Методическая разработка на тему: Приемы работы на уроках физики для реализации военной направленности преподавания предмета с целью повышения качества образования
Скачать 1.18 Mb.
|
Преподаватель физики М. КузнецоваХОД УРОКА
Открытие инфракрасного излучения. Источники и приемники излучения Инфракрасное излучение (ИК) – электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света с = 770 нм и коротковолновым радиоизлучением с = 1 мм. Инфракрасное излучение было открыто в 1800 г. английским ученым В. Гершелем, который обнаружил, что в полученном с помощью призмы спектре Солнца за границей красного света (в невидимой части спектра) температура термометра повышается. В 19 веке было доказано, что ИК излучение подчиняется законам оптики и, следовательно, имеет ту же природу, что и видимый свет. Мощным источником ИК излучения является Солнце, около 50% излучения которого лежит в инфракрасной области. Значительная доля (от 70 до 80%) энергии излучения ламп накаливания с вольфрамовой нитью приходится на ИК излучение. Мощным источником ИК излучения является угольная электрическая дуга с температурой приблизительно 3900 оС и различного рода газоразрядные лампы. Излучение некоторых оптических квантовых генераторов (лазеров) также лежит в инфракрасной области спектра. Кроме этого любое тело, имеющее температуру выше абсолютного нуля ( - 273 оС), является источником ИК излучения. Приемники ИК излучения основаны на преобразовании энергии ИК излучения в другие виды энергии, которые могут быть измерены обычными методами. Существуют тепловые и фотоэлектрические приемники. В тепловых приемниках поглощенное ИК излучение вызывает повышение температуры термочувствительного элемента, которое и регистрируется (термопара, болометр – устройство в котором электрическое сопротивление изменяется в зависимости от температуры). В фотоэлектрических приемниках поглощенное ИК излучение приводит к появлению или изменению электрического тока или напряжения (фотодиоды, фоторезисторы, электронно-оптические преобразователи). Специальные фотопленки и пластинки – инфрапластинки – также чувствительны к ИК излучению до = 1,2 мкм, и поэтому в ИК излучении могут быть получены фотографии. Свойства инфракрасного излучения Инфракрасное излучение (невидимое глазом) вызывает сильный нагревательный эффект. Оптические свойства веществ (прозрачность, коэффициент отражения, коэффициент преломления) в ИК области спектра, как правило, значительно отличаются от оптических свойств видимой и ультрафиолетовой областях. Многие вещества, прозрачные в видимой области, оказываются непрозрачными в некоторых областях ИК-излучения и наоборот. Например, слой воды толщиной в несколько сантиметров непрозрачен для инфракрасного излучения = 1 мкм (поэтому вода часто используется как теплозащитный фильтр), а пластинки германия и кремния, непрозрачные в видимой области, прозрачны в ИК области. Вещества, прозрачные для ИК излучения и непрозрачные в видимой области, используются в качестве светофильтров для выделения ИК излучения (при ИК фотосъемке). Ряд веществ даже в толстых слоях (несколько см) прозрачен в достаточно больших участках ИК спектра. Из таких веществ изготавливают различные оптические детали (призма, линза, окна) инфракрасных приборов. У большинства металлов отражательная способность для инфракрасного излучения значительно больше, чем для видимого света. Например, коэффициент отражения алюминия, меди, серебра, золота достигает 98%. Проходя через земную атмосферу, ИК излучение ослабляется в результате рассеяния и поглощения. Азот и кислород воздуха не поглощают ИК излучения, а пары воды и углекислый газ интенсивно поглощают ИК излучение. Особенно сильно ИК излучение поглощают пары воды. Наличие в атмосфере взвешенных частиц – дыма, пыли, мелких капель воды (дымка, туман) – приводят к дополнительному ослаблению ИК излучения в результате рассеяния его на этих частицах. При малых размерах частиц (воздушная дымка) ИК излучение рассеивается меньше чем видимое, что используется в ИК фотографии. А при больших размерах капель (густой туман) ИК излучение рассеивается так же сильно, как и видимое. Инфракрасная фотография Инфракрасная фотография – получение снимков в ИК излучении. Снимки в ИК излучении можно получать различными методами. Наиболее прост метод непосредственного фотографирования на фотопластинке и пленке, чувствительной к ИК излучению. При этом на объектив фотоаппарата устанавливают светофильтр, пропускающий ИК излучение и не прозрачный для видимого света. Чувствительность инфрапленок относительно мала, поэтому для ИК фотографии в условиях малой освещенности применяют приборы, состоящие из электронно-оптического преобразователя и обычного фотоаппарата. Электронно-оптический преобразователь преобразует невидимое ИК изображение в видимое и одновременно усиливает его яркость. ИК фотография позволяет получать дополнительную (по сравнению с фотографией в видимом свете) информацию об объекте, т.к. излучение рассеивается при прохождении через дымку и туман меньше, чем видимое излучение. ИК фотография позволяет получать четкие снимки предметов, удаленных на сотни километров. Благодаря различию коэффициентов отражения и пропускания в видимом и ИК диапазонах на ИК фотографии можно увидеть детали невидимые глазом на обычной фотографии. Эти особенности широко используются в ботанике – при изучении болезней растений, в медицине – при диагностике кожных и сосудистых заболеваний, в криминалистике – при обнаружении подделок документов, в астрономии – при фотографировании звезд и туманностей. Существуют приборы, фиксирующие тепловое излучение объекта в разных точках которого температура различна – тепловизоры. Интенсивность ИК излучения в каждой точке изображения регистрируется приемником и преобразуется в световой сигнал, который фиксируется на фотопленке. Изображение, получаемое в этом случае, не является ИК фотографией в обычном смысле, т.к. оно дает лишь картину распределения температуры по поверхности объекта. Такие приборы применяют для обнаружения перегретых участков машин, для получения термальных карт местности. С целью большей выразительности тепловой карты запись на ней изображения исполняется в условных цветах. Каждая температура отмечается определенным цветом. Участки с высокой температурой имеют красные тона, холодные – синие. Естественно, красочное отображение теплового объекта не имеет ничего общего с его действительным цветом, но оно наглядно и удобно для изучения.   Применение инфракрасного излучения Инфракрасное излучение находит широкое применение в научных исследованиях при решении большого числа практических задач, в военном деле. Исследование спектров испускания и поглощения в ИК области используются при изучении структуры электронной оболочки атомов, для определения структуры молекул, а также для качественного и количественного анализа смеси веществ, сложного молекулярного состава, например, моторного топлива. Благодаря различию коэффициентов рассеяния, отражения в видимом и ИК излучении фотография, полученная в ИК излучении, обладает рядом особенностей по сравнению с обычной фотографией. Например, на ИК снимках видны детали, невидимые на обычной фотографии. В промышленности ИК излучение применяется для сушки и нагрева материалов и изделий при их облучении, а также для обнаружения скрытых дефектов изделий. Тепловое действие ИК излучения используется для сушки керамических изделий, свинцовых аккумуляторных пластин, пластмасс, фанеры, кожи, зерна, взрывчатых веществ, лаков и эмалей, которыми покрывают, обмотки трансформаторов, моторов. В отличие от прежних методов сушки с помощью сушильных печей и потока горячего воздуха сушка ИК лучами дает лучшие результаты (не вызывает трещин и коробления, воздух их почти не поглощает и тепло выделяется в массе самого высушиваемого вещества) при меньших температурах и является более удобной и экономичной. В качестве источника ИК лучей при обогреве и сушке часто применяют электрические лампы накаливания с внутренним рефлектором, который представляет собой тонкий слой серебра (или алюминия), нанесенный изнутри на боковую стенку стеклянной колбы. Эти лампы называются зеркальными. Инфракрасное излучение используется и при производстве зеркал. Установлено, что серебрение протекает с большей скоростью и равномерностью при облучении ИК лучами малой интенсивности, чем в потоке горячего воздуха. Применение инфракрасного излучения в военном деле Современная военная техника достигла такого совершенства, что ночь перестала быть существенной помехой боевой активности войск. Военных выручают приборы ночного видения. Основу приборов ночного видения составляет электронно-оптический преобразователь (ЭОП) в котором невидимое глазом инфракрасное изображение преобразуется в видимое. На этом принципе построены различные приборы ночного видения (бинокли, прицелы, очки). Они позволяют вести наблюдение и прицеливание в звездную ночь на расстоянии до 800 м; огонек сигареты виден на удалении до 2 км. Создание высокочувствительных приемников ИК излучения позволило построить специальные приборы – теплопеленгаторы для обнаружения и пеленгации объектов, температура которых выше температуры окружающего фона (нагретые трубы кораблей, двигатели самолетов, выхлопные трубы танков), по их собственному тепловому ИК излучению. На принципе использования теплового излучения созданы системы наведения на цель снарядов и ракет. Специальная оптическая система и приемник ИК излучения, расположенный в головной части ракеты, принимает ИК излучение от цели, а автоматическое следящее устройство направляет ракету точно в цель. Применяются инфракрасные локаторы и дальномеры, которые позволяют обнаружить в темноте любые объекты и измерить расстояние до них. Мы уже слышали о фотографиях в ИК лучах. Их используют военные для выявления замаскированных целей. Боевая техника с искусственной окраской обладают меньшим коэффициентом отражения в ИК лучах, чем природные объекты с естественной окраской, поэтому хорошо выделяется на ИК фотографиях. Для наземной и космической связи применяются оптические квантовые генераторы (лазеры) излучающие в ИК области спектра. Открытие ультрафиолетового излучения. Источники и приемники излучения Ультрафиолетовое излучение (от ультра... и фиолетовый), ультрафиолетовые лучи, ультрафиолетовое излучение, не видимое глазом электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между видимым и рентгеновским излучениями в пределах длин волн 400 нм - 10 нм. Обладает высокой химическая активность (разложение хлорида серебра, свечение кристаллов сульфида цинка), невидимо. Ультрафиолетовое излучение представляет собой электромагнитные волны, которые являются коротковолновой частью светового излучения. Ультрафиолетовое излучение открыто в 1801 немецким учёным Н. Риттером и английским учёным У. Волластоном по фотохимическому действию этого излучения на хлористое серебро. Спектр ультрафиолетового излучения может быть линейчатым, непрерывным или состоять из полос в зависимости от природы источника ультрафиолетового излучения. Линейчатым спектром обладает ультрафиолетовое излучение атомов, ионов или лёгких молекул (например, водорода). Для спектров тяжёлых молекул характерны полосы, обусловленные электронно-колебательно-вращательными переходами молекул. Непрерывный спектр возникает при торможении и рекомбинации электронов. Естественные источники ультрафиолетового излучения - Солнце, звёзды, туманности и др. космические объекты. Однако лишь длинноволновая часть ультрафиолетового излучения ( > 290 нм) достигает земной поверхности. Более коротковолновое ультрафиолетовое излучение поглощается озоном, кислородом и др. компонентами атмосферы на высоте 30 - 200 км от от поверхности Земли. Излучение накалённых до 3000 оС твёрдых тел содержит заметную долю ультрафиолетового излучения непрерывного спектра, интенсивность которого растет с увеличением температуры. Более мощное ультрафиолетовое излучение испускает плазма газового разряда. Для различных применений ультрафиолетового излучения промышленность выпускает ртутные, водородные, ксеноновые и др. газоразрядные лампы, окна которых (либо целиком колбы) изготовляют из прозрачных для ультрафиолетового излучения материалов (чаще из кварца). Любая высокотемпературная плазма (плазма электрических искр и дуг, плазма, образующаяся при фокусировке мощного лазерного излучения в газах или на поверхности твёрдых тел, и т.д.) является мощным источником ультрафиолетового излучения. Для регистрации ультрафиолетового излучения при > 230 нм используются обычные фотоматериалы. В более коротковолновой области к нему чувствительны специальные маложелатиновые фотослои. Применяются фотоэлектрические приёмники, использующие способность ультрафиолетового излучения вызывать ионизацию и фотоэффект: фотодиоды, ионизационные камеры, счётчики фотонов. При исследовании ультрафиолетового излучения также используют различные люминесцирующие вещества, преобразующие ультрафиолетовое излучение в видимое. На этой основе созданы приборы для визуализации изображений в ультрафиолетовом излучении. |
Похожие:
 | Методическая разработка на тему: «Проектная деятельность на уроках... | | Методическая разработка на тему: «Формирование исследовательской... Кузнецова Марина Станиславовна, преподаватель (руководитель дисциплины физика и астрономия) |
 | Анализ состояния преподавания информатики в 7 11 классах в 2012/2013учебном год Использование интерактивных модулей как средство повышения качества знаний на уроках физики | | Методическая разработка цикла уроков по кубановедению и изобразительному... Данная методическая разработка предназначена для реализации на уроках кубановедения и изобразительного искусства в 5 классе общеобразовательной... |
| Методическая разработка на тему: «Проектная деятельность на уроках... «Проектная деятельность на уроках физики и астрономии с использованием сетевых компьютерных технологий» | | План работы методического объединения учителей математики на 2011-2012 учебный год Актуальность использования дифференцированных заданий на уроках математики с целью повышения качества математического образования... |
| Методическая разработка по Основам безопасности жизнедеятельности... Методическая разработка ориентирована на программу 10 – 11 класса по обж. Материалы предназначены для работы преподавателей курса... | | Владимир Мегре Актуальность использования дифференцированных заданий на уроках математики с целью повышения качества математического образования... |
| Руководство к программе AutoClickExtreme Актуальность использования дифференцированных заданий на уроках математики с целью повышения качества математического образования... | | Тема: Использование икт на уроках русского языка и литературы Цель работы: внедрение икт в образовательный процесс с целью повышения качества знаний учащихся |
| Работа над аккомпанентом на уроках сольфеджио ... | | Ганс Селье. От мечты к открытию Актуальность использования дифференцированных заданий на уроках математики с целью повышения качества математического образования... |
| Ксавьера Холландер Мадам сошествие в ад Актуальность использования дифференцированных заданий на уроках математики с целью повышения качества математического образования... | | Методическая разработка по внедрению проектного метода на уроках географии Данная методическая разработка предполагает проведение уроков по дисциплине География с использованием элементов проектного метода... |
| 1. Шамбала (лог Льва Андреевича Ермолова) Актуальность использования дифференцированных заданий на уроках математики с целью повышения качества математического образования... | | Методическая разработка «Проверка знаний, умений, навыков учащихся на уроках физики» Русский язык: Грамматика. Текст. Стили речи: Учеб. Пособие для 10-11 кл общеобразоват. Учреждений, Дейкина А. И. Власенков, Л. М.... |
