตกใจกับผลลัพธ์ที่ได้เขียนถึงวิลเลียม ทอมสัน (ลอร์ด เคลวิน ผู้ซึ่งแนะนำระดับอุณหภูมิสัมบูรณ์เป็นพิเศษ): "ความเร็วของการสั่นของคลื่นตามขวางในตัวกลางสมมุติของเรา ซึ่งคำนวณจากการทดลองทางแม่เหล็กไฟฟ้าของโคห์ลเราช์และเวเบอร์นั้นเกิดขึ้นพร้อมกัน ตรงกับความเร็วแสงที่คำนวณจากการทดลองเชิงแสงของฟิโซ ซึ่งเราแทบจะปฏิเสธข้อสรุปนั้นไม่ได้เลย แสงประกอบด้วยการสั่นสะเทือนตามขวางของตัวกลางเดียวกันที่ทำให้เกิดปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าและแม่เหล็ก- และเพิ่มเติมในจดหมาย: “ฉันได้รับสมการของฉันในขณะที่อาศัยอยู่ในต่างจังหวัด และไม่สงสัยว่าความเร็วของการแพร่กระจายของเอฟเฟกต์แม่เหล็กจะใกล้เคียงกับความเร็วแสง ดังนั้นฉันคิดว่าฉันมีเหตุผลทุกประการที่จะพิจารณาแม่เหล็กและ ตัวกลางเรืองแสงเป็นตัวกลางเดียวกัน…”
สมการของแมกซ์เวลล์ไปไกลกว่านั้น หลักสูตรของโรงเรียนแต่สวยงามและพูดน้อยจนควรวางไว้ในตำแหน่งที่โดดเด่นในห้องเรียนฟิสิกส์ เพราะปรากฏการณ์ทางธรรมชาติส่วนใหญ่ที่สำคัญต่อมนุษย์สามารถอธิบายได้ด้วยสมการเพียงไม่กี่บรรทัด นี่คือวิธีการบีบอัดข้อมูลเมื่อมีการรวมข้อเท็จจริงที่ต่างกันก่อนหน้านี้เข้าด้วยกัน นี่คือสมการประเภทหนึ่งของแมกซ์เวลล์ในการแทนค่าเชิงอนุพันธ์ ชื่นชมมัน.
ฉันอยากจะย้ำว่าการคำนวณของ Maxwell ให้ผลลัพธ์ที่น่าท้อแท้: การแกว่งของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กนั้นเป็นแนวขวาง (ซึ่งเขาเองก็เน้นย้ำอยู่ตลอดเวลา) และการสั่นสะเทือนตามขวางแพร่กระจายในของแข็งเท่านั้น แต่ไม่แพร่กระจายในของเหลวและก๊าซ เมื่อถึงเวลานั้น มีการวัดได้อย่างน่าเชื่อถือว่าความเร็วของการสั่นสะเทือนตามขวางในของแข็ง (เพียงแค่ความเร็วของเสียง) จะสูงขึ้น ยิ่งพูดอย่างคร่าว ๆ ยากขึ้น จะเป็นสื่อ (โมดูลัสของ Young ยิ่งสูงและมีความหนาแน่นต่ำลง) และสามารถเข้าถึงได้หลายค่า กิโลเมตรต่อวินาที ความเร็วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าตามขวางนั้นสูงกว่าความเร็วของเสียงในของแข็งเกือบหนึ่งแสนเท่า และควรสังเกตว่าลักษณะความแข็งนั้นรวมอยู่ในสมการของความเร็วของเสียงในตัววัตถุแข็งใต้ราก ปรากฎว่าตัวกลางที่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (และแสง) เดินทางผ่านนั้นมีลักษณะยืดหยุ่นอย่างมาก คำถามที่ยากมากเกิดขึ้น: “ร่างกายอื่นเคลื่อนที่ผ่านสื่อแข็งเช่นนี้ได้อย่างไรและไม่รู้สึกถึงมัน” สื่อสมมุตินั้นถูกเรียกว่าอีเทอร์เนื่องจากมีสาเหตุมาจากคุณสมบัติที่แปลกและโดยทั่วไปแล้วมีคุณสมบัติที่ไม่เหมือนกัน - ความยืดหยุ่นมหาศาลและความเบาที่ไม่ธรรมดา
ผลงานของ Maxwell สร้างความตกตะลึงในหมู่นักวิทยาศาสตร์ร่วมสมัย ฟาราเดย์เขียนด้วยความประหลาดใจว่า “ตอนแรกฉันรู้สึกตกใจมากเมื่อเห็นพลังทางคณิตศาสตร์นำไปใช้กับคำถาม แต่แล้วฉันก็ประหลาดใจที่เห็นว่าคำถามนั้นสามารถต้านทานคำถามนั้นได้เป็นอย่างดี” แม้ว่ามุมมองของ Maxwell จะล้มล้างแนวคิดที่เป็นที่รู้จักทั้งหมดเกี่ยวกับการแพร่กระจายของคลื่นตามขวางและเกี่ยวกับคลื่นโดยทั่วไป แต่นักวิทยาศาสตร์ที่มีวิสัยทัศน์กว้างไกลก็เข้าใจว่าความบังเอิญของความเร็วของแสงและคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านั้นเป็นผลลัพธ์พื้นฐานซึ่งบ่งชี้ว่า อยู่ที่นี่ซึ่งเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญที่รอคอยฟิสิกส์
น่าเสียดายที่ Maxwell เสียชีวิตก่อนกำหนดและไม่ได้มีชีวิตอยู่เพื่อดูการยืนยันการทดลองที่เชื่อถือได้สำหรับการคำนวณของเขา ความคิดเห็นทางวิทยาศาสตร์ระหว่างประเทศเปลี่ยนไปอันเป็นผลมาจากการทดลองของไฮน์ริช เฮิรตซ์ ซึ่งอีก 20 ปีต่อมา (พ.ศ. 2429-2532) ได้สาธิตการสร้างและการรับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในการทดลองชุดหนึ่ง Hertz ไม่เพียงแต่ได้รับผลลัพธ์ที่ถูกต้องในความเงียบงันของห้องปฏิบัติการเท่านั้น แต่ยังปกป้องความคิดเห็นของ Maxwell อย่างกระตือรือร้นและไม่ประนีประนอมอีกด้วย ยิ่งไปกว่านั้น เขาไม่ได้จำกัดตัวเองอยู่เพียงการทดลองพิสูจน์การมีอยู่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า แต่ยังศึกษาคุณสมบัติพื้นฐานของพวกมันด้วย (การสะท้อนจากกระจก การหักเหของแสงในปริซึม การเลี้ยวเบน การรบกวน ฯลฯ) ซึ่งแสดงให้เห็นเอกลักษณ์ที่สมบูรณ์ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าด้วยแสง
เป็นที่น่าแปลกใจว่าเมื่อเจ็ดปีก่อนเฮิร์ตซ์ในปี พ.ศ. 2422 นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ David Edward Hughes (Hughes - D. E. Hughes) ได้แสดงให้นักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงคนอื่น ๆ ได้เห็น (ในหมู่พวกเขายังเป็นนักฟิสิกส์ที่เก่งกาจและนักคณิตศาสตร์ Georg-Gabriel Stokes) ผลของการขยายพันธุ์ ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในอากาศ จากการอภิปราย นักวิทยาศาสตร์ได้ข้อสรุปว่าพวกเขาเห็นปรากฏการณ์นี้ การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าฟาราเดย์. ฮิวจ์อารมณ์เสีย ไม่เชื่อตัวเองและตีพิมพ์ผลลัพธ์เฉพาะในปี พ.ศ. 2442 เมื่อทฤษฎีแมกซ์เวลล์-เฮิร์ตซ์ได้รับการยอมรับโดยทั่วไป ตัวอย่างนี้ชี้ให้เห็นว่าในทางวิทยาศาสตร์ การเผยแพร่และการโฆษณาผลลัพธ์ที่ได้รับอย่างต่อเนื่องมักจะมีความสำคัญไม่น้อยไปกว่าผลลัพธ์ทางวิทยาศาสตร์
ไฮน์ริช เฮิรตซ์สรุปผลการทดลองของเขาว่า "การทดลองที่อธิบายไว้ อย่างน้อยสำหรับผมดูเหมือนช่วยขจัดข้อสงสัยเกี่ยวกับอัตลักษณ์ของแสง การแผ่รังสีความร้อน และการเคลื่อนที่ของคลื่นไฟฟ้าไดนามิก"
วัตถุประสงค์ของบทเรียน: ให้แน่ใจว่าในระหว่างบทเรียนจะมีการทำซ้ำกฎพื้นฐานและคุณสมบัติของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
ทางการศึกษา:จัดระบบเนื้อหาในหัวข้อ แก้ไขความรู้ และเจาะลึกลงไปบ้าง
พัฒนาการ: การพัฒนาคำพูดของนักเรียน ทักษะความคิดสร้างสรรค์ของนักเรียน ตรรกะ ความจำ ความสามารถทางปัญญา
ทางการศึกษา: เพื่อพัฒนาความสนใจของนักเรียนในการเรียนฟิสิกส์ ปลูกฝังความแม่นยำและทักษะในการใช้เวลาอย่างมีเหตุผล
ประเภทบทเรียน: บทเรียนการทำซ้ำและการแก้ไขความรู้
อุปกรณ์: คอมพิวเตอร์, โปรเจ็กเตอร์, การนำเสนอ “มาตราส่วนรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า”, ดิสก์ “ฟิสิกส์. ห้องสมุดโสตทัศนูปกรณ์”
ความคืบหน้าของบทเรียน:
1. คำอธิบายเนื้อหาใหม่
1. เรารู้ว่าความยาวของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอาจแตกต่างกันมาก: จากค่าลำดับ 1,013 ม. (การสั่นสะเทือนความถี่ต่ำ) ถึง 10 -10 ม. (รังสีเอกซ์) แสงเป็นส่วนที่ไม่สำคัญ หลากหลายคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม ในระหว่างการศึกษาสเปกตรัมส่วนเล็กๆ นี้เองที่ค้นพบการแผ่รังสีอื่นๆ ที่มีคุณสมบัติผิดปกติ
2. เป็นเรื่องปกติที่จะต้องเน้น รังสีความถี่ต่ำ รังสีวิทยุ รังสีอินฟราเรด แสงที่มองเห็น รังสีอัลตราไวโอเลต รังสีเอกซ์ และรังสีจีด้วยรังสีทั้งหมดนี้ ยกเว้น ก-รังสีคุณคุ้นเคยแล้ว ความยาวคลื่นที่สั้นที่สุด ก-รังสีถูกปล่อยออกมาจากนิวเคลียสของอะตอม
3. ไม่มีความแตกต่างพื้นฐานระหว่างการแผ่รังสีของแต่ละบุคคล ทั้งหมดนี้เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากอนุภาคที่มีประจุ ในที่สุดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะถูกตรวจจับโดยผลกระทบต่ออนุภาคที่มีประจุ - ในสุญญากาศ การแผ่รังสีทุกความยาวคลื่นจะเดินทางด้วยความเร็ว 300,000 กม./วินาที
ขอบเขตระหว่างแต่ละภูมิภาคของระดับรังสีนั้นไม่แน่นอนมาก
4. การแผ่รังสีที่ความยาวคลื่นต่างกัน แตกต่างกันออกไปในแบบที่เป็นอยู่ การรับ(การแผ่รังสีเสาอากาศ, การแผ่รังสีความร้อน, การแผ่รังสีระหว่างการเบรกของอิเล็กตรอนเร็ว ฯลฯ ) และวิธีการลงทะเบียน
5. รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าทุกประเภทที่ระบุไว้นั้นถูกสร้างขึ้นโดยวัตถุอวกาศเช่นกัน และได้รับการศึกษาอย่างประสบความสำเร็จโดยใช้จรวด ดาวเทียมโลกเทียม และ ยานอวกาศ- สิ่งนี้ใช้กับการเอ็กซ์เรย์และ ก- รังสีดูดซับอย่างรุนแรงจากบรรยากาศ
6. เมื่อความยาวคลื่นลดลง ความแตกต่างเชิงปริมาณของความยาวคลื่นนำไปสู่ความแตกต่างเชิงคุณภาพที่มีนัยสำคัญ
7. การแผ่รังสีที่มีความยาวคลื่นต่างกันจะแตกต่างกันอย่างมากในการดูดกลืนแสงตามสสาร รังสีคลื่นสั้น (รังสีเอกซ์ และโดยเฉพาะ ก-rays) ถูกดูดซึมได้น้อย สารที่ทึบแสงต่อคลื่นแสงจะโปร่งใสต่อการแผ่รังสีเหล่านี้ ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ายังขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นด้วย แต่ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างการแผ่รังสีคลื่นยาวและคลื่นสั้นก็คือ การแผ่รังสีคลื่นสั้นเผยให้เห็นคุณสมบัติของอนุภาค
เรามาสรุปความรู้ของเราเกี่ยวกับคลื่นแล้วเขียนทุกอย่างลงในรูปของตาราง
1. การสั่นสะเทือนความถี่ต่ำ
การสั่นสะเทือนความถี่ต่ำ | |
ความยาวคลื่น (ม.) | 10 13 - 10 5 |
ความถี่(เฮิร์ตซ์) | 3 10 -3 - 3 10 3 |
พลังงาน(EV) | 1 – 1.24 ·10 -10 |
แหล่งที่มา | เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ, ไดนาโม, เครื่องสั่นเฮิรตซ์, เครื่องกำเนิดไฟฟ้าในเครือข่ายไฟฟ้า (50 Hz) เครื่องกำเนิดไฟฟ้าความถี่สูง (อุตสาหกรรม) (200 Hz) เครือข่ายโทรศัพท์ (5000Hz) เครื่องกำเนิดเสียง (ไมโครโฟน, ลำโพง) |
ผู้รับ | อุปกรณ์ไฟฟ้าและมอเตอร์ |
ประวัติความเป็นมาของการค้นพบ | ลอดจ์ (พ.ศ. 2436), เทสลา (1983) |
แอปพลิเคชัน | โรงภาพยนตร์ วิทยุกระจายเสียง (ไมโครโฟน ลำโพง) |
2. คลื่นวิทยุ
คลื่นวิทยุ | |
ความยาวคลื่น (ม.) | 10 5 - 10 -3 |
ความถี่(เฮิร์ตซ์) | 3 ·10 3 - 3 ·10 11 |
พลังงาน(EV) | 1.24 10-10 - 1.24 10 -2 |
แหล่งที่มา | วงจรออสซิลเลเตอร์ เครื่องสั่นด้วยกล้องจุลทรรศน์ |
ผู้รับ | เกิดประกายไฟในช่องว่างของเครื่องสั่นที่รับ การเรืองแสงของท่อระบายก๊าซ, การเชื่อมโยงกัน |
ประวัติความเป็นมาของการค้นพบ | เฟดเดอร์เซน (พ.ศ. 2405), เฮิรตซ์ (พ.ศ. 2430), โปปอฟ, เลเบเดฟ, ริกิ |
แอปพลิเคชัน | ยาวเป็นพิเศษ- วิทยุนำทาง การสื่อสารด้วยวิทยุโทรเลข การส่งรายงานสภาพอากาศ ยาว– การสื่อสารด้วยวิทยุโทรเลขและวิทยุโทรศัพท์ วิทยุกระจายเสียง วิทยุนำทาง เฉลี่ย- การสื่อสารด้วยวิทยุโทรเลขและวิทยุโทรศัพท์ วิทยุกระจายเสียง วิทยุนำทาง สั้น- วิทยุสื่อสารสมัครเล่น วีเอชเอฟ- การสื่อสารวิทยุอวกาศ ยูเอชเอฟ- โทรทัศน์ เรดาร์ การสื่อสารแบบถ่ายทอดด้วยวิทยุ การสื่อสารทางโทรศัพท์เคลื่อนที่ เอสเอ็มวี-เรดาร์ การสื่อสารแบบถ่ายทอดด้วยวิทยุ การนำทางบนท้องฟ้า โทรทัศน์ผ่านดาวเทียม เอ็มเอ็มวี- เรดาร์ |
รังสีอินฟราเรด | |
ความยาวคลื่น (ม.) | 2 10 -3 - 7.6 10 -7 |
ความถี่(เฮิร์ตซ์) | 3 ·10 11 - 3 ·10 14 |
พลังงาน(EV) | 1.24 10 -2 – 1.65 |
แหล่งที่มา | ตัวทำความร้อนใด ๆ : เทียน, เตา, หม้อน้ำ, หลอดไส้ไฟฟ้า บุคคลปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาว 9 10 -6 ม |
ผู้รับ | ส่วนประกอบทางความร้อน โบโลมิเตอร์ โฟโตเซลล์ โฟโตรีซิสเตอร์ ฟิล์มถ่ายภาพ |
ประวัติความเป็นมาของการค้นพบ | รูเบนส์และนิโคลส์ (2439) |
แอปพลิเคชัน | ในด้านนิติวิทยาศาสตร์ การถ่ายภาพวัตถุบนโลกในหมอกและความมืด กล้องส่องทางไกลและสถานที่ท่องเที่ยวสำหรับการถ่ายภาพในความมืด การอุ่นเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิต (ในทางการแพทย์) การอบแห้งไม้และตัวรถที่ทาสีแล้ว ระบบเตือนภัยสำหรับการปกป้องสถานที่ กล้องโทรทรรศน์อินฟราเรด |
4. รังสีที่มองเห็นได้
5. รังสีอัลตราไวโอเลต
รังสีอัลตราไวโอเลต | |
ความยาวคลื่น (ม.) | 3.8 10 -7 - 3 ·10 -9 |
ความถี่(เฮิร์ตซ์) | 8 ·10 14 - 10 17 |
พลังงาน(EV) | 3.3 – 247.5 อีวี |
แหล่งที่มา | ประกอบด้วยแสงแดด โคมไฟปล่อยก๊าซด้วยหลอดควอทซ์ เปล่งประกายจากทุกคน ของแข็งซึ่งมีอุณหภูมิมากกว่า 1,000°C ส่องสว่าง (ยกเว้นปรอท) |
ผู้รับ | ตาแมว, ตัวคูณภาพ สารเรืองแสง |
ประวัติความเป็นมาของการค้นพบ | โยฮันน์ ริตเตอร์, คนธรรมดา |
แอปพลิเคชัน | อิเล็กทรอนิกส์อุตสาหกรรมและระบบอัตโนมัติ หลอดฟลูออเรสเซนต์, การผลิตสิ่งทอ การฆ่าเชื้อในอากาศ |
6. รังสีเอกซ์
รังสีเอกซ์ | |
ความยาวคลื่น (ม.) | 10 -9 - 3 10 -12 |
ความถี่(เฮิร์ตซ์) | 3 ·10 17 - 3 ·10 20 |
พลังงาน(EV) | 247.5 – 1.24 105 อีวี |
แหล่งที่มา | หลอดเอ็กซ์เรย์อิเล็กตรอน (แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วบวก - สูงถึง 100 kV, ความดันในกระบอกสูบ - 10 -3 - 10 -5 n/m 2, แคโทด - ไส้หลอดร้อน วัสดุขั้วบวก W, Mo, Cu, Bi, Co, ทล ฯลฯ Η = 1-3%, การแผ่รังสี – ควอนตัมพลังงานสูง) แสงอาทิตย์โคโรนา |
ผู้รับ | ฟิล์ม, แสงแวววาวของคริสตัลบางชนิด |
ประวัติความเป็นมาของการค้นพบ | วี. เรินต์เกน, มิลลิเกน |
แอปพลิเคชัน | การวินิจฉัยและการรักษาโรค (ในทางการแพทย์) การตรวจหาข้อบกพร่อง (การควบคุมโครงสร้างภายใน รอยเชื่อม) |
7- รังสีแกมมา
บทสรุป
ขนาดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งหมดเป็นหลักฐานว่ารังสีทั้งหมดมีทั้งคุณสมบัติควอนตัมและคลื่น คุณสมบัติควอนตัมและคลื่นในกรณีนี้ไม่ได้แยกออก แต่เสริมซึ่งกันและกัน คุณสมบัติของคลื่นจะปรากฏชัดเจนมากขึ้นที่ความถี่ต่ำ และชัดเจนน้อยลงที่ความถี่สูง ในทางกลับกัน คุณสมบัติควอนตัมจะปรากฏชัดเจนมากขึ้นที่ความถี่สูงและชัดเจนน้อยลงที่ความถี่ต่ำ ยิ่งความยาวคลื่นสั้นลง คุณสมบัติควอนตัมก็จะยิ่งสว่างมากขึ้นเท่านั้น และจะยิ่งมากขึ้นด้วย ความยาวอีกต่อไปคลื่นก็จะยิ่งแสดงคุณสมบัติของคลื่นได้ชัดเจนยิ่งขึ้น ทั้งหมดนี้ทำหน้าที่เป็นการยืนยันกฎแห่งวิภาษวิธี (การเปลี่ยนแปลงของการเปลี่ยนแปลงเชิงปริมาณเป็นเชิงคุณภาพ)
วรรณกรรม:
- "ฟิสิกส์-11" Myakishev
- แผ่นดิสก์ “บทเรียนฟิสิกส์จากไซริลและเมโทเดียส เกรด 11 "())) "ไซริลและเมโทเดียส, 2549)
- แผ่นดิสก์ “ฟิสิกส์. ห้องสมุดสื่อโสตทัศนูปกรณ์ เกรด 7-11"((1C: "Bustard" และ "Formosa" 2004)
- แหล่งข้อมูลทางอินเทอร์เน็ต
“คลื่นในมหาสมุทร” – ผลกระทบร้ายแรงจากสึนามิ ความเคลื่อนไหว เปลือกโลก- การเรียนรู้เนื้อหาใหม่ ค้นหาวัตถุบน แผนที่รูปร่าง- สึนามิ ความยาวในมหาสมุทรสูงถึง 200 กม. และความสูงคือ 1 ม. ความสูงของสึนามินอกชายฝั่งสูงถึง 40 ม. วีเบย์. คลื่นลม. น้ำขึ้นและไหล ลม. การรวมเนื้อหาที่ศึกษา ความเร็วเฉลี่ยของสึนามิอยู่ที่ 700 – 800 กม./ชม.
"คลื่น" - "คลื่นในมหาสมุทร" พวกมันแพร่กระจายด้วยความเร็ว 700-800 กม./ชม. ทายสิว่าวัตถุนอกโลกใดที่ทำให้กระแสน้ำขึ้นและลง? กระแสน้ำที่สูงที่สุดในประเทศของเราอยู่ที่อ่าว Penzhinskaya ในทะเลโอค็อตสค์ น้ำขึ้นและไหล คลื่นที่นุ่มนวลทอดยาวโดยไม่มียอดฟอง เกิดขึ้นในสภาพอากาศที่สงบ คลื่นลม.
"คลื่นไหวสะเทือน" - การทำลายล้างอย่างสมบูรณ์ เกือบทุกคนรู้สึกได้ ผู้นอนหลับหลายคนตื่นขึ้นมา การกระจายตัวทางภูมิศาสตร์ของแผ่นดินไหว การลงทะเบียนแผ่นดินไหว บนพื้นผิวของลุ่มน้ำจะเกิดแอ่งทรุดตัวและเต็มไปด้วยน้ำ ระดับน้ำในบ่อมีการเปลี่ยนแปลง บน พื้นผิวโลกมองเห็นคลื่นได้ ยังไม่มีคำอธิบายที่เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไปสำหรับปรากฏการณ์ดังกล่าว
“คลื่นในตัวกลาง” - เช่นเดียวกับตัวกลางที่เป็นก๊าซ กระบวนการแพร่กระจายของการสั่นสะเทือนในตัวกลางเรียกว่าคลื่น ดังนั้นตัวกลางจึงต้องมีคุณสมบัติเฉื่อยและยืดหยุ่น คลื่นบนพื้นผิวของของเหลวมีทั้งองค์ประกอบตามขวางและตามยาว ดังนั้น คลื่นตามขวางจึงไม่สามารถดำรงอยู่ในตัวกลางที่เป็นของเหลวหรือก๊าซได้
“คลื่นเสียง” - กระบวนการแพร่กระจายของคลื่นเสียง Timbre เป็นลักษณะเฉพาะของการรับรู้ โดยทั่วไปสะท้อนถึงลักษณะของเสียง ลักษณะเสียง โทน. เปียโน. ปริมาณ. ความดัง - ระดับพลังงานในเสียง - วัดเป็นเดซิเบล คลื่นเสียง. ตามกฎแล้ว โทนสีเพิ่มเติม (โอเวอร์โทน) จะถูกซ้อนทับบนโทนเสียงหลัก
“คลื่นกล เกรด 9” - 3. โดยธรรมชาติ คลื่นได้แก่ ก. คลื่นกลหรือแม่เหล็กไฟฟ้า คลื่นเครื่องบิน. อธิบายสถานการณ์: มีคำไม่เพียงพอที่จะอธิบายทุกอย่าง, เมืองทั้งเมืองบิดเบี้ยว. อากาศสงบเราก็หาไม่เจอ พอลมพัด เราก็วิ่งบนน้ำ ธรรมชาติ. อะไร "เคลื่อนไหว" ในคลื่น? พารามิเตอร์คลื่น ข. แบนหรือทรงกลม แหล่งกำเนิดจะแกว่งไปตามแกน OY ซึ่งตั้งฉากกับ OX
การสั่นสะเทือนความถี่ต่ำ
ความยาวคลื่น (ม.)
10 13 - 10 5
ความถี่ (เฮิร์ตซ์)
3 · 10 -3 - 3 · 10 5
แหล่งที่มา
เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ Rheostat, ไดนาโม,
เครื่องสั่นเฮิรตซ์,
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าในเครือข่ายไฟฟ้า (50 Hz)
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าความถี่สูง (อุตสาหกรรม) (200 Hz)
เครือข่ายโทรศัพท์ (5000Hz)
เครื่องกำเนิดเสียง (ไมโครโฟน, ลำโพง)
ผู้รับ
อุปกรณ์ไฟฟ้าและมอเตอร์
ประวัติความเป็นมาของการค้นพบ
โอลิเวอร์ ลอดจ์ (1893), นิโคลา เทสลา (1983)
แอปพลิเคชัน
โรงภาพยนตร์ วิทยุกระจายเสียง (ไมโครโฟน ลำโพง)
คลื่นวิทยุ
ความยาวคลื่น (ม.)
10 5 - 10 -3
ความถี่(เฮิร์ตซ์)
3 · 10 5 - 3 · 10 11
แหล่งที่มา
วงจรออสซิลเลเตอร์
เครื่องสั่นด้วยกล้องจุลทรรศน์
ดวงดาว กาแล็กซี เมตากาแล็กซี
ผู้รับ
เกิดประกายไฟในช่องว่างของเครื่องสั่นแบบรับ (Hertz เครื่องสั่น)
การเรืองแสงของท่อระบายก๊าซ, การเชื่อมโยงกัน
ประวัติความเป็นมาของการค้นพบ
B. Feddersen (1862), G. Hertz (1887), A.S. โปปอฟ, A.N. เลเบเดฟ
แอปพลิเคชัน
ยาวเป็นพิเศษ- วิทยุนำทาง การสื่อสารด้วยวิทยุโทรเลข การส่งรายงานสภาพอากาศ
ยาว– การสื่อสารด้วยวิทยุโทรเลขและวิทยุโทรศัพท์ วิทยุกระจายเสียง วิทยุนำทาง
เฉลี่ย- การสื่อสารด้วยวิทยุโทรเลขและวิทยุโทรศัพท์ วิทยุกระจายเสียง วิทยุนำทาง
สั้น- วิทยุสื่อสารสมัครเล่น
วีเอชเอฟ- การสื่อสารวิทยุอวกาศ
ยูเอชเอฟ- โทรทัศน์ เรดาร์ การสื่อสารแบบถ่ายทอดด้วยวิทยุ การสื่อสารทางโทรศัพท์เคลื่อนที่
เอสเอ็มวี-เรดาร์ การสื่อสารแบบถ่ายทอดด้วยวิทยุ การนำทางบนท้องฟ้า โทรทัศน์ผ่านดาวเทียม
เอ็มเอ็มวี- เรดาร์
รังสีอินฟราเรด
ความยาวคลื่น (ม.)
2 · 10 -3 - 7,6∙10 -7
ความถี่ (เฮิร์ตซ์)
3∙10 11 - 3,85∙10 14
แหล่งที่มา
ตัวทำความร้อนใด ๆ : เทียน, เตา, หม้อน้ำ, หลอดไส้ไฟฟ้า
บุคคลปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาว 9 · 10 -6 ม
ผู้รับ
ส่วนประกอบทางความร้อน โบโลมิเตอร์ โฟโตเซลล์ โฟโตรีซิสเตอร์ ฟิล์มถ่ายภาพ
ประวัติความเป็นมาของการค้นพบ
ดับเบิลยู. เฮอร์เชล (1800), จี. รูเบนส์ และอี. นิโคลส์ (1896),
แอปพลิเคชัน
ในด้านนิติวิทยาศาสตร์ การถ่ายภาพวัตถุบนโลกในหมอกและความมืด กล้องส่องทางไกลและสถานที่ท่องเที่ยวสำหรับการถ่ายภาพในความมืด การอุ่นเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิต (ในทางการแพทย์) การอบแห้งไม้และตัวรถที่ทาสีแล้ว ระบบเตือนภัยสำหรับการปกป้องสถานที่ กล้องโทรทรรศน์อินฟราเรด
รังสีที่มองเห็นได้
ความยาวคลื่น (ม.)
6,7∙10 -7 - 3,8 ∙10 -7
ความถี่(เฮิร์ตซ์)
4∙10 14 - 8 ∙10 14
แหล่งที่มา
พระอาทิตย์ ตะเกียง ไฟ
ผู้รับ
ตา แผ่นถ่ายภาพ โฟโตเซลล์ เทอร์โมคัปเปิล
ประวัติความเป็นมาของการค้นพบ
เอ็ม. เมลโลนี
แอปพลิเคชัน
วิสัยทัศน์
ชีวิตทางชีวภาพ
รังสีอัลตราไวโอเลต
ความยาวคลื่น (ม.)
3,8 ∙10 -7 - 3∙10 -9
ความถี่(เฮิร์ตซ์)
8 ∙ 10 14 - 3 · 10 16
แหล่งที่มา
ประกอบด้วยแสงแดด
หลอดปล่อยก๊าซพร้อมหลอดควอทซ์
ปล่อยออกมาจากของแข็งทุกชนิดที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 1,000 ° C ส่องสว่าง (ยกเว้นปรอท)
ผู้รับ
ตาแมว,
ตัวคูณภาพ
สารเรืองแสง
ประวัติความเป็นมาของการค้นพบ
โยฮันน์ ริตเตอร์, คนธรรมดา
แอปพลิเคชัน
อิเล็กทรอนิกส์อุตสาหกรรมและระบบอัตโนมัติ
หลอดฟลูออเรสเซนต์,
การผลิตสิ่งทอ
การฆ่าเชื้อในอากาศ
ยา, วิทยาความงาม
รังสีเอกซ์
ความยาวคลื่น (ม.)
10 -12 - 10 -8
ความถี่(เฮิร์ตซ์)
3∙10 16 - 3 · 10 20
แหล่งที่มา
หลอดเอ็กซ์เรย์อิเล็กตรอน (แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วบวก - สูงถึง 100 kV, แคโทด - ไส้หลอด, การแผ่รังสี - ควอนต้าพลังงานสูง)
แสงอาทิตย์โคโรนา
ผู้รับ
ฟิล์ม,
แสงแวววาวของคริสตัลบางชนิด
ประวัติความเป็นมาของการค้นพบ
วี. เรินต์เกน, อาร์. มิลลิเกน
แอปพลิเคชัน
การวินิจฉัยและการรักษาโรค (ในทางการแพทย์) การตรวจหาข้อบกพร่อง (การควบคุมโครงสร้างภายใน รอยเชื่อม)
รังสีแกมมา
ความยาวคลื่น (ม.)
3,8 · 10 -7 - 3∙10 -9
ความถี่(เฮิร์ตซ์)
8∙10 14 - 10 17
พลังงาน(EV)
9,03 10 3 – 1, 24 10 16 อีฟ
แหล่งที่มา
นิวเคลียสของอะตอมกัมมันตภาพรังสี ปฏิกิริยานิวเคลียร์ กระบวนการเปลี่ยนสสารเป็นรังสี
ผู้รับ
เคาน์เตอร์
ประวัติความเป็นมาของการค้นพบ
พอล วิลลาร์ด (1900)
แอปพลิเคชัน
การตรวจจับข้อบกพร่อง
การควบคุมกระบวนการ
การวิจัยกระบวนการนิวเคลียร์
การบำบัดและการวินิจฉัยทางการแพทย์
คุณสมบัติทั่วไปของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า
ธรรมชาติทางกายภาพ
รังสีทั้งหมดก็เหมือนกัน
รังสีทั้งหมดแพร่กระจาย
ในสุญญากาศด้วยความเร็วเท่ากัน
เท่ากับความเร็วแสง
ตรวจพบรังสีทั้งหมด
คุณสมบัติคลื่นทั่วไป
โพลาไรซ์
การสะท้อนกลับ
การหักเหของแสง
การเลี้ยวเบน
การรบกวน
บทสรุป:
ขนาดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งหมดเป็นหลักฐานว่ารังสีทั้งหมดมีทั้งคุณสมบัติควอนตัมและคลื่น คุณสมบัติควอนตัมและคลื่นในกรณีนี้ไม่ได้แยกออก แต่เสริมซึ่งกันและกัน คุณสมบัติของคลื่นจะปรากฏชัดเจนมากขึ้นที่ความถี่ต่ำ และชัดเจนน้อยลงที่ความถี่สูง ในทางกลับกัน คุณสมบัติควอนตัมจะปรากฏชัดเจนมากขึ้นที่ความถี่สูงและชัดเจนน้อยลงที่ความถี่ต่ำ ยิ่งความยาวคลื่นสั้น คุณสมบัติควอนตัมก็จะยิ่งสว่างขึ้น และยิ่งความยาวคลื่นยาว คุณสมบัติของคลื่นก็จะยิ่งสว่างมากขึ้นเท่านั้น
“การสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้า” - พลังงานสนามแม่เหล็ก ตัวเลือกที่ 1 เวทีองค์กร ส่วนกลับของความจุเรเดียน (rad) เรเดียนต่อวินาที (rad/s) ตัวเลือกที่ 2 กรอกตาราง ขั้นตอนของการวางนัยทั่วไปและการจัดระบบของวัสดุ แผนการสอน ตัวเลือกที่ 1 1.ระบบใดในรูปนี้ไม่มีสัญญาณแกว่ง? 3. ใช้กราฟเพื่อกำหนด a) แอมพลิจูด b) คาบ c) ความถี่ของการแกว่ง a) A. 0.2m B.-0.4m C.0.4m b) A. 0.4s B. 0.2s C.0.6s c) A. 5Hz B.25Hz C. 1.6Hz.
“การสั่นสะเทือนทางกล” - ความยาวคลื่น (?) – ระยะห่างระหว่างอนุภาคใกล้เคียงที่สั่นในเฟสเดียวกัน กราฟการสั่นสะเทือนฮาร์มอนิก ตัวอย่างการสั่นสะเทือนทางกลอิสระ: ลูกตุ้มสปริง- คลื่นยืดหยุ่นเป็นการรบกวนทางกลที่แพร่กระจายในตัวกลางยืดหยุ่น ลูกตุ้มทางคณิตศาสตร์ การสั่น การสั่นสะเทือนแบบฮาร์มอนิก
“ การสั่นสะเทือนทางกลระดับ 11” - มีคลื่น: 2. ตามยาว - ซึ่งการสั่นสะเทือนเกิดขึ้นตามทิศทางการแพร่กระจายของคลื่น ปริมาณคลื่น: การแสดงภาพของคลื่นเสียง ในสุญญากาศ คลื่นกลไม่สามารถเกิดขึ้นได้ 1. การมีอยู่ของตัวกลางที่ยืดหยุ่น 2. การมีอยู่ของแหล่งกำเนิดการสั่นสะเทือน - การเสียรูปของตัวกลาง
“การแกว่งเล็กน้อย” - กระบวนการคลื่น การสั่นสะเทือนของเสียง ในระหว่างกระบวนการสั่น การเปลี่ยนแปลงจะเกิดขึ้น พลังงานจลน์สู่ศักยภาพและกลับมา ลูกตุ้มทางคณิตศาสตร์ ลูกตุ้มสปริง ตำแหน่งของระบบถูกกำหนดโดยมุมโก่ง ความผันผวนเล็กน้อย ปรากฏการณ์เสียงสะท้อน การสั่นสะเทือนแบบฮาร์มอนิก กลศาสตร์. สมการการเคลื่อนที่: m?l2???=-m?g?l?? หรือ??+(g/l)??=0 ความถี่และระยะเวลาการสั่น:
“ระบบออสซิลลาทอรี” - แรงภายนอกคือแรงที่กระทำต่อร่างกายของระบบจากวัตถุที่ไม่รวมอยู่ในนั้น การแกว่งคือการเคลื่อนไหวที่เกิดขึ้นซ้ำๆ ในช่วงเวลาหนึ่ง แรงเสียดทานในระบบควรจะค่อนข้างต่ำ เงื่อนไขในการเกิดการสั่นสะเทือนอย่างอิสระ การสั่นสะเทือนแบบบังคับเรียกว่าการสั่นสะเทือนของร่างกายภายใต้อิทธิพลของแรงภายนอกที่เปลี่ยนแปลงเป็นระยะ
“การแกว่งของฮาร์มอนิก” - รูปที่ 3 Ox – เส้นตรงอ้างอิง 2.1 วิธีการแสดงการสั่นสะเทือนฮาร์มอนิก การสั่นดังกล่าวเรียกว่าโพลาไรซ์เชิงเส้น มอดูเลต 2. ผลต่างเฟสเท่ากับเลขคี่?นั่นคือ 3. ผลต่างของเฟสเริ่มต้นคือ?/2. 1. ระยะเริ่มต้นของการสั่นจะเหมือนกัน ระยะเริ่มต้นถูกกำหนดจากความสัมพันธ์