Номер 6, страница 80 - гдз по физике 11 класс учебник Жилко, Маркович

6. Приведите примеры применения электромагнитных волн различных частот.

Электромагнитные волны охватывают широкий спектр частот, и каждый диапазон находит свое уникальное применение в науке, технике, медицине и быту. Примеры применения можно сгруппировать по типам излучения, которые упорядочены по возрастанию частоты (и уменьшению длины волны).

• Радиоволны (частоты от 3 кГц до 300 ГГц)

  Это самый низкочастотный диапазон электромагнитного спектра, который, в свою очередь, делится на поддиапазоны (длинные, средние, короткие, ультракороткие волны). Основные сферы применения:

  • Радио- и телевещание: передача аналоговых и цифровых сигналов на большие расстояния (AM, FM-радио, телевизионные каналы).
  • Связь: мобильная связь (стандарты GSM, 3G, 4G, 5G), рации, спутниковая связь.
  • Беспроводная передача данных: технологии Wi-Fi и Bluetooth для создания локальных сетей и подключения устройств.
  • Радиолокация и радионавигация: радары для обнаружения самолетов, кораблей, метеорологических явлений, а также системы навигации, такие как GPS и ГЛОНАСС.

  Ответ: Радиоволны применяются в радиосвязи, теле- и радиовещании, мобильной связи, Wi-Fi, радиолокации и навигации.

• Микроволновое (СВЧ) излучение (частоты от 300 МГц до 300 ГГц)

  Этот диапазон частично пересекается с радиоволнами, но его выделяют отдельно из-за специфических свойств и применений.

  • Бытовая техника: микроволновые печи используют СВЧ-излучение для разогрева пищи за счет возбуждения молекул воды.
  • Спутниковая связь и радары: микроволны хорошо проходят через атмосферу, что делает их идеальными для связи со спутниками и для высокоточных радаров.

  Ответ: Микроволны используются в бытовых печах для разогрева еды, в системах спутниковой связи и в радарах.

• Инфракрасное (ИК) излучение (частоты от 300 ГГц до 430 ТГц)

  Также известное как тепловое излучение, поскольку все нагретые тела испускают его. Примеры применения:

  • Пульты дистанционного управления: большинство пультов для бытовой техники (телевизоры, кондиционеры) используют ИК-светодиоды для передачи команд.
  • Приборы ночного видения и тепловизоры: эти устройства улавливают инфракрасное излучение, исходящее от объектов, и преобразуют его в видимое изображение. Используются в военных целях, в строительстве для поиска утечек тепла, в медицине.
  • Обогрев: инфракрасные обогреватели направленно передают тепло объектам.
  • Физиотерапия: прогревание тканей организма для лечебного эффекта.

  Ответ: Инфракрасное излучение находит применение в пультах дистанционного управления, приборах ночного видения, тепловизорах, системах обогрева и в медицине.

• Видимый свет (частоты от 430 ТГц до 790 ТГц)

  Единственный диапазон электромагнитных волн, который воспринимается человеческим глазом.

  • Освещение: естественное (Солнце) и искусственное (лампы накаливания, люминесцентные, светодиодные).
  • Оптоволоконная связь: передача огромных объемов информации на большие расстояния с помощью лазерного излучения в видимом или ближнем ИК-диапазоне по оптоволоконным кабелям.
  • Лазеры: используются в проигрывателях CD/DVD/Blu-ray, в лазерных принтерах, для резки и сварки материалов, в хирургии (лазерный скальпель), косметологии и в лазерных указках.
  • Фотография и видеосъемка: фиксация изображений, создаваемых отраженным или излучаемым видимым светом.

  Ответ: Видимый свет используется для освещения, в оптоволоконных системах связи, в лазерных технологиях и является основой человеческого зрения и фотографии.

• Ультрафиолетовое (УФ) излучение (частоты от 790 ТГц до 30 ПГц)

  Это излучение невидимо для человека, но обладает высокой энергией и химической активностью.

  • Медицина и дезинфекция: бактерицидные (кварцевые) лампы используются для стерилизации воздуха, воды и поверхностей в медицинских учреждениях.
  • Получение загара: УФ-лучи стимулируют выработку меланина в коже. Также в малых дозах способствуют выработке витамина D.
  • Криминалистика и безопасность: УФ-лампы применяются для проверки подлинности денежных купюр и документов, а также для обнаружения биологических следов на месте преступления.
  • Промышленность: отверждение некоторых полимеров, клеев и лаков (УФ-сушка).

  Ответ: Ультрафиолетовое излучение применяется для стерилизации, в криминалистике для проверки подлинности, для получения загара и в промышленности для отверждения материалов.

• Рентгеновское излучение (частоты от 30 ПГц до 30 ЭГц)

  Обладает высокой проникающей способностью, что позволяет ему проходить сквозь мягкие ткани организма.

  • Медицинская диагностика: рентгенография, флюорография и компьютерная томография (КТ) для получения изображений костей и внутренних органов с целью выявления переломов, опухолей и других патологий.
  • Промышленная дефектоскопия: просвечивание деталей, сварных швов для обнаружения внутренних дефектов (трещин, пустот).
  • Системы безопасности: сканеры багажа в аэропортах и на вокзалах для выявления запрещенных предметов.
  • Наука: рентгеноструктурный анализ для определения кристаллической структуры веществ.

  Ответ: Рентгеновское излучение используется в медицине (рентген, КТ), в системах безопасности для сканирования багажа и в промышленности для контроля качества изделий (дефектоскопия).

• Гамма-излучение (частоты свыше 30 ЭГц)

  Это наиболее высокочастотное и высокоэнергетическое электромагнитное излучение, возникающее при ядерных реакциях и радиоактивном распаде.

  • Медицина (онкология): лучевая терапия для уничтожения раковых клеток с помощью сфокусированного пучка гамма-лучей (например, "гамма-нож").
  • Стерилизация: обработка медицинских инструментов, материалов для перевязки и некоторых пищевых продуктов для уничтожения всех микроорганизмов.
  • Промышленная дефектоскопия: гамма-дефектоскопия используется для контроля очень толстых и плотных объектов, где рентгеновские лучи неэффективны.
  • Наука: гамма-астрономия изучает самые мощные процессы во Вселенной, такие как взрывы сверхновых, активные ядра галактик и гамма-всплески.

  Ответ: Гамма-излучение применяется в медицине для лучевой терапии рака, для стерилизации инструментов и продуктов, а также в промышленности и астрономии.