Que dit le monde à Souvorov Sergueï Georgievich
Échelle de rayonnement électromagnétique
Ainsi, l'échelle des rayonnements découverts par l'homme dans la nature s'est avérée très large. Si nous passons des vagues les plus longues aux plus courtes, nous verrons l'image suivante (Fig. 27). Les ondes radio viennent en premier, ce sont les plus longues. Ceux-ci incluent également les radiations découvertes par Lebedev et Glagoleva-Arkadyeva ; Ce sont des ondes radio ultracourtes. Viennent ensuite successivement le rayonnement infrarouge, la lumière visible, le rayonnement ultraviolet, les rayons X et enfin le rayonnement gamma.
Les frontières entre les différents rayonnements sont très arbitraires : les rayonnements se succèdent continuellement et se chevauchent même partiellement.
En regardant l’échelle des ondes électromagnétiques, le lecteur peut conclure que les rayonnements que nous voyons constituent une très petite partie du spectre total des rayonnements que nous connaissons.
Pour détecter et étudier les rayonnements invisibles, le physicien a dû s'armer d'instruments supplémentaires. Les radiations invisibles peuvent être détectées par leurs effets. Par exemple, les émissions radio agissent sur les antennes, y créant des vibrations électriques : le rayonnement infrarouge a le plus fort effet sur les appareils thermiques (thermomètres), et tous les autres rayonnements ont le plus fort effet sur les plaques photographiques, provoquant des modifications chimiques dans celles-ci. Antennes, instruments thermiques, plaques photographiques sont les nouveaux « yeux » des physiciens pour différentes parties de l’échelle des ondes électromagnétiques.
Riz. 27. Échelle de rayonnement. La zone ombrée de la grille représente la partie du spectre visible à l’œil humain.
La découverte de divers rayonnements électromagnétiques constitue l’une des pages les plus brillantes de l’histoire de la physique.
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L'échelle du rayonnement électromagnétique comprend classiquement sept gammes :
1. Vibrations basse fréquence
2. Ondes radio
3. Rayonnement infrarouge
4. Rayonnement visible
6. Rayons X
7. Rayonnement gamma
Il n'y a pas de différence fondamentale entre les rayonnements individuels. Ce sont toutes des ondes électromagnétiques générées par des particules chargées. Les ondes électromagnétiques sont finalement détectées par leur effet sur les particules chargées. Dans le vide, un rayonnement de n’importe quelle longueur d’onde se propage à une vitesse de 300 000 km/s. Les limites entre les différentes régions de l’échelle de rayonnement sont très arbitraires.
Les rayonnements de différentes longueurs d'onde diffèrent les uns des autres par la méthode de leur production (rayonnement d'antenne, rayonnement thermique, rayonnement lors de la décélération d'électrons rapides, etc.) et les méthodes d'enregistrement.
Tous les types de rayonnement électromagnétique répertoriés sont également générés objets spatiaux et sont explorés avec succès à l'aide de fusées, de satellites artificiels de la Terre et vaisseaux spatiaux. Cela s'applique principalement aux rayons X et aux rayons G, qui sont fortement absorbés par l'atmosphère.
À mesure que la longueur d’onde diminue, les différences quantitatives de longueur d’onde entraînent des différences qualitatives significatives.
Les rayonnements de différentes longueurs d'onde diffèrent considérablement les uns des autres par leur absorption par la matière. Les rayonnements à ondes courtes (rayons X et surtout rayons G) sont faiblement absorbés. Les substances opaques aux ondes optiques sont transparentes à ces rayonnements. Le coefficient de réflexion des ondes électromagnétiques dépend également de la longueur d'onde. Mais la principale différence entre le rayonnement à ondes longues et le rayonnement à ondes courtes réside dans le fait que le rayonnement à ondes courtes présente des propriétés de particules.
Rayonnement X
Rayonnement X- des ondes électromagnétiques d'une longueur d'onde de 8*10-6 cm à 10-10 cm.
Il existe deux types de rayonnements X : le rayonnement de bremsstrahlung et le rayonnement caractéristique.
Frein se produit lorsque des électrons rapides sont ralentis par un obstacle, en particulier des électrons métalliques.
Le rayonnement électronique a un spectre continu, qui diffère des spectres d'émission continus produits par des solides ou des liquides.
Caractéristiques rayonnement X a un spectre de raies. Rayonnement caractéristique se produit du fait qu'un électron rapide externe, décélérant dans une substance, retire un électron situé sur l'une des coques internes d'un atome de la substance. Lorsqu'un électron plus éloigné se déplace vers l'endroit libéré, un photon à rayons X apparaît.
Appareil pour produire des rayons X - tube à rayons X.
Illustration schématique tube à rayons X.
X - Rayons X, K - cathode, A - anode (parfois appelée anticathode), C - dissipateur thermique, Euh- tension de chauffage de la cathode, Tu es un- tension d'accélération, W in - entrée de refroidissement par eau, W out - sortie de refroidissement par eau.
La cathode 1 est une hélice en tungstène qui émet des électrons par émission thermoionique. Le cylindre 3 concentre le flux d'électrons, qui entrent ensuite en collision avec l'électrode métallique (anode) 2. Dans ce cas, des rayons X apparaissent. La tension entre anode et cathode atteint plusieurs dizaines de kilovolts. Un vide profond est créé dans le tube ; la pression du gaz ne dépasse pas 10_о mm Hg. Art.
Les électrons émis par la cathode chaude sont accélérés (aucun rayon X n'est émis, car l'accélération est trop faible) et frappent l'anode, où ils sont fortement ralentis (des rayons X sont émis : ce qu'on appelle le bremsstrahlung)
En même temps, ils expulsent les électrons du système interne. coques électroniques atomes du métal à partir duquel l’anode est fabriquée. Lieux vides les coquilles sont occupées par d’autres électrons de l’atome. Dans ce cas, le rayonnement X est émis avec une certaine énergie caractéristique du matériau de l'anode (rayonnement caractéristique )
Les rayons X se caractérisent par une longueur d’onde courte et une « dureté » élevée.
Propriétés:
haute capacité de pénétration;
effet sur plaques photographiques;
la capacité de provoquer une ionisation dans les substances traversées par ces rayons.
Application:
Diagnostic aux rayons X. Grâce aux rayons X, vous pouvez « éclairer » corps humain, grâce à quoi il est possible d'obtenir une image des os et, dans les appareils modernes, des organes internes
Thérapie aux rayons X
La détection de défauts dans les produits (rails, soudures, etc.) par rayonnement X est appelée détection de défauts par rayons X.
En science des matériaux, en cristallographie, en chimie et en biochimie, les rayons X sont utilisés pour élucider la structure des substances au niveau atomique à l'aide de la diffusion par diffraction des rayons X (diffraction des rayons X). Un exemple célèbre est de déterminer la structure de l’ADN.
Dans les aéroports, les introscopes de télévision à rayons X sont activement utilisés, permettant de visualiser le contenu des bagage à main et les bagages dans le but de détecter visuellement les objets dangereux sur l'écran du moniteur.
Les longueurs d’ondes électromagnétiques pouvant être enregistrées par les instruments se situent dans une gamme très large. Toutes ces vagues ont propriétés générales: absorption, réflexion, interférence, diffraction, dispersion. Ces propriétés peuvent cependant se manifester de différentes manières. Les sources et les récepteurs d'ondes sont différents.
Ondes radio
ν =10 5 - 10 11 Hz, λ =10 -3 -10 3 m.
Obtenu à l'aide de circuits oscillatoires et de vibrateurs macroscopiques. Propriétés. Les ondes radio de différentes fréquences et longueurs d’onde sont absorbées et réfléchies différemment par les médias. Application Communications radio, télévision, radar. Dans la nature, les ondes radio sont émises par diverses sources extraterrestres (noyaux galactiques, quasars).
Rayonnement infrarouge (thermique)
ν =3-10 11-4 . 10 14 Hz, λ =8. 10-7-2. 10-3 m.
Émis par les atomes et les molécules de matière.
Le rayonnement infrarouge est émis par tous les corps à n'importe quelle température.
Une personne émet des ondes électromagnétiques λ≈9. 10-6 m.
Propriétés
- Traverse certains corps opaques, ainsi que la pluie, la brume et la neige.
- Produit action chimique sur plaques photographiques.
- Lorsqu'il est absorbé par une substance, il la réchauffe.
- Provoque un effet photoélectrique interne dans le germanium.
- Invisible.
Enregistré par des méthodes thermiques, photoélectriques et photographiques.
Application. Obtenez des images d'objets dans l'obscurité, d'appareils de vision nocturne (jumelles de nuit) et de brouillard. Utilisé en médecine légale, en physiothérapie et dans l'industrie pour sécher les produits peints, les murs de construction, le bois et les fruits.
La partie du rayonnement électromagnétique perçue par l'œil (du rouge au violet) :
Propriétés.DANS affecte l’œil.
(moins que la lumière violette)
Sources : lampes à décharge avec tubes de quartz (lampes à quartz).
Émis par tous les solides avec T>1000°C, ainsi que par les vapeurs lumineuses de mercure.
Propriétés. Haute activité chimique (décomposition du chlorure d'argent, lueur des cristaux de sulfure de zinc), invisible, haute capacité de pénétration, tue les micro-organismes, à petites doses a un effet bénéfique sur le corps humain (bronzage), mais à fortes doses a un effet biologique négatif : modifications du développement cellulaire et du métabolisme des substances, effets sur les yeux.
Rayons X
Émis lors de fortes accélérations d'électrons, par exemple leur décélération dans les métaux. Obtenu à l'aide d'un tube à rayons X : les électrons dans un tube à vide (p = 10 -3 -10 -5 Pa) sont accélérés par un champ électrique à haute tension, atteignant l'anode, et sont fortement ralentis lors de l'impact. Lors du freinage, les électrons se déplacent avec accélération et émettent des ondes électromagnétiques de courte longueur (de 100 à 0,01 nm). Propriétés Interférence, diffraction des rayons X par réseau cristallin, pouvoir pénétrant élevé. L'irradiation à fortes doses provoque le mal des rayons. Application. En médecine (diagnostic des maladies des organes internes), en industrie (contrôle de la structure interne de divers produits, soudures).
rayonnement γ
Sources: noyau atomique ( réactions nucléaires). Propriétés. Il possède un énorme pouvoir pénétrant et un fort effet biologique. Application. En médecine, fabrication ( γ - détection de défauts). Application. En médecine, dans l'industrie.
Une propriété commune des ondes électromagnétiques est également que tout rayonnement possède à la fois des propriétés quantiques et ondulatoires. Quantique et propriétés des vagues dans ce cas, ils ne s’excluent pas, mais se complètent. Les propriétés des ondes apparaissent plus clairement aux basses fréquences et moins clairement aux hautes fréquences. Et inversement, propriétés quantiques apparaissent plus clairement aux hautes fréquences et moins clairement aux basses fréquences. Plus la longueur d’onde est courte, plus les propriétés quantiques apparaissent brillantes, et plus la longueur d’onde est longue, plus les propriétés ondulatoires apparaissent brillantes.
ÉCHELLE DES RAYONNEMENTS ÉLECTROMAGNÉTIQUES
On sait que la longueur des ondes électromagnétiques peut être très différente : de valeurs de l'ordre de 103 m (ondes radio) à 10-8 cm (rayons X). La lumière ne constitue qu’une infime partie du large spectre des ondes électromagnétiques. Néanmoins, c’est lors de l’étude de cette petite partie du spectre que d’autres rayonnements aux propriétés inhabituelles ont été découverts.
Il n'y a pas de différence fondamentale entre les rayonnements individuels. Ce sont toutes des ondes électromagnétiques générées par des particules chargées en mouvement accéléré. Les ondes électromagnétiques sont finalement détectées par leur effet sur les particules chargées. Dans le vide, un rayonnement de n’importe quelle longueur d’onde se propage à une vitesse de 300 000 km/s. Les limites entre les différentes régions de l’échelle de rayonnement sont très arbitraires.
Les rayonnements de différentes longueurs d'onde diffèrent les uns des autres par la méthode de leur production (rayonnement d'antenne, rayonnement thermique, rayonnement lors de la décélération d'électrons rapides, etc.) et les méthodes d'enregistrement.
Tous les types de rayonnement électromagnétique répertoriés sont également générés par des objets spatiaux et sont étudiés avec succès à l'aide de fusées, de satellites artificiels terrestres et d'engins spatiaux. Cela s'applique principalement aux rayons X et aux rayons gamma, qui sont fortement absorbés par l'atmosphère.
À mesure que la longueur d'onde diminue les différences quantitatives de longueurs d'onde conduisent à des différences qualitatives significatives.
Les rayonnements de différentes longueurs d'onde diffèrent considérablement les uns des autres par leur absorption par la matière. Les rayonnements à ondes courtes (rayons X et surtout rayons G) sont faiblement absorbés. Les substances opaques aux ondes optiques sont transparentes à ces rayonnements. Le coefficient de réflexion des ondes électromagnétiques dépend également de la longueur d'onde. Mais la principale différence entre les rayonnements à ondes longues et à ondes courtes est que le rayonnement à ondes courtes révèle les propriétés des particules.
Ondes radio
n= 105-1011 Hz, l»10-3-103 m.
Obtenu à l'aide de circuits oscillatoires et de vibrateurs macroscopiques.
Propriétés : Les ondes radio de différentes fréquences et de différentes longueurs d'onde sont absorbées et réfléchies différemment par les médias et présentent des propriétés de diffraction et d'interférence.
Application : Radiocommunications, télévision, radar.
Rayonnement infrarouge (thermique)
n=3*1011-4*1014 Hz, l=8*10-7-2*10-3 m.
Émis par les atomes et les molécules de matière. Le rayonnement infrarouge est émis par tous les corps à n'importe quelle température. Une personne émet des ondes électromagnétiques l»9*10-6 m.
Propriétés:
1. Traverse certains corps opaques, ainsi que la pluie, la brume et la neige.
2. Produit un effet chimique sur les plaques photographiques.
3. Absorbé par une substance, il la réchauffe.
4. Provoque un effet photoélectrique interne dans le germanium.
5. Invisibles.
6. Capable de phénomènes d'interférence et de diffraction.
Enregistré par des méthodes thermiques, photoélectriques et photographiques.
Application : Obtenez des images d'objets dans l'obscurité, d'appareils de vision nocturne (jumelles de nuit) et de brouillard. Utilisé en médecine légale, en physiothérapie et dans l'industrie pour sécher les produits peints, les murs de construction, le bois et les fruits.
Rayonnement visible
La partie du rayonnement électromagnétique perçue par l'œil (du rouge au violet) :
n=4*1014-8*1014 Hz, l=8*10-7-4*10-7 m.
Propriétés : Réfléchit, réfracte, affecte l'œil, est capable de phénomènes de dispersion, d'interférence, de diffraction.
Rayonnement ultraviolet
n=8*1014-3*1015 Hz, l=10-8-4*10-7 m (moins que la lumière violette).
Sources : lampes à décharge avec tubes de quartz (lampes à quartz).
Émis par tous les solides avec t>1000°C, ainsi que par les vapeurs lumineuses de mercure.
Propriétés : Haute activité chimique (décomposition du chlorure d'argent, éclat des cristaux de sulfure de zinc), invisible, haute capacité de pénétration, tue les micro-organismes, petites doses a un effet bénéfique sur le corps humain (bronzage), mais à forte dose il a un effet biologique négatif : modifications du développement cellulaire et du métabolisme, effets sur les yeux.
Application : En médecine, dans l’industrie.
Rayons X
Émis lors de fortes accélérations d'électrons, par exemple leur décélération dans les métaux. Obtenu à l'aide d'un tube à rayons X : les électrons dans un tube à vide (p = 10-3-10-5 Pa) sont accélérés par un champ électrique à haute tension, atteignant l'anode, et sont fortement ralentis lors de l'impact. Lors du freinage, les électrons se déplacent avec accélération et émettent des ondes électromagnétiques de courte longueur (de 100 à 0,01 nm).
Propriétés : Interférence, diffraction des rayons X sur réseau cristallin, haut pouvoir pénétrant. L'irradiation à fortes doses provoque le mal des rayons.
Application : En médecine (diagnostic des maladies des organes internes), dans l'industrie (contrôle de la structure interne de divers produits, soudures).
g -Radiation
n=3*1020 Hz et plus, l=3,3*10-11 m.
Sources : noyau atomique (réactions nucléaires).
Propriétés : Possède un énorme pouvoir pénétrant et un fort effet biologique.
Application : En médecine, fabrication (détection de défauts g).
Conclusion
L’ensemble des ondes électromagnétiques prouve que tout rayonnement possède à la fois des propriétés quantiques et ondulatoires. Dans ce cas, les propriétés quantiques et ondulatoires ne s'excluent pas, mais se complètent. Les propriétés des ondes apparaissent plus clairement aux basses fréquences et moins clairement aux hautes fréquences. À l’inverse, les propriétés quantiques apparaissent plus clairement aux hautes fréquences et moins clairement aux basses fréquences. Plus la longueur d’onde est courte, plus les propriétés quantiques apparaissent brillantes, et plus la longueur d’onde est longue, plus les propriétés ondulatoires apparaissent brillantes. Tout cela sert de confirmation de la loi de la dialectique (transition changements quantitatifs en qualité).
Diapositive 2
Échelle de rayonnement électromagnétique.
L'échelle des ondes électromagnétiques s'étend des ondes radio longues aux rayons gamma. Les ondes électromagnétiques de différentes longueurs sont classiquement divisées en gammes selon diverses caractéristiques (mode de production, mode d'enregistrement, nature de l'interaction avec la matière).
Diapositive 3
Diapositive 4
Rayonnement électromagnétique
1. Rayonnement gamma 2. Plage infrarouge 3. Rayons X 4. Rayonnement radio et micro-ondes 5. Plage visible 6. Ultraviolet
Diapositive 5
Rayonnement gamma
Application
Diapositive 6
Rayonnement gamma L'une des premières places dans le domaine de la découverte des rayons gamma appartient à l'Anglais Ernest Rutherford. L'objectif de Rutherford n'était pas simplement de découvrir de nouvelles substances émettrices. Il voulait découvrir quels étaient leurs rayons. Il a supposé à juste titre que des particules chargées pouvaient être rencontrées dans ces rayons. Et ils sont déviés dans un champ magnétique. En 1898, Rutherford commença des recherches sur le rayonnement de l'uranium, dont les résultats furent publiés en 1899 dans l'article « Radiation of Uranium and Electrical Conductivity Created by It ». Rutherford a fait passer un puissant faisceau de rayons de radium entre les pôles d'un puissant aimant. Et ses hypothèses étaient justifiées.
Diapositive 7
Le rayonnement a été enregistré par son effet sur une plaque photographique. Alors qu'il n'y avait pas de champ magnétique, une tache est apparue sur la plaque à cause des rayons de radium tombant dessus. Mais le faisceau traversait un champ magnétique. Maintenant, il semble s'être effondré. Un faisceau déviait vers la gauche, l'autre vers la droite. La déviation des rayons dans le champ magnétique indiquait clairement que le rayonnement contenait des particules chargées ; De cette déviation on pourrait juger du signe des particules. Rutherford a nommé les deux composantes du rayonnement des substances radioactives en se basant sur les deux premières lettres de l'alphabet grec. Rayons alpha () - partie du rayonnement qui est déviée comme elle le serait particules positives. Les particules négatives étaient désignées par la lettre bêta (). Et en 1900, Villar découvrit un autre composant du rayonnement de l'uranium, qui ne déviait pas dans le champ magnétique et possédait le plus grand pouvoir pénétrant ; on l'appelait les rayons gamma (). Il s’est avéré qu’il s’agissait de « particules » de rayonnement électromagnétique – ce qu’on appelle les quanta gamma. Rayonnement gamma, rayonnement électromagnétique à ondes courtes. À l'échelle des ondes électromagnétiques, il frise le rayonnement X dur, occupant toute la gamme de fréquences >3*1020 Hz, ce qui correspond aux longueurs d'onde
Diapositive 8
Le rayonnement gamma se produit pendant les désintégrations noyaux radioactifs, particules élémentaires, lors de l'annihilation de paires particule-antiparticule, ainsi que lors du passage de particules chargées rapidement à travers la matière. Le rayonnement gamma accompagnant la désintégration des noyaux radioactifs est émis lors des transitions d'un noyau à partir d'un noyau plus excité. état énergétique au moins excité ou au principal. L'émission d'un quantum gamma par un noyau n'entraîne aucun changement numéro atomique ou nombre de masse, contrairement à d'autres types de transformations radioactives. La largeur des raies de rayonnement gamma est généralement extrêmement petite (~10-2 eV). Étant donné que la distance entre les niveaux est plusieurs fois supérieure à la largeur des lignes, le spectre du rayonnement gamma est linéaire, c'est-à-dire se compose d'un certain nombre de lignes discrètes. L'étude des spectres de rayonnement gamma permet d'établir les énergies des états excités des noyaux.
Diapositive 9
La source du rayonnement gamma est un changement dans l'état énergétique du noyau atomique, ainsi que l'accélération de particules librement chargées. Des rayons gamma à haute énergie sont émis lors de la désintégration de certaines particules élémentaires. Ainsi, la désintégration d'un méson p° au repos produit un rayonnement gamma d'une énergie de ~70 MeV. Le rayonnement gamma provenant de la désintégration des particules élémentaires forme également un spectre de raies. Cependant, en proie à la décadence particules élémentaires se déplaçant souvent à des vitesses comparables à la vitesse de la lumière. En conséquence, un élargissement de la raie Doppler se produit et le spectre du rayonnement gamma devient flou sur une large plage d'énergie. Le rayonnement gamma, produit lorsque des particules chargées rapidement traversent la matière, est provoqué par leur décélération dans un champ coulombien. noyaux atomiques substances. Le rayonnement gamma de Bremsstrahlung, comme le rayonnement de rayons X de bremsstrahlung, se caractérise par un spectre continu, limite supérieure ce qui coïncide avec l'énergie d'une particule chargée, comme un électron. Dans l’espace interstellaire, le rayonnement gamma peut résulter de collisions de quanta de rayonnement électromagnétique à ondes longues plus douces, comme la lumière, avec des électrons accélérés par les champs magnétiques des objets spatiaux. Dans ce cas, l’électron rapide transfère son énergie au rayonnement électromagnétique et la lumière visible se transforme en rayonnement gamma plus dur. Un phénomène similaire peut se produire dans conditions terrestres quand les électrons entrent en collision haute énergie, obtenu dans des accélérateurs, avec des photons de lumière visible dans des faisceaux de lumière intenses créés par des lasers. L'électron transfère de l'énergie à un photon lumineux, qui se transforme en quantum gamma. Il est possible en pratique de transformer des photons de lumière individuels en rayons gamma de haute énergie.
Diapositive 10
Le rayonnement gamma a une capacité de pénétration élevée, c'est-à-dire qu'il peut pénétrer de grandes épaisseurs de matière sans atténuation notable. Il traverse une couche de béton d'un mètre d'épaisseur et une couche de plomb de plusieurs centimètres d'épaisseur.
Diapositive 11
Les principaux processus qui se produisent lors de l'interaction du rayonnement gamma avec la matière : absorption photoélectrique (effet photoélectrique), diffusion Compton (effet Compton) et formation de paires électron-positon. Lors de l'effet photoélectrique, un quantum gamma est absorbé par l'un des électrons de l'atome et l'énergie du quantum gamma est convertie, moins l'énergie de liaison de l'électron dans l'atome, en énergie cinétique de l'électron sortant de l'atome. l'atome. La probabilité d'un effet photoélectrique est directement proportionnelle à la puissance 5 du numéro atomique de l'élément et inversement proportionnelle à la puissance 3 de l'énergie du rayonnement gamma. Avec l'effet Compton, un quantum gamma est diffusé sur l'un des électrons faiblement liés dans l'atome. Contrairement à l'effet photoélectrique, avec l'effet Compton le quantum gamma ne disparaît pas, mais change seulement l'énergie (longueur d'onde) et la direction de propagation. En raison de l'effet Compton, un faisceau étroit de rayons gamma devient plus large et le rayonnement lui-même devient plus doux (longueur d'onde). L'intensité de la diffusion Compton est proportionnelle au nombre d'électrons dans 1 cm3 d'une substance, et donc la probabilité de ce processus est proportionnelle au numéro atomique de la substance. L'effet Compton devient perceptible dans les substances à faible numéro atomique et à des énergies de rayonnement gamma dépassant l'énergie de liaison des électrons dans les atomes. Si l'énergie d'un quantum gamma dépasse 1,02 MeV, la formation de paires électron-positon dans le champ électrique des noyaux. devient possible. La probabilité de formation de paires est proportionnelle au carré du numéro atomique et augmente avec hv. Par conséquent, à hv ~ 10, le processus principal dans toute substance est la formation de paires. Le processus inverse d’annihilation d’une paire électron-positon est une source de rayonnement gamma. Presque tout le rayonnement arrivant sur Terre depuis l'espace est absorbé par l'atmosphère terrestre. Cela permet d'exister vie organique sur Terre. -Un rayonnement se produit lors d'une explosion armes nucléaires en raison de désintégration radioactive noyaux.
Diapositive 12
Le rayonnement gamma est utilisé en technologie, par exemple, pour détecter les défauts des pièces métalliques - détection des défauts gamma. En chimie des rayonnements, le rayonnement gamma est utilisé pour initier transformations chimiques, par exemple les procédés de polymérisation. Le rayonnement gamma est utilisé dans industrie alimentaire pour la stérilisation des produits alimentaires. Les principales sources de rayonnement gamma sont les isotopes radioactifs naturels et artificiels, ainsi que les accélérateurs d'électrons. L’effet du rayonnement gamma sur le corps est similaire à celui d’autres types de rayonnements ionisants. Les rayonnements gamma peuvent causer des dommages au corps, voire la mort. La nature de l'influence du rayonnement gamma dépend de l'énergie des quanta γ et des caractéristiques spatiales de l'irradiation, par exemple externe ou interne. Les rayonnements gamma sont utilisés en médecine pour le traitement des tumeurs, pour la stérilisation des locaux, des équipements et médicaments. Le rayonnement gamma est également utilisé pour obtenir des mutations avec sélection ultérieure de formes économiquement utiles. C'est ainsi que sont sélectionnées des variétés de micro-organismes hautement productives (par exemple pour obtenir des antibiotiques) et des plantes.
Diapositive 13
Portée infrarouge
Origine et application terrestre
Diapositive 14
William Herschel a été le premier à remarquer que derrière le bord rouge du spectre dérivé du prisme du Soleil se trouvait un rayonnement invisible qui provoquait le réchauffement du thermomètre. Ce rayonnement fut plus tard appelé thermique ou infrarouge.
Le rayonnement proche infrarouge est très similaire à la lumière visible et est détecté par les mêmes instruments. L'IR moyen et lointain utilise des bolomètres pour détecter les changements. La planète Terre entière et tous les objets qui s'y trouvent, même la glace, brillent dans la plage infrarouge moyenne. De ce fait, la Terre n’est pas surchauffée par la chaleur solaire. Mais la totalité du rayonnement infrarouge ne traverse pas l’atmosphère. Il n'y a que quelques fenêtres de transparence, le reste du rayonnement est absorbé dioxyde de carbone, la vapeur d'eau, le méthane, l'ozone et d'autres gaz à effet de serre qui empêchent la Terre de se refroidir rapidement. En raison de l'absorption dans l'atmosphère et rayonnement thermique les télescopes pour les objets infrarouges moyen et lointain sont transportés dans l'espace et refroidis à une température azote liquide ou même de l'hélium.
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Sources Dans l'infrarouge, le télescope Hubble peut voir plus de galaxies que d'étoiles -
Un fragment de l'un des soi-disant champs profonds de Hubble. En 1995, un télescope spatial a collecté pendant 10 jours la lumière provenant d’une partie du ciel. Cela a permis d'observer des galaxies extrêmement faibles jusqu'à 13 milliards d'années-lumière (à moins d'un milliard d'années du Big Bang). La lumière visible provenant d’objets aussi éloignés subit un décalage vers le rouge important et devient infrarouge. Les observations ont été réalisées dans une région éloignée du plan galactique, où relativement peu d'étoiles sont visibles. C'est pourquoi la plupart les objets enregistrés sont des galaxies à différents stades d'évolution.
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Galaxie sombrero en infrarouge
Gigantesque galaxie spirale, également désignée M104, est située dans un amas de galaxies de la constellation de la Vierge et nous est visible presque par la tranche. Elle possède un énorme renflement central (un épaississement sphérique au centre de la galaxie) et contient environ 800 milliards d'étoiles, soit 2 à 3 fois plus que la Voie lactée. Au centre de la galaxie se trouve un trou noir supermassif d’une masse d’environ un milliard de masses solaires. Ceci est déterminé par la vitesse de déplacement des étoiles près du centre de la galaxie. Dans l'infrarouge, un anneau de gaz et de poussière est clairement visible dans la galaxie, dans lequel naissent activement des étoiles.
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Nébuleuses et nuages de poussière près du centre de la Galaxie dans la gamme IR
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RécepteursTélescope spatial infrarouge "Spitzer"
Le miroir principal de 85 cm de diamètre est en béryllium et est refroidi à 5,5 K pour réduire le rayonnement infrarouge du miroir. Le télescope a été lancé en août 2003 dans le cadre du programme Four Great Observatories de la NASA, notamment : Compton Gamma-ray Observatory (1991-2000, 20 keV-30 GeV), voir 100 MeV Gamma-Ray Sky, Chandra X-ray Observatory "(1999, 100 eV-10 keV), télescope spatial Hubble (1990, 100-2100 nm), télescope infrarouge Spitzer (2003, 3-180 μm). Le télescope Spitzer devrait avoir une durée de vie d'environ 5 ans. Le télescope doit son nom à l'astrophysicien Lyman Spitzer (1914-1997), qui, en 1946, bien avant le lancement du premier satellite, publia l'article «Avantages pour l'astronomie d'un observatoire extraterrestre» et qui, 30 ans plus tard, convainquit la NASA et le Congrès américain pour commencer à développer un télescope spatial.
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Application terrestre : appareil de vision nocturne
L'appareil est basé sur un convertisseur électron-optique (EOC), qui permet d'amplifier de manière significative (de 100 à 50 000 fois) la faible lumière visible ou infrarouge. La lentille crée une image sur une photocathode d'où, comme dans le cas d'un photomultiplicateur, des électrons sont éjectés. Puis ils accélèrent haute tension(10–20 kV), focalisé par optique électronique (électro champ magnétique configuration spécialement sélectionnée) et tombent sur un écran fluorescent semblable à un téléviseur. Sur celui-ci, l'image est visualisée à travers des oculaires. L'accélération des photoélectrons permet dans des conditions de faible luminosité d'utiliser littéralement tous les quantums de lumière pour obtenir une image, mais dans l'obscurité totale, un rétroéclairage est nécessaire. Afin de ne pas révéler la présence d'un observateur, un projecteur proche IR (760-3000 nm) est utilisé à cet effet.
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Il existe également des appareils qui détectent le rayonnement thermique des objets dans la plage IR moyenne (8 à 14 µm). De tels appareils sont appelés imageurs thermiques ; ils permettent de remarquer une personne, un animal ou un moteur chauffé grâce à leur contraste thermique avec l'arrière-plan environnant.
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Radiateur
Toute l’énergie consommée par un radiateur électrique se transforme finalement en chaleur. Une partie importante de la chaleur est évacuée par l'air, qui entre en contact avec la surface chaude, se dilate et monte, de sorte que c'est principalement le plafond qui est chauffé. Pour éviter cela, les radiateurs sont équipés de ventilateurs qui dirigent l’air chaud, par exemple vers les pieds d’une personne, et aident à mélanger l’air de la pièce. Mais il existe une autre façon de transférer la chaleur aux objets environnants : rayonnement infrarouge chauffage. Plus la surface est chaude et plus sa superficie est grande, plus elle est résistante. Pour augmenter la surface, les radiateurs sont rendus plats. Cependant, la température de surface ne peut pas être élevée. D'autres modèles de radiateurs utilisent une spirale chauffée à plusieurs centaines de degrés (chaleur rouge) et un réflecteur métallique concave qui crée un flux dirigé de rayonnement infrarouge.
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radiographie
1. Sources, applications
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2. Ayant identifié un nouveau type d'étude, Wilhelm Roentgen l'a appelé rayons X. Sous ce nom, il est connu dans le monde entier, à l'exception de la Russie. La source de rayons X la plus caractéristique dans l’espace est constituée des régions internes chaudes des disques d’accrétion autour des étoiles à neutrons et des trous noirs. En outre, la couronne solaire brille dans la gamme des rayons X, chauffée à 1 à 2 millions de degrés, bien qu'à la surface du Soleil, elle ne soit qu'environ 6 000 degrés. Mais les rayons X peuvent être obtenus sans températures extrêmes. Dans le tube émetteur d'un appareil médical à rayons X, des électrons sont accélérés par une tension de plusieurs kilovolts et s'écrasent sur un écran métallique, émettant des rayons X lors du freinage. Les tissus corporels absorbent les rayons X de différentes manières, ce qui permet d'étudier la structure des organes internes. Les rayons X ne pénètrent pas dans l’atmosphère ; les sources de rayons X cosmiques ne sont observées que depuis l’orbite. Les rayons X durs sont enregistrés avec des capteurs à scintillation. Lorsque les quanta de rayons X sont absorbés, une lueur apparaît pendant une courte période, qui est capturée par des photomultiplicateurs. Les rayons X mous sont focalisés par des miroirs métalliques à incidence oblique, à partir desquels les rayons sont réfléchis sous un angle inférieur à un degré, comme des cailloux provenant de la surface de l'eau.
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SourcesSources de rayons X dans la région du centre de notre Galaxie
Fragment d'une image du voisinage du centre galactique obtenue par le télescope à rayons X Chandra. Un certain nombre de sources lumineuses sont visibles, qui semblent être des disques d'accrétion autour d'objets compacts - étoiles à neutrons et trous noirs.
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Quartier du pulsar dans la nébuleuse du Crabe
La nébuleuse du Crabe est un vestige d'une supernova survenue en 1054. La nébuleuse elle-même est la coquille d'une étoile dispersée dans l'espace, et son noyau s'est effondré et a formé une étoile à neutrons en rotation super dense d'un diamètre d'environ 20 km. La rotation de cette étoile à neutrons est strictement surveillée oscillations périodiques son rayonnement dans la gamme radio. Mais le pulsar émet également dans le domaine du visible et des rayons X. En rayons X, le télescope Chandra a pu imager le disque d'accrétion autour du pulsar et des petits jets perpendiculaires à son plan (cf. le disque d'accrétion autour d'un trou noir supermassif).
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Proéminences solaires dans les rayons X
La surface visible du Soleil est chauffée à environ 6 000 degrés, ce qui correspond à la plage visible du rayonnement. Cependant, la couronne entourant le Soleil est chauffée à une température de plus d’un million de degrés et brille donc dans la gamme des rayons X du spectre. Cette image a été prise pendant une activité solaire maximale, qui varie sur une période de 11 ans. La surface du Soleil elle-même n'émet pratiquement pas de rayons X et apparaît donc noire. Pendant minimum solaire Le rayonnement X du Soleil est considérablement réduit. L'image a été obtenue par le satellite japonais Yohkoh (« rayon de soleil"), également connu sous le nom de Solar-A, qui a fonctionné de 1991 à 2001.
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RécepteursTélescope à rayons X Chandra
L'un des quatre « Grands Observatoires » de la NASA, du nom de l'astrophysicien indo-américain Subramanian Chandrasekhar (1910-1995), le lauréat Prix Nobel(1983), spécialiste de la théorie de la structure et de l'évolution des étoiles. L'instrument principal de l'observatoire est un télescope à rayons X à incidence oblique d'un diamètre de 1,2 m, contenant quatre miroirs paraboliques à incidence oblique emboîtés (voir schéma), se transformant en miroirs hyperboliques. L'observatoire a été mis en orbite en 1999 et fonctionne dans le domaine des rayons X mous (100 eV-10 keV). Les nombreuses découvertes de Chandra incluent la première image d'un disque d'accrétion autour d'un pulsar dans la nébuleuse du Crabe.
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Application terrestre
Un tube électronique qui sert de source de rayonnement X doux. Une tension de 10 à 100 kV est appliquée entre deux électrodes à l’intérieur d’une fiole à vide scellée. Sous l’influence de cette tension, les électrons sont accélérés jusqu’à une énergie de 10 à 100 keV. À la fin du voyage, ils entrent en collision avec une surface métallique polie et freinent brusquement, dégageant une partie importante de l'énergie sous forme de rayonnement dans le domaine des rayons X et de l'ultraviolet.
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radiographie
L'image est obtenue en raison de la perméabilité inégale des tissus du corps humain aux rayons X. Dans un appareil photo ordinaire, l'objectif réfracte la lumière réfléchie par l'objet et la concentre sur le film, où une image se forme. Cependant, les rayons X sont très difficiles à focaliser. Par conséquent, le fonctionnement d'un appareil à rayons X s'apparente davantage à l'impression par contact d'une photographie, lorsque le négatif est placé sur du papier photographique et peu de temps illuminé. Seulement dans ce cas, le rôle du négatif est joué par le corps humain, le rôle du papier photographique est un film photographique spécial sensible à radiographies, et au lieu d'une source de lumière, un tube à rayons X est utilisé.
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Rayonnement radio et micro-ondes
Application
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La portée des émissions radio est opposée au rayonnement gamma et est également illimitée d'un côté - des ondes longues aux basses fréquences. Les ingénieurs le divisent en plusieurs sections. Les ondes radio les plus courtes sont utilisées pour la transmission de données sans fil (Internet, téléphonie cellulaire et satellite) ; mètre, décimètre et ultra ondes courtes(VHF) occupent les stations de télévision et de radio locales ; les ondes courtes (HF) sont utilisées pour les communications radio mondiales : elles sont réfléchies par l'ionosphère et peuvent faire le tour de la Terre ; moyenne et longues vagues utilisé pour la radiodiffusion régionale. Les ondes ultra-longues (ELW) - de 1 km à des milliers de kilomètres - pénètrent à travers eau salée et sont utilisés pour communiquer avec sous-marins, ainsi que pour la recherche de minéraux. L'énergie des ondes radio est extrêmement faible, mais elles excitent de faibles vibrations des électrons dans une antenne métallique. Ces vibrations sont ensuite amplifiées et enregistrées. L'atmosphère transmet des ondes radio d'une longueur de 1 mm à 30 m. Elles permettent d'observer les noyaux des galaxies, étoiles à neutrons, autre systèmes planétaires, mais la réalisation la plus impressionnante de la radioastronomie réside dans les images détaillées record de sources cosmiques, dont la résolution dépasse les dix millièmes de seconde d'arc.
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Micro-ondes
Les micro-ondes sont une sous-bande d’émission radio adjacente à l’infrarouge. On l’appelle également rayonnement ultra-haute fréquence (micro-ondes) car il possède la fréquence la plus élevée de la gamme radio. La gamme des micro-ondes intéresse les astronomes car elle détecte le rayonnement relique restant de l'époque du Big Bang (un autre nom est micro-ondes). fond d'espace). Elle a été émise il y a 13,7 milliards d'années, lorsque la matière chaude de l'Univers est devenue transparente à son propre rayonnement thermique. Au fur et à mesure de l'expansion de l'Univers, le CMB s'est refroidi et sa température est aujourd'hui de 2,7 K. Le rayonnement du CMB arrive sur Terre de toutes les directions. Aujourd'hui, les astrophysiciens s'intéressent aux inhomogénéités de la lueur du ciel dans le domaine des micro-ondes. Ils sont utilisés pour déterminer comment les amas de galaxies ont commencé à se former dans l'Univers primitif afin de tester l'exactitude des théories cosmologiques. Mais sur Terre, les micro-ondes sont utilisés pour des tâches aussi banales que préparer le petit-déjeuner ou parler au téléphone portable. L'atmosphère est transparente aux micro-ondes. Ils peuvent être utilisés pour communiquer avec des satellites. Il existe également des projets visant à transmettre de l'énergie à distance à l'aide de faisceaux micro-ondes.
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SourcesNébuleuse du Crabe à portée radio
A partir de cette image, basée sur les observations de l'Observatoire national de radioastronomie américain (NRAO), on peut juger de la nature des champs magnétiques dans la nébuleuse du Crabe. La nébuleuse du Crabe est le vestige de supernova le mieux étudié. Cette image montre à quoi cela ressemble dans la portée radio. L'émission radio est générée par des électrons rapides se déplaçant dans un champ magnétique. Le champ force les électrons à tourner, c'est-à-dire à se déplacer à un rythme accéléré, et avec un mouvement accéléré, les charges émettent des ondes électromagnétiques.
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Modèle informatique de la distribution de la matière dans l'Univers
Initialement, la répartition de la matière dans l’Univers était presque parfaitement uniforme. Mais néanmoins, de petites fluctuations de densité (peut-être même quantiques) sur plusieurs millions et milliards d’années ont conduit à la fragmentation de la substance. Des résultats similaires sont obtenus à partir d'études d'observation de la répartition des galaxies dans l'espace. Pour des centaines de milliers de galaxies, les coordonnées dans le ciel et les redshifts sont déterminés, à partir desquels les distances aux galaxies sont calculées. La figure montre le résultat modélisation informatiqueévolution de l'Univers. Le mouvement de 10 milliards de particules sous l’influence de la gravité mutuelle a été calculé sur 15 milliards d’années. En conséquence, une structure poreuse s'est formée, rappelant vaguement une éponge. Des amas de galaxies sont concentrés dans ses nœuds et ses bords, et entre eux se trouvent de vastes déserts où il n'y a presque aucun objet - les astronomes les appellent des vides (du vide anglais - vide).
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Certes, il n’est possible d’obtenir un bon accord entre les calculs et les observations que si l’on suppose que la matière visible (lumineuse dans le spectre électromagnétique) ne représente qu’environ 5 % de la masse totale de l’Univers. Le reste incombe à ce qu'on appelle matière noire Et énergie sombre, qui ne se manifestent que par leur gravité et dont la nature n'est pas encore établie. Leur étude constitue l’un des problèmes les plus urgents de l’astrophysique moderne.
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Quasar : noyau galactique actif
L'image radio du quasar montre en rouge des zones d'émission radio de haute intensité : au centre se trouve le noyau galactique actif, et de chaque côté se trouvent deux jets. La galaxie elle-même n'émet pratiquement pas d'ondes radio. Lorsque trop de matière s'accumule sur un trou noir supermassif au centre d'une galaxie, elle libère quantité énormeénergie. Cette énergie accélère une partie de la matière à des vitesses proches de la lumière et l'éjecte dans des jets de plasma relativistes dans deux directions opposées perpendiculaires à l'axe du disque d'accrétion. Lorsque ces jets entrent en collision avec le milieu intergalactique et sont décélérés, les particules qui y pénètrent émettent des ondes radio.
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Galaxie radio : carte des contours de la luminosité radio
Les cartes de contour sont généralement utilisées pour représenter des images prises à une seule longueur d'onde, en particulier dans la plage des longueurs d'onde radio. Selon le principe de construction, ils sont similaires aux courbes de niveau sur une carte topographique, sauf qu'au lieu de points avec une hauteur fixe au-dessus de l'horizon, ils relient des points avec la même luminosité radio d'une source dans le ciel. Diverses techniques sont utilisées pour imager des objets spatiaux dans des plages de rayonnement autres que visibles. Il s'agit le plus souvent de couleurs artificielles et de cartes de contours. À l'aide de couleurs artificielles, vous pouvez montrer à quoi ressemblerait un objet si les récepteurs photosensibles de l'œil humain n'étaient pas sensibles à certaines couleurs du domaine visible, mais à d'autres fréquences du spectre électromagnétique.
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RécepteursMicrowave Orbiter WMAP
L'étude du fond micro-ondes a été commencée par des radiotélescopes au sol, poursuivie par l'instrument soviétique Relikt-1 à bord du satellite Prognoz-9 en 1983 et par le satellite américain COBE (Cosmic Background Explorer) en 1989, mais la carte la plus détaillée de la distribution du fond micro-ondes sphère céleste a construit la sonde WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) en 2003. Les données obtenues imposent des restrictions importantes sur les modèles de formation des galaxies et d'évolution de l'Univers. Fond d'espace rayonnement micro-ondes, également appelé rayonnement de fond cosmique à micro-ondes, crée un bruit radio presque le même dans toutes les directions du ciel. Et pourtant, il existe de très petites variations d’intensité – environ un millième de pour cent. Ce sont des traces d’inhomogénéités dans la densité de matière dans le jeune Univers, qui ont servi de germes aux futurs amas de galaxies.
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Avis sur Sky
L'énergie d'un atome d'hydrogène non excité dépend de l'orientation relative des spins du proton et de l'électron. S'ils sont parallèles, l'énergie est légèrement plus élevée. De tels atomes peuvent se transformer spontanément dans un état de spins antiparallèles, émettant un quantum d’émission radio qui emporte un infime excès d’énergie. Cela arrive à un atome en moyenne une fois tous les 11 millions d’années. Mais l'énorme répartition de l'hydrogène dans l'Univers permet d'observer des nuages de gaz à cette fréquence. Célèbre raie spectrale avec une longueur d'onde de 21,1 cm est une autre façon d'observer l'hydrogène atomique neutre dans l'espace. La ligne apparaît en raison de la division dite hyperfine du niveau d'énergie principal de l'atome d'hydrogène.
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Ciel radio à 73,5 cm, 408 MHz (Bonn)
Pour construire l'enquête, l'un des plus grands radiotélescopes à rotation complète au monde a été utilisé : le radiotélescope de Bonn de 100 mètres. Il s'agit de la longueur d'onde la plus longue de tous les relevés du ciel. Elle a été réalisée à une longueur d'onde à laquelle un nombre important de sources sont observées dans la Galaxie. De plus, le choix de la longueur d'onde a été déterminé par des raisons techniques.
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Application terrestre
Four à micro-ondes C'est ainsi que s'effectuent le séchage des aliments, la décongélation, la cuisson et le chauffage au micro-ondes (micro-ondes). De plus, les courants électriques alternatifs excitent des courants à haute fréquence. Ces courants peuvent se produire dans des substances où des particules chargées mobiles sont présentes. Mais les objets métalliques pointus et fins ne peuvent pas être placés dans un four à micro-ondes (cela s'applique particulièrement aux plats avec des décorations métalliques recouvertes d'argent et d'or). Même un mince anneau de placage d'or le long du bord de la plaque peut provoquer une puissante décharge électrique qui endommagera le dispositif qui crée l'onde électromagnétique dans le four (magnétron, klystron). Le principal avantage d'un four à micro-ondes est qu'au fil du temps, les aliments sont chauffés dans tout le volume, et pas seulement à partir de la surface. Le rayonnement micro-ondes, ayant une longueur d’onde plus longue, pénètre plus profondément que le rayonnement infrarouge sous la surface des produits. Produits intérieurs vibrations électromagnétiques exciter les niveaux de rotation des molécules d'eau, dont le mouvement provoque principalement le réchauffement des aliments.
Diapositive 42
Téléphone portable
Dans la norme GSM, une station de base ne peut prendre en charge que 8 conversations téléphoniques simultanément. Lors d'événements de masse et de catastrophes naturelles, le nombre d'appelants augmente fortement, ce qui surcharge les stations de base et entraîne des interruptions de service. communication cellulaire. Pour de tels cas, les opérateurs de téléphonie mobile disposent de stations de base mobiles qui peuvent être rapidement livrées dans des zones très fréquentées. La question de préjudice possible rayonnement micro-ondes des téléphones portables. Lors d'une conversation, l'émetteur se trouve à proximité de la tête de la personne. Des études répétées n'ont pas encore permis d'enregistrer de manière fiable les effets négatifs des émissions radio des téléphones portables sur la santé. Bien que les effets d’un faible rayonnement micro-ondes sur les tissus corporels ne puissent pas être complètement exclus, il n’y a pas lieu de s’inquiéter sérieusement. Le principe de fonctionnement de la téléphonie cellulaire repose sur l'utilisation d'un canal radio (dans le domaine des micro-ondes) pour la communication entre l'abonné et l'une des stations de base. Les informations sont généralement transmises entre les stations de base via des réseaux câblés numériques. La portée de la station de base - la taille de la cellule - va de plusieurs dizaines à plusieurs milliers de mètres. Cela dépend du paysage et de la force du signal, qui est sélectionnée de manière à ce qu'il n'y ait pas trop d'abonnés actifs dans une cellule.
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TV
L'émetteur d'une chaîne de télévision diffuse en permanence un signal radio d'une fréquence strictement fixe, on l'appelle la fréquence porteuse. Le circuit de réception du téléviseur y est ajusté - une résonance y apparaît à la fréquence souhaitée, ce qui permet de capter de faibles oscillations électromagnétiques. Les informations sur l'image sont transmises par l'amplitude des oscillations : une grande amplitude signifie une luminosité élevée, une faible amplitude signifie une zone sombre de l'image. Ce principe est appelé modulation d'amplitude. Le son est transmis de la même manière par les stations de radio (sauf les stations FM). Avec le passage à la télévision numérique, les règles de codage des images changent, mais le principe même de la fréquence porteuse et de sa modulation reste le même. Les images de télévision sont transmises sur ondes métriques et décimétriques. Chaque image est divisée en lignes le long desquelles la luminosité change d'une certaine manière.
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Antenne parabolique
Antenne parabolique pour recevoir un signal d'un satellite géostationnaire dans les gammes micro-ondes et VHF. Le principe de fonctionnement est le même que celui d'un radiotélescope, mais il n'est pas nécessaire de rendre la parabole mobile. Au moment de l'installation, il est dirigé vers le satellite, qui reste toujours au même endroit par rapport aux structures terrestres. Ceci est réalisé en plaçant le satellite sur une orbite géostationnaire à une altitude d'environ 36 000 km au-dessus de l'équateur terrestre. La période de révolution le long de cette orbite est exactement égale à la période La rotation de la Terre autour de son axe par rapport aux étoiles est de 23 heures 56 minutes 4 secondes. La taille de l'antenne dépend de la puissance de l'émetteur satellite et de son diagramme de rayonnement. Chaque satellite possède une zone de service principale où ses signaux sont reçus par une antenne parabolique d'un diamètre de 50 à 100 cm, et une zone périphérique où le signal s'affaiblit rapidement et peut nécessiter une antenne allant jusqu'à 2 à 3 m pour le recevoir.
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Portée visible
Application terrestre
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La gamme de lumière visible est la plus étroite de tout le spectre. La longueur d'onde change moins de deux fois. La lumière visible représente le rayonnement maximum dans le spectre solaire. Au cours de l'évolution, nos yeux se sont adaptés à sa lumière et ne sont capables de percevoir le rayonnement que dans cette partie étroite du spectre. Presque toutes les observations astronomiques jusqu'au milieu du 20e siècle ont été réalisées lumière visible. La principale source de lumière visible dans l’espace sont les étoiles dont la surface est chauffée à plusieurs milliers de degrés et émet donc de la lumière. Des sources de lumière non thermiques sont également utilisées sur Terre, comme les lampes fluorescentes et les LED à semi-conducteurs. Des miroirs et des lentilles sont utilisés pour collecter la lumière provenant de sources cosmiques faibles. Les récepteurs de lumière visible sont la rétine de l'œil, les films photographiques, les cristaux semi-conducteurs (matrices CCD) utilisés dans les appareils photo numériques, les photocellules et les photomultiplicateurs. Le principe de fonctionnement des récepteurs repose sur le fait que l'énergie d'un quantum de lumière visible est suffisante pour provoquer réaction chimique dans une substance spécialement sélectionnée ou éliminer un électron libre de la substance. Ensuite, en fonction de la concentration des produits de réaction ou de la quantité de charge libérée, la quantité de lumière reçue est déterminée.
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Sources
L'une des comètes les plus brillantes de la fin du 20e siècle. Elle a été découverte en 1995, alors qu'elle se trouvait encore au-delà de l'orbite de Jupiter. Il s'agit d'une distance record pour découvrir une nouvelle comète. Elle a dépassé le périhélie le 1er avril 1997 et, fin mai, elle a atteint sa luminosité maximale, soit une magnitude d'environ zéro.
Comète Hale-Bopp Au total, la comète est restée visible à l'œil nu pendant 18,5 mois, soit le double du précédent record établi par la grande comète de 1811. L'image montre deux queues de la comète : la poussière et le gaz. La pression du rayonnement solaire les éloigne du Soleil.
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Planète Saturne Deuxième plus grande planète système solaire . Appartient à la classe géantes gazeuses . Photo prise Cassini, qui mène des recherches sur le système de Saturne depuis 2004. À la fin du 20ème siècle, des systèmes d'anneaux ont été découverts sur toutes les planètes géantes - de Jupiter à Neptune, mais seulement sur Saturne, ils sont facilement observables même avec un petit télescope amateur.
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Taches solaires
Ils vivent de quelques heures à plusieurs mois. Le nombre de taches solaires sert d'indicateur de l'activité solaire. En observant les taches solaires sur plusieurs jours, il est facile de remarquer la rotation du Soleil. La photo a été prise avec un télescope amateur. Régions de basse température sur la surface visible du Soleil. Leur température est de 4 300 à 4 800 K, soit environ mille cinq cents degrés de moins que sur le reste de la surface du Soleil. De ce fait, leur luminosité est 2 à 4 fois inférieure, ce qui crée par contraste une impression de points noirs. Les taches apparaissent lorsqu'un champ magnétique ralentit la convection et donc l'évacuation de la chaleur dans les couches supérieures du Soleil.
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Récepteurs
Télescope amateur B monde moderne L'astronomie amateur est devenue un passe-temps fascinant et prestigieux. Les instruments les plus simples avec un diamètre de lentille de 50 à 70 mm, les plus grands avec un diamètre de 350 à 400 mm, ont un coût comparable à celui d'une voiture prestigieuse et nécessitent une installation permanente sur une fondation en béton. sous un dôme. DANS entre des mains compétentes de tels instruments pourraient bien contribuer à une plus grande science.
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Lampe à incandescence
Émet de la lumière visible et un rayonnement infrarouge en raison du chauffage choc électrique une hélice en tungstène placée sous vide. Le spectre de rayonnement est très proche de celui du corps noir avec une température d'environ 2 000 K. À cette température, le rayonnement maximal se produit dans la région proche infrarouge et est donc dépensé inutilement à des fins d'éclairage. Il n'est pas possible d'augmenter significativement la température, car la spirale tombe rapidement en panne. Par conséquent, les lampes à incandescence s'avèrent être un dispositif d'éclairage peu économique. Les lampes fluorescentes convertissent l'électricité en lumière beaucoup plus efficacement.
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Ultra-violet
Application terrestre
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La gamme ultraviolette du rayonnement électromagnétique se situe au-delà de l’extrémité violette (courte longueur d’onde) du spectre visible. La lumière proche de l’ultraviolet provenant du Soleil traverse l’atmosphère. Il provoque le bronzage de la peau et est nécessaire à la production de vitamine D. Mais une exposition excessive peut conduire au développement d'un cancer de la peau. Les rayons UV sont nocifs pour les yeux. Il est donc impératif de porter des lunettes de sécurité sur l’eau et surtout sur la neige en montagne. Les rayons UV plus intenses sont absorbés dans l’atmosphère par les molécules d’ozone et d’autres gaz. Il ne peut être observé que depuis l’espace et est donc appelé ultraviolet sous vide. L’énergie des quanta ultraviolets est suffisante pour détruire les molécules biologiques, notamment l’ADN et les protéines. L'une des méthodes de destruction des microbes est basée sur cela. On pense que tant qu'il n'y aurait pas d'ozone dans l'atmosphère terrestre, qui absorbe une partie importante du rayonnement ultraviolet, la vie ne pourrait pas quitter l'eau sur terre. La lumière ultraviolette est émise par des objets dont la température varie de plusieurs milliers à plusieurs centaines de milliers de degrés, comme les étoiles jeunes, chaudes et massives. Cependant, le rayonnement UV est absorbé par les gaz et la poussière interstellaires, de sorte que nous ne voyons souvent pas les sources elles-mêmes, mais les nuages cosmiques qu'elles illuminent. Des télescopes à miroir sont utilisés pour collecter le rayonnement UV, des tubes photomultiplicateurs sont utilisés pour l'enregistrement, et dans le proche UV, comme dans la lumière visible, des matrices CCD sont utilisées.
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Sources
La lueur se produit lorsque des particules chargées du vent solaire entrent en collision avec des molécules de l'atmosphère de Jupiter. La plupart des particules, sous l'influence du champ magnétique de la planète, pénètrent dans l'atmosphère à proximité de ses pôles magnétiques. La lueur se produit donc dans une zone relativement petite. Des processus similaires se produisent sur Terre et sur d’autres planètes dotées d’une atmosphère et d’un champ magnétique. L'image a été prise par le télescope spatial Hubble. Aurore sur Jupiter en ultraviolet
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Avis sur Sky
Ciel ultraviolet extrême (EUVE) Enquête construite par l'observatoire orbital ultraviolet Extreme Ultraviolet Explorer La structure linéaire de l'image correspond à mouvement orbital satellite, et l'inhomogénéité de la luminosité des bandes individuelles est associée à des changements dans l'étalonnage de l'équipement. Les bandes noires sont des zones du ciel qui ne peuvent pas être observées. Le petit nombre de détails dans cette revue est dû au fait qu'il existe relativement peu de sources de rayonnement ultraviolet dur et qu'en outre, le rayonnement ultraviolet est diffusé par la poussière cosmique.
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Application terrestre
Solarium Installation pour l'irradiation dosée du corps avec de la lumière proche ultraviolette pour le bronzage. Le rayonnement ultraviolet entraîne la libération de pigment mélanine dans les cellules, ce qui modifie la couleur de la peau.
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Détecteur de devises
Le rayonnement ultraviolet est utilisé pour déterminer l’authenticité des billets de banque. Des fibres polymères avec un colorant spécial sont pressées dans des billets de banque, qui absorbent les quanta ultraviolets et émettent ensuite un rayonnement moins énergétique dans le domaine visible. Sous l'influence de la lumière ultraviolette, les fibres commencent à briller, ce qui constitue l'un des signes d'authenticité. Le rayonnement ultraviolet du détecteur est invisible à l'œil nu ; la lueur bleue, perceptible lorsque la plupart des détecteurs fonctionnent, est due au fait que les sources ultraviolettes utilisées émettent également dans le domaine visible.
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