Transcript EM vlny a záření - Základní škola Emila Zátopka, Zlín

Základní škola Emila Zátopka Zlín, příspěvková organizace, Štefánikova 2701, 761 25 Zlín
EU PENÍZE ŠKOLÁM
OP VK- 1. 4. Zlepšení podmínek pro vzdělávání na základních školách
Číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/21.1395
Název projektu: Škola a sport
VY_32_INOVACE_338
Autor DUM: Irena Heimová
Datum (období), kdy byl materiál vytvořen: březen 2013
Ročník, pro který je materiál vytvořen: 9. ročník
Vzdělávací oblast, obor, tematický okruh, téma: Člověk a příroda, fyzika, Elektrodynamika
Anotace-metodický list: Žáci si zopakují, že elektrické a magnetické pole spolu velmi úzce souvisí, seznámí se s
přínosem Maxwella a Hertze u popisu EM vln. Pochopí, že pro EM vlny platí stejný vzorec mezi frekvencí a vlnovou délkou
jako u jiných typů vlnění. Pozná praktické využití EM vln. Prezentace v programu PowerPoint.
Materiál je určen pro bezplatné používání pro potřeby výuky a vzdělávání na všech typech škol a školských
zařízení. Jakékoliv další využití podléhá Autorskému zákonu.
Elektromagnetické vlny a záření
Kde se setkáváme s EM vlny a zářením?
• Zapneme-li rozhlasový nebo televizní přijímač
a vyladíme-li nějakou stanici.
• Ohříváme-li si jídlo v mikrovlnné troubě.
• V létě, když se opalujeme.
• Pokud nás lékař pošle na rentgen.
• Používáme-li mobilní telefon.
• Laserové ukazovátko, laserová show
• A to zdaleka není všechno
Co je pro člověka nejdůležitějším
a nejznámějším zářením?
SVĚTLO
Trochu z historie
• Roku 1865 skotský fyzik James Clerk Maxwell
matematicky odvodil, že existují elektromagnetické
vlny, které se šíří rychlostí světla.
• Dokázal, že světlo souvisí s elektřinou a magnetismem
a že jsou to vlastně elektromagnetické vlny.
• Zároveň předpověděl, že kromě světla musí existovat i
jiné, neviditelné, elektromagnetické vlny.
• Svou práci však nedokončil, neboť v 48 letech zemřel
• Tyto vlny pak byly skutečně objeveny
německým fyzikem Heinrichem Hertzem a
staly se základem pro rozvoj radiotechniky,
televize a celé bezdrátové techniky spojů.
Elektromagnetické záření
• Má dvě navzájem neoddělitelné složky
• Elektrickou (vektor intenzity el. pole)
• Magnetickou (vektor mag. indukce)
Jsou navzájem kolmé a jejich kmity probíhají
napříč ke směru, kterým se vlnění šíří
Vlastnosti elektromagnetických vln závisí na vlnové
délce
Jak závisí šíření elektromagnetických vln na vlnové délce?
Je-li vlnová délka velká – elektromagnetické vlny snadno
pronikají za překážky – např. rádiové vlny.
Je-li vlnová délka malá – nebude se tato vlna šířit za
překážky – např. světlo
Jak souvisí kmitočet (frekvence) s vlnovou délkou?
f 
c

Čím kratší je vlnová délka
elektromagnetické vlny, tím vyšší je jí
kmitočet a naopak.
Rádiové vlny
Vlnová délka
Vlny
Použití, výskyt
2 000 m-1 000 m
dlouhé
rozhlas
600 m- 150 m
střední
50 m-15 m
krátké
15 m- 1 m
velmi krátké televize
Cesta signálu
• Vysílač ( taky se používal dřív výraz anténa )
vysílá vlny.
• Ty se šíří nejenom vzduchem, ale i vakuem.
• Na příjem potřebujeme anténu.
Přenos informací
• Elektromagnetická vlna přenáší nějakou
informaci.
• V případě rozhlasového vysílání je v ní
zakódován zvuk a v případě televizního
vysílání i obraz.
• Čím kratší je vlnová délka (čím vyšší je
frekvence), tím více informace do ní můžeme
zakódovat.
• Pro televizní vysílání je tedy potřeba kratší
vlnová délka.
Jaké problémy z toho plynou pro televizní
vysílání?
• Televizní vlny nepronikají za překážky.
Jak se tento problém řeší?
Je potřeba hustější síť vysílačů nebo satelitní
vyslání.
Evropský navigační systém
Galileo
Mikrovlny
Vlnová délka vlny
Použití,
výskyt
1 m – 0,3 mm mikrovlny
Mobilní
telefony
GPS
Mikrovlnné
trouby (12cm)
Mobilní telefony
• Vlny o kmitočtu 900 MHz, tedy o vlnové délce asi
30 cm
• Jaké informace jsou zakódované do mikrovln při
použití mobilních telefonů?
• Číslo toho, komu voláte.
• Zvuk
• Dnes už i obraz.
GPS
•
•
•
•
•
Global Positioning System
Globální poziční systém
Satelitní síť 28 družic
Pohybují se ve výšce 20 200 km nad Zemí
Oběžná doba ½ dne
Systém družic GPS
http://m.garmin.cz/aktualne/noveprodukty/gps-nebo-glonass.html
Radar
• Radio Detecting and Ranging
• Využívá toho, že se mikrovlny odrážejí od
kovových předmětů.
• Za války umožňoval vyhledávat a ničit
nepřátelské lodě a letadla.
• Dnes slouží spíše k navigaci.
• Měření rychlosti aut a při předpovědi počasí.
Na Moravě jsou červeně vidět silné
bouřky
Hurikán na radaru
Německý radar Würzburg Riese z
období druhé světové války
Infračervené záření
Vlnová délka Vlny
Použití výskyt
0,3 mm – 750 Infračervené
nm
záření
dálkové
ovladače,
noční vidění,
tepelné záření
• Někdy označováno jako IR (infrared)
• Zdrojem je každé těleso, které má teplotu vyšší
než je absolutní nula
• Není viditelné okem
• Proniká mlhou a znečištěným ovzduším (vidění v
mlze – infralokátory)
• Pomocí vhodných přístrojů je lze zachytit – brýle
na noční vidění, funkce videokamer pro noční
natáčení
• Pražský hrad svítí rudě, skleněný Tančící dům je
kromě přízemí modrozelený.
• Redakce MF DNES zkoumala, jak jednotlivé pražské
domy vypadají na pohledem termokamerou a zda
jsou ekologické.
• Rudá znamená únik tepla, modrá naopak dobrou
izolovanost.
• Ani budova ministerstva životního prostředí nevyšla
z testu na výbornou
http://zpravy.idnes.cz/foto.aspx?r=domaci&c=A090410_222212_domaci_dp&foto=&
thumbs=1#DP2a5704_hradcany_panorama1.jpg
Světlo
750 nm – 400 nm
červené
oranžové
žluté
zelené
modré
fialové
vidění
• Vyvolává v lidském oku světelný vjem
• Zdroje světla
– Přirozené – Slunce, oheň, hvězdy
– Umělé – žárovka, žářivky, výbojka, laser
• Nebo
– Chromatické – složené ze světla více vlnových
délek, např. bílé světlo
– Monochromatické – 1 vlnová délka - laser
Barva
červená
oranžová
žlutá
zelená
azurová
modrá
fialová
Vlnová délka
625 až 740 nm
590 až 625 nm
565 až 590 nm
520 až 565 nm
500 až 520 nm
430 až 500 nm
380 až 430 nm
Ultrafialové záření
Vlnová délka Vlny
Výskyt,
použití
400 nm – 10
nm
opalování,
solária,
sterilizace
potravin
Ultrafialové
záření
• Zdrojem jsou tělesa zahřátá na vysokou teplotu –
hvězdy, rtuťové výbojky (horské slunce), el.
oblouk (sváření)
• Toto záření způsobuje opalování kůže (produkci
vitamínu D).
• Ale může také způsobit rakovinu kůže.
• Oči před ním chráníme slunečními brýlemi.
• Největší intenzitu má na horách a u moře.
• Působí jako desinfekce – ničí mikroorganismy
Pozor, tímto zářením jsme se dostali k zářením,
která už jsou pro člověka nebezpečná.
Rentgenové záření
Vlnová délka Vlny
Výskyt,
použití
10 nm – 1 pm Rentgenové
záření
Lékařská
a průmyslová
diagnostika
• Toto záření objevil v roce 1895 Wihelm Conrad
Röntgen.
• V roce 1901 získal jako první
Nobelovu cenu za fyziku.
• Toto záření proniká i měkkými
tkáněmi lidského těla.
• Než se přišlo na to, že toto záření má
větší rakovinotvorné účinky než
ultrafialové, mnoho lékařů na to
doplatilo životem.
Záření gama
Vlnová délka Vlny
Použití,
výskyt
Menší než
300 pm
Ozařování
nádorů,
kosmické
záření,
radioaktivní
záření
Záření gama
• Vzniká při radioaktivní přeměně atomových
jader
• Přichází k nám z kosmu, především od Slunce
• Před nebezpečnými druhy záření ze Slunce
(slunečním větrem nás chrání magnetické pole
Země)
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
http://radek.jandora.sweb.cz/f25_soubory/image003.gif
http://www.aldebaran.cz/tabulky/images/elmg.gif
http://elektrika.cz/Members/otec/obrazek.2005-02-26.1316846138
http://pandatron.cz/elektronika3/esa_galileo3_fig2.jpg
http://fanda.nova.cz/clanek/hi-tech/otazky-a-odpovedi-navigacni-galileo-v-porovnani-s-gps.html
http://www.garmin.cz/files/aktualne/aktuality/glonass/gps-glonass-x.jpg
http://www.garmin.cz/files/aktualne/aktuality/glonass/gps-1x.jpg
http://thoriax.net/obrazky/druzice.jpg
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/aa/Douvresradar1.jpg/220px-Douvresradar1.jpg
http://zpravy.idnes.cz/praha-termokamerou-kdyz-dum-zari-je-tam-zima-fme-/domaci.aspx?c=A090410_222212_domaci_dp
http://www.portalymest.cz/obrazky/termokamera.JPG
http://img.ulekare.cz/dbpic/RTG_22-f526_290
http://www.jirgl.cz/images/urazy-3.jpg
http://i.iinfo.cz/images/12/noha-zlomenina-rentgen-1.jpg