Излучение электромагнитных волн опыты герца конспект урока 11 класс

Обновлено: 08.07.2024

Организационный момент
Мотивация к обучению

Вселенная-это океан электромагнитных излучений. Человек живет в нем, не замечая волн, проникающих в окружающее пространство. Включив лампочку или греясь у камина, человек заставляет источник этих волн работать, не задумываясь об их свойствах. Открытие природы электромагнитного излучения, позволило человечеству в течение XX века освоить и ввести в эксплуатацию различные его виды.

Сегодня мы поговорим об электромагнитных волнах, что это? Каковы его характеристики?

Когда мы слышим слово "волна", что вы себе представляете? Волны на море, на реке, волна в ванной комнате, и т.д. это механические волны. Механика переводится как движение. Мы их видим и способны определить его характеристики. Вспомним, какие величины характеризуют механические волны.

Период – это время, за которое совершается одно колебание. Период обозначается буквой Т, измеряется в секундах. Определяется по формуле:

Частота – это число колебаний в единицу времени. Частота - обозначается буквой ν (ню), измеряется в герцах Гц и определяется по формуле:

Амплитуда – это наибольшее отклонение от положения равновесия. Амплитуда – обозначается буквой А, измеряется в метрах.

Длина волны - это кратчайшее расстояние между точками, колеблющимися в одинаковых фазах. Обозначается буквой лямбда λ, измеряется в метрах м,

Электромагнитные волны играют огромную роль в жизни современного человека - с их помощью мы передаем информацию, общаемся, обмениваемся данными, изучаем окружающий мир и многое другое. Сегодня мы должны понять понятие электромагнитных волн, выяснить, как получить электромагнитные волны и какими свойствами они обладают.

Какова же история открытия электромагнитных волн?

В 1820 году Эрстед обнаружил действие электрического тока на магнитную стрелку, что привело к возникновению новой области физики - электромагнетизма.

В 1831 году Фарадей открыл явление электромагнитной индукции: переменное магнитное поле создает переменный электрический ток.

В 1864 году Максвелл предположил, что при изменении электрического поля возникает вихревое магнитное поле.

В 1887 году Герц экспериментально подтвердил гипотезу Максвелла о существовании электромагнитного поля.

Для подтверждения гипотезы Максвелла о существовании электромагнитного поля необходимо было экспериментально открыть электромагнитные волны. Это сделал немецкий физик Генрих Герц, который использовал устройство, названное в его честь вибратором Герца-открытый колебательный контур.

Простейшая система, в которой возникают электромагнитные колебания, называется колебательным контуром.

Для того, чтобы иметь колебания в цепи, необходимо зарядить конденсатор. В результате периодической перезарядки конденсатора в цепи возникают колебания. Между обкладками конденсатора возникает переменное электрическое поле. А вокруг него переменное магнитное поле, вихрь и вихрь переменного электрического поля и др. Таким образом, в пространстве электромагнитное поле распространяется в виде электромагнитных волн. Генри Герц измерил частоту ν гармонических колебаний в цепи и длину λ электромагнитной волны и определил скорость электромагнитной волны:

Значение скорости электромагнитной волны, полученное в эксперименте Герца, совпало со значением скорости электромагнитной волны по гипотезе Максвелла с = 299 792 458 м = 300 000 км/с. Чтобы сделать излучение более интенсивным, необходимо увеличить циклическую частоту. По формуле: ω=1/√(L∙C) частота зависит от индуктивности катушки и емкости конденсатора. Так, необходимо уменьшить индуктивность L и электрическую емкость C. для этого необходимо уменьшить количество витков катушки и раздвинуть обкладки конденсатора. Закрытый колебательный контур превращается в открытый – прямой проводник. Проводник был разрезан, оставляя зазор, чтобы поставить шары и зарядить до высокой разности потенциалов. В результате между шариками проскакивала искра. Возбуждая в вибраторе с помощью источника высокого напряжения, серии импульсов быстроизменяющегося тока, Герц получал электромагнитные волны высокой частоты. Электромагнитные волны регистрировались Герцем с помощью приемного вибратора (резонатора), который является тем же устройством, что и излучающий вибратор

Итак, процесс взаимного порождения электрического поля переменным магнитным полем и изменение магнитного поля электрическое поле может продолжать распространяться, захватывая новые области пространства. Переменные электрическое и магнитное поля, распространяющиеся в пространстве и генерирующие друг друга, называются электромагнитной волной .

Электромагнитное поле-особая форма материи, осуществляющая электромагнитное взаимодействие. И это поле имеет совершенно иную природу, чем электростатическое. Линии натяжения не имеют начала и конца, они замкнуты. Отсюда и название вихревого поля. Вихревое электрическое поле-это поле, силовые линии которого не начинаются и не заканчиваются нигде, а являются замкнутыми линиями.

Чем быстрее меняется магнитная индукция, тем больше напряженность электрического поля. Сила, действующая на заряд со стороны вихревого электрического поля, равна:

Но, в отличие от электростатического поля, работа вихревого электрического поля на замкнутой линии не равна нулю. Так как при перемещении заряда вдоль замкнутой линии напряженности электрического поля работа на всех участках пути имеет один и тот же знак, потому, что сила и перемещение совпадают по направлению.

Согласно теории Максвелла, электромагнитная волна переносит энергию. Энергия электромагнитного поля волны в данный момент времени меняется периодически в пространстве с изменением векторов и Электрическое и магнитное поля в электромагнитной волне перпендикулярны друг к другу, причем каждое из них перпендикулярно к направлению распространения волны:

Период Т – это время одного колебания. Частота ν – это число колебаний за одну секунду. Длина волны λ — это расстояние, на которое распространяется электромагнитная волна за время одного периода. В вакууме для электромагнитной волны период Т и частота ν и длина волны λ связаны соотношениями:

Герц не только открыл электромагнитные волны, но и показал, что они ведут себя подобно другим волнам. Они поглощаются, отражаются, преломляются, наблюдаются явления интерференции и дифракции волн. Вычисленная на основании гипотезы Максвелла скорость электромагнитной волны совпала с наблюдаемой в опытах скоростью света. Это совпадение позволило предположить, что свет является одним из видов электромагнитных волн.

Свойства электромагнитных волн:

Отражение электромагнитных волн: волны хорошо отражаются от металлического листа, причем угол падения равен углу отражения;

Поглощение волн: электромагнитные волны частично поглощаются при переходе через диэлектрик;

Преломление волн: электромагнитные волны меняют свое направление при переходе из воздуха в диэлектрик;

Интерференция волн: сложение волн от когерентных источников;

Дифракция волн: отгибание волнами препятствий.

Фронтом волны называется геометрическое место точек, до которых дошли возмущения в данный момент времени.

Поверхность равной фазы называется волновой поверхностью.

Плоской волной называется волна, у которой волновая поверхность - плоскость. Линия, перпендикулярная волновой поверхности, называется лучом.

Электромагнитная волна, как мы уже сказали, переносит энергию. Луч указывает направление, в котором волна переносит энергию. Тогда для плоской электромагнитной волны скорость, которой перпендикулярна поверхности площадью s, то можно ввести понятие плотность потока излучения.

Плотностью потока электромагнитного излучения называют отношение электромагнитной энергии переносимой волной за время через перпендикулярную лучам поверхность площадью S, к произведению площади на время .

Иногда ее называют интенсивностью волны. Плотностью потока электромагнитного излучения пропорциональна четвертой степени циклической частоты.

Источники излучения электромагнитных волн разнообразны, но самым простым является точечный источник.

Точечный источник излучения – это источник, размеры которого много меньше расстояния, на котором оценивается его действие, и он посылает электромагнитные волны по всем направлениям с одинаковой интенсивностью (например, звёзды).

Длина электромагнитных волн различна: от значений порядка 10 13 м (низкочастотные колебания) до 10 -10 м (γ-лучи).

Шкала электромагнитных волн

Свет составляет ничтожную часть широкого спектра электромагнитных волн. Принято выделять низкочастотное излучение, радиоволны, инфракрасное излучение, видимое излучение, ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение. Атомные ядра испускают самое коротковолновое -излучение. Особого различия между отдельными излучениями нет. Излучения различной длины волны отличаются друг от друга по способу их получения (излучение антенны, тепловое излучение, излучение при торможении быстрых электронов и др.) и методам регистрации. Электромагнитные волны обнаруживаются, в конечном счете, по их действию на заряженные частицы. В вакууме излучение любой длины волны распространяется со скоростью 300 000 км/с. Если мысленно разложить эти виды по возрастанию частоты или убыванию длины волны, то получится широкий непрерывный спектр – шкала электромагнитных излучений.

Сегодня мы знаем, что к опасным видам излучения относятся: гамма-излучение, рентгеновские лучи и ультрафиолетовое излучение, остальные – безопасны. Распределение электромагнитных излучений по диапазонам условное и резкой границы между областями нет. Вся шкала электромагнитных волн является подтверждением того, что все излучения обладают одновременно квантовыми и волновыми свойствами.

В зависимости от своей частоты или длины волны электромагнитные волны имеют различное применение. Они несут людям пользу и вред. Бытовые обогревательные приборы, приборы для приготовления еды, телефоны, компьютеры, вышки сотовой связи и телебашни, электропровода излучают электромагнитные волны. Больше других источников электромагнитные волны у нас дома излучают мобильные телефоны, микроволновые печи, холодильники, электрические кухонные плиты. Самым мощным источником излучения являются линии электропередач, и строить жилые дома под ними, воспрещено. Антенны радиопередатчиков нельзя устанавливать на сооружениях, в которых живут люди. Эмбрионы и ткани, находящиеся в стадии роста, больше всего подвержены влиянию волн, воздействуют электромагнитное поле на центральную нервную систему и мышцы тела. Это влияние становится причиной бессонницы и дисфункций в неврологической области, нарушения частоты биений сердца и скачков давления. Но есть, и полезные свойства электромагнитных волн. Их используют в физиотерапевтическом лечении некоторых болезней так как они способствуют быстрому заживлению тканей, останавливает развитие воспалительных процессов. Мы сегодня исключить полностью общение с электромагнитными волнами не можем, но чтобы обезопасить себя дома, надо грамотно устанавливать бытовые устройства в комнатах.

Итак, свойства электромагнитных волн:

1. Электромагнитная волна представляет собой распространение в пространстве с течением времени переменных (вихревых) электрических и магнитных полей.

2. Электромагнитные волны излучаются зарядами, которые движутся с ускорением, например, при колебаниях. Причем, чем больше ускорение колеблющихся зарядов, тем больше интенсивность излучения волны.

3. Векторы и в электромагнитной волне перпендикулярны друг другу и перпендикулярны направлению распространения волны.

4.Электромагнитная волна является поперечной.

Разбор тренировочного задания

1. Определить, на какой частоте работает передатчик, если длина излучаемых им волн равна 200 м.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Сценарий проведения урока с использованием современных педагогических технологий.

Обучающая : Изучить электромагнитные волны, историю их открытия, характеристики и свойства.

Развивающая : развивать умение наблюдать, сравнивать, анализировать

Воспитывающая : формирование научно-практического интереса и мировоззрения

Ознакомление с историей открытия электромагнитных волн:

Закон Фарадея (проведение опыта)

Гипотеза Максвелла (проведение опыта)

Графическое и математическое представление электромагнитной волны

График электромагнитной волны

Уравнения электромагнитной волны

Характеристики электромагнитной волны: скорость распространения, частота, период, амплитуда

Экспериментальное подтверждение существования электромагнитных волн.

Закрытый колебательный контур

Открытый колебательный контур. Опыты Герца

Свойства электромагнитных волн

Получение домашнего задания

Оборудование:

Персональные готовые карточки с графическим представлением электромагнитной волны, основными формулами и домашним заданием (Приложение 1)

Видеоматериал из электронного приложения к комплекту Физика 11 класс ( УМК Мякишев Г . Я ., Буховцев Б.Б.)

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ УЧИТЕЛЯ

Информационная карта

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ УЧЕНИКА

Мотивационный этап – Введение в тему урока

Мы узнаем историю их открытия, познакомимся с учеными, приложившим к этому свои руки. Узнаем как смогли впервые получить электромагнитную волну. Изучим уравнения, график и свойства электромагнитных волн.

Для начала, давайте вспомним, что такое волна и какие виды волн вы знаете?

Волна - это колебания, распространяющиеся во времени. Волны бывают механические и электромагнитные.

Механические волны – разнообразны, они распространяются в твердых, жидких, газообразных средах, можем ли мы их засечь с помощью наших органов чувств? Приведите примеры.

Да, в твердых средах – это могут быть землетрясения, колебания струн музыкальных инструментов. В жидкости- волны на море, в газах - это распространения звуков.

С электромагнитными волнами не все так просто. Мы с вами находимся в классе и совершенно не чувствуем и не осознаем какое количество электромагнитных волн пронизывает наше пространство. Может кто-то из вас уже может привести примеры волн, которые здесь присутствуют?

-Излучения мобильных телефонов и оргтехники

К электромагнитным излучениям относятся и радиоволны и свет от Солнца и рентген и радиация и многое другое. Если бы мы визуализировали бы их, то за таким огромным количеством электромагнитных волн не смогли бы увидеть друг друга. Они служат главным носителем информации в современной жизни и в то же время являются мощным отрицательным фактором, воздействующим на наше здоровье.

Организация деятельности учащихся по созданию определения электромагнитной волны

Мы с вами знаем, что в 1831г. Английский физик Майкл Фарадей экспериментально открыл явление электромагнитной индукции. В чем оно проявляется?

Давайте повторим один из его опытов. Какова формула закона?

Учащимся проводится опыт Фарадея

Изменяющееся во времени магнитное поле приводит к появлению ЭДС индукции и индукционного тока в замкнутом контуре.

Да, в замкнутом контуре появляется индукционный ток, который мы регистрируем с помощью гальванометра

Таким образом, Фарадей опытным путем показал, что между магнетизмом и электричеством существует прямая динамическая связь. При этом, не получивший систематического образования и слабо владевший математическими методами Фарадей не мог подтвердить свои опыты теорией и математическим аппаратом. В этом ему помог другой выдающийся английский физик Джеймс Максвелл (1831-1879)

Итак, даже если проводник не замкнут, изменение магнитного поля вызывает в окружающем пространстве индукционное электрическое поле, которое является вихревым. Каковы свойства вихревого поля?

Свойства вихревого поля:

Его линии напряженности замкнуты

Не имеет источников

Также нужно добавить, что работа сил поля по перемещению пробного заряда по замкнутому пути равна не нулю, а ЭДС индукции

Кроме того Максвелл выдвигает гипотезу о существовании обратного процесса. Как вы думаете, какую?

А как мы можем получить изменяющееся во времени электрическое поле?

Изменяющимся во времени током

Что представляет из себя ток?

Ток- упорядоченно движущиеся заряженные частицы, в металлах- электроны

Тогда как они должны двигаться, чтобы ток был переменным?

Правильно, именно ускоренные движущиеся заряды вызывают переменное электрическое поле. Теперь попробуем зафиксировать изменение магнитного поля с помощью цифрового датчика, поднося его к проводам с переменным током

Ученик проводит эксперимент по наблюдению изменений магнитного поля

На экране компьютера мы наблюдаем, что при поднесении датчика к источнику переменных токов и его фиксации происходит непрерывное колебание магнитного поля, а значит перпендикулярно ему возникает переменное электрическое поле

Таким образом, возникает непрерывная взаимосвязанная последовательность: изменяющееся электрическое поле порождаем переменное магнитное, которое своим явлением снова порождает изменяющееся электрическое поле и т.д.

Однажды начавшийся в некоторой точке процесс изменения электромагнитного поля будет далее непрерывно захватывать все новые и новые области окружающего пространства. Распространяющееся переменное электромагнитное поле и есть электромагнитная волна.

Итак, гипотеза Максвелла была лишь теоретическим предположением, не имеющим экспериментального подтверждения, однако на ее основе ему удалось вывести систему уравнений, описывающую взаимные превращения магнитного и электрического полей и даже определить их некоторые свойства.

Ребятам раздаются персональные карточки с графиком и формулами

Существуют электромагнитные волны, т.е. распространяющееся во времени электромагнитное поле. Они представляют собой взаимно перпендикулярные колебания векторов - напряженности электрического поля и – магнитной индукции и лежащие в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны. Зарисуйте электромагнитную волну.

Организация деятельности учащихся на определение скорости электромагнитных волн и других характеристик

Уравнение электромагнитной волны в произвольной точке с координатой х имеет вид:

Электромагнитные волны распространяются в пространстве с конечной скоростью , где =8,85419*10 -12 Ф/м, =1,25664*10 -6 Гн/м – электрическая и магнитная постоянные, а кто вспомнит, что такое ξ и ? Где мы с ними встречались?

ξ-диэлектрическая проницаемость вещества, мы считали емкость конденсатора , - магнитная проницаемость вещества – характеризуем магнитные свойства веществ, показывает будет вещество парамагнетиком, диамагнетиком или ферромагнетиком

Давайте рассчитаем скорость электромагнитной волны в вакууме, тогда ξ = =1

Ребята рассчитывают скорость , после чего проверяем все на проекторе

Длина, частота, циклическая частота и период колебаний волны вычисляются по знакомым нам из механики и электродинамике формулам, напомните мне их пожалуйста.

Ребята записывают на доске формулы λ=υТ, , , проверяем их правильность на слайде

Максвелл также теоретически вывел формулу энергии электромагнитной волны, причем энергия волны прямо пропорциональна четвертой степени частоты . W _эм ~ 4 Значит, чтобы легче зафиксировать волну, необходимо, чтобы она была высокой частоты.

Теория Максвелла вызвала резонанс в физическом обществе, но экспериментально он не успел подтвердить свою теорию, тогда эстафету подхватил германский физик Генрих Герц (1857— 1894). Удивительно, но Герц хотел опровергнуть теорию Максвелла, для этого он придумал простое и гениальное решение по получению электромагнитных волн.

Давайте вспомним, где мы уже наблюдали взаимное превращение электрической и магнитной энергий?

В колебательном контуре.

В закрытом колебательном контуре, из чего он состоит?

Это цепь, состоящая из конденсатора и катушки, в которой происходят взаимные электромагнитные колебания

Мы уже сказали, что энергия волны прямо пропорциональна четвертой степени частоты . W _эм ~ν 4 . Значит, чтобы легче зафиксировать волну, необходимо, чтобы она была высокой частоты. Какой формулой определяется частота в колебательном контуре?

Частота колебаний в закрытом контуре

Что мы можем сделать, чтобы увеличить частоту?

Уменьшить емкость и индуктивность, а значит уменьшить количество витков в катушке и увеличить расстояние меду пластинами конденсатора.

Вибратор состоял из двух проводящих сфер диаметром 10-30 см, укрепленных на концах проволочного разрезанного посредине стержня. Концы половин стержня в месте разреза оканчивались небольшими полированными шариками, образуя искровой промежуток в несколько миллиметров.

Сферы подсоединялись ко вторичной обмотке катушки Румкорфа, являвшейся источником высокого напряжения.

Индуктор Румкорфа создавал на концах своей вторичной обмотки очень высокое, порядка десятков киловольт, напряжение, заряжающее сферы зарядами противоположных знаков. В определенный момент напряжение между шарами было больше напряжения пробоя и в искровом промежутке вибратора возникала электрическая искра , происходило излучение электромагнитных волн.

Давайте вспомним явление грозы. Молния – это та же искра. Как появляется молния?

Рисунок на доске:

Таким образом, Герцу удалось сгенерировать э-м волну. Но надо еще её зарегистрировать, для этой цели в качестве детектора, или приемника, Герц использовал кольцо (иногда прямоугольник) с разрывом - искровым промежутком, который можно было регулировать. Переменное электромагнитное поле возбуждало в детекторе переменный ток, если частоты вибратора и приемника совпадали, происходил резонанс и в приемнике также возникала искра, которую визуально можно было зафиксировать.

Своими опытами Герц доказал:

1)существование электромагнитных волн;

2)волны хорошо отражаются от проводников;

3)определил скорость волн в воздухе (она примерно равна скорости в вакууме).

Проведем опыт по отражению электромагнитных волн

Показывается опыт по отражению электромагнитных волн: телефон ученика убирается в полностью металлический сосуд и друзья пытаются ему дозвониться.

Сигнал не проходит

Ребята отвечают на вопрос опыта, почему нет сигнала сотовой связи.

Теперь давайте посмотрим видеофрагмент по свойствам электромагнитных волн и запишем их.

Отражение э-м волн: волны хорошо отражаются от металлического листа, причем угол падения равен углу отражения

Поглощение волн: э-м волны частично поглощаются при переходе через диэлектрик

Преломление волн: э-м волны меняют свое направление при переходе из воздуха в диэлектрик

Интерференция волн: сложение волн от когерентных источников (подробнее изучим в оптике)

Дифракция волн – отгибание волнами препятствий

Сегодня мы с вами узнали историю электромагнитных волн от теории до эксперимента. Итак, ответьте на вопросы:

Кто открыл закон о возникновении электрического поля при изменении магнитного?

В чем заключалась гипотеза Максвелла о порождении изменяющего магнитного поля?

Что такое электромагнитная волна?

На каких векторах она построена?

Что произойдет с длиной волны, если частоту колебания заряженных частиц увеличить в 2 раза?

Какие свойства электромагнитных волн вы запомнили?

Фарадей – экспериментально открыл закон ЭДС и Максвелл расширил это понятие в теории

Изменяющееся во времени электрическое поле порождает в окружающем пространстве магнитное поле

Распространяющееся в пространстве электромагнитное поле

Напряженность, магнитная индукция, скорость

Уменьшится в 2 раза

Отражение, преломление, интерференция, дифракция, поглощение

Как я использую электромагнитные волны

Электромагнитное излучение в космосе

Источники электромагнитного излучения у меня дома, их влияние на здоровье

Воздействие электромагнитного излучения от сотового телефона на физиологию человека

А также решите к следующему занятию задачи:

Сила тока в открытом колебательном контуре изменяется по закону i =0.5 cos 4*10 5 π t . Найдите длину излучаемой волны.

развивающие: развитие познавательного интереса учащихся, расширение их кругозора, развитие навыков самостоятельной работы с научно-технической, справочной литературой; развитие коммуникативных навыков; развитие навыков использования информационных технологий на уроках физики.

воспитательные: воспитание самостоятельности и ответственности, воспитание навыков работы в команде.

На уроке используются современные образовательные технологии, а именно, технология сотрудничества и проблемного обучения, технология блочной подачи информации, информационно-коммуникационные технологии.

Данный урок решает задачи:

углубление знаний о материальном мире и методах научного познания природы;

развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей учеников в процессе практического применения Интернета;

воспитание коммуникативных способностей в процессе выполнения совместной деятельности;

формирование физического мышления: умение выдвигать гипотезы, строить модели для их объяснения.

формы обучения (беседа, групповая, индивидуальная работа) и средства обучения (программа Microsoft Office Power Point, Интернет, мультимедийный курс - электронное учебное пособие).

Форма проведения урока: деловая игра.

Межпредметные связи урока:биология, информатика,экология

Подготовка к уроку

За две недели до урока класс делится на 3 группы. В каждой группе определяется лидер, который распределяет задания между членами группы, координирует их деятельность по подготовке к уроку. Группам дается задание подготовить доклады об одном из видов электромагнитных волн по плану, предложенному учителем, подготовить слайд для презентации своей группы с помощью программы Power Point.

модель урока

Проводится презентация отдельных видов электромагнитных волн, в которой участвуют 3 группы. Каждая группа представляет свой вид излучения, сопровождая своё выступление презентацией. В состав экспертной группы включаются учащиеся данного класса и учителя физики, химии, биологии.

1. Вступительное слово учителя:

мотивация учебной деятельности;

представление участников презентации;

представление экспертной группы.

В обыденной речи слово "свет" мы используем в самых разных значениях: свет мой, солнышко, скажи. ученье - свет, а неученье - тьма. В физике термин "свет" имеет гораздо более определенное значение. Так что же такое свет?
СВЕТ – самое темное место в физике, как говорят сами ученые-физики.

Мотивация.
Пусть три столетья минуло с тех пор,
Еще не разрешился этот спор,
Один сказал, что свет – это волна,
Подобна механической она.
Другой сказал, что свет – поток частиц,
В любой среде не знает границ,
Свет вашего окна – он квант или волна?

Актуализация знаний по изученной теме:

К какому виду излучения (тепловому или люминесцентному) относится свечение:
а) раскаленной отливки металла;
б) лампы дневного света;
в) звезд;
г) некоторых глубоководных рыб?
Чем вызвана и к какому виду относится люминесценция в следующих случаях:
а) свечение экрана телевизора;
б) свечение газа в рекламных трубках;
в) свечение стрелки компаса;
г) свечение планктона в море?

Девизом сегодняшнего урока я выбрала слова И.В.Курчатова: “Хороша физика, но жизнь коротка!”, который как нельзя полно показывает цель урока, не только хорошо разбираться в физических вопросах, но и знать, как это влияет на здоровье человека.

Сегодня мы с вами проведем урок в виде путешествия по шкале ЭМВ. Вселенная – океан ЭМ излучений. Мы живем в этом океане, не замечая пронизывающих окружающее пространство волн. Греясь у камина или зажигая свечу, человек заставляет работать источник этих волн, не задумываясь об их свойствах. Но знание – сила: открыв природу ЭМ излучений, человечество в течение XX столетия освоило и поставило себе на службу самые различные его виды.

Вы тоже сделали для себя много открытий при подготовке к этому уроку, многому научились.

“В будущем неграмотным будет считаться не тот, кто не умеет читать, а тот, кто не умеет обучаться”

Элвин Тофлер

При подготовке к этому путешествию я предложила работать по следующему плану:

Кем и когда было открыто и изучено это излучение?

Что является источниками этого излучения?

Какими свойствами обладает это излучение.

Влияние на здоровье человека.

Это примерный план, если ему следовать, то времени урока нам не хватит. Поэтому, каждая группа представит свой вариант защиты своего материала (мини-проекта).

Для проверки компетентности фирм, участвующих в презентации, группам предлагается специальное задание - “Ключ”, содержащее вопросы по теме урока. Правильно ответив на вопросы, учащиеся узнают, что им необходимо иметь для победы.

Карточки с заданием для групп.

Задание “Ключ”- что поведет нас вперед?

1) Способ передачи энергии с помощью электромагнитных волн(из ответа возьмите вторую букву и запишите ее в первую клетку ключа).

2) Цвет, стоящий в спектре рядом с жёлтым цветом (из ответа возьмите пятую букву и запишите её во вторую клетку ключа).

3) Как называется учение о свете? (из ответа возьмите шестую букву и запишите её в третью клетку ключа).

4) Учёный, открывший явление дисперсии света (из ответа возьмите первую букву и запишите её в четвёртую клетку ключа).

5) Явление, огибания волнами препятствий (из ответа возьмите вторую букву и девятую буквы и запишите их в пятую и шестую клетки ключа).

Учащиеся выполняют задание и сдают карточки с ответом экспертной группе.

Ответы: 1) излучение, 2) зеленый, 3) оптика, 4) Ньютон, 5) дифракция.

Краткое повторение изученного материала.

Шкала Электромагнитных излучений

Общие свойства

РазличияРазличия

•Все ЭМВ одной физической природы

•Возникают при ускоренном движении электрических зарядов

•Всем ЭМВ присущи свойства: интерференция, дифракция, поляризация, отражение, преломление, поглощение.

•Распространяются в вакууме со скоростью 300 000 км/с

С увеличением частоты происходит:

•Уменьшение длины волны

•Увеличение энергии излучения

•Более слабое поглощение веществом

•Увеличение проникающей способности

•Более сильное проявление квантовых свойств

•Усиление вредного влияния на живые организмы

3. Выступление участников групп

Группы выступают в следующей последовательности:

Выступление группы, представляющей ИК

Выступление группы, представляющей УФ

Выступление группы, представляющей рентгеновское излучение

4. Выступление экспертной группы.

5.Первичное закрепление(тест)

6. Подведение итогов урока.Рефлексия. В заключительном слове учитель кратко подводит итоги урока и объявляет оценки учащимся

Оформление урока

ШКАЛА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН

На плакате представлены устройства, в которых используются различные виды излучений: ксерокс, телескоп, эндоскоп, рентгеновская трубка, пульт дистанционного управления, люминесцентная лампа.

3. Портреты ученых: У. Гершеля, И. Риттера, В. Рентгена, И. Ньютона.

4. План выступления докладчиков

вид излучения и его основные характеристики;

основные свойства излучения;

использование данного вида излучения на практике (с демонстрацией с помощью мультимедийного компьютера некоторых устройств и принципа их действия, в которых используется данный вид излучения)

Вихревым электрическим полем называется поле, силовые линии которого нигде не начинаются и не заканчиваются, представляют собой замкнутые линии.

Электромагнитное поле – особая форма материи, осуществляющая электромагнитное взаимодействие.

Электромагнитные волны – это электромагнитные колебания, распространяющееся в пространстве с конечной скоростью.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н.. Физика.10 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2016. – С. 140-150

Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. 10-11 класс.-М.:Дрофа,2009.- С.20-22

Основное содержание урока

Сегодня мы поговорим об электромагнитных волнах, что это? Каковы его характеристики?

Механические волны имеют много общего с электромагнитными волнами, но есть и существенные различия. Они распространяются в твердой, жидкой, газообразной среде, можем ли мы обнаружить их нашими чувствами? Да, в твердых средах-это могут быть землетрясения, колебания струн музыкальных инструментов. В жидкости - волны в море, в газах-это распространение звуков. С электромагнитными волнами не все так просто. Мы не чувствуем и не осознаем, сколько электромагнитных волн пронизывает наше пространство. Радиоволны, телевизионные волны, солнечный свет, Wi-Fi, излучение мобильного телефона и многое другое являются примерами электромагнитного излучения. Если бы мы могли видеть их, мы не смогли бы видеть друг друга за столькими электромагнитными волнами. Электромагнитные волны играют огромную роль в жизни современного человека - с их помощью мы передаем информацию, общаемся, обмениваемся данными, изучаем окружающий мир и многое другое. Сегодня мы должны понять понятие электромагнитных волн, выяснить, как получить электромагнитные волны и какими свойствами они обладают.

Какова история открытия электромагнитных волн? В 1820 году Эрстед обнаружил действие электрического тока на магнитную стрелку, что привело к возникновению новой области физики - электромагнетизма. В 1831 году Фарадей открыл явление электромагнитной индукции: переменное магнитное поле создает переменный электрический ток. В 1864 году Максвелл предположил, что при изменении электрического поля возникает вихревое магнитное поле. В 1887 году Герц экспериментально подтвердил гипотезу Максвелла о существовании электромагнитного поля.

Простейшая система, в которой возникают электромагнитные колебания, называется колебательным контуром.

Таким образом, электромагнитная волна является поперечной волной. Электромагнитная волна излучается колеблющимися зарядами, при этом важно, чтобы заряды двигались с ускорением. Электромагнитная волна, как и механическая, характеризуется периодом и частотой колебаний, длиной волны и скоростью распространения. Период Т – это время одного колебания. Частота ν – это число колебаний за одну секунду. Длина волны λ — это расстояние, на которое распространяется электромагнитная волна за время одного периода. В вакууме для электромагнитной волны период Т и частота ν и длина волны λ связаны соотношениями:

Свойства электромагнитных волн:

Поглощение волн: электромагнитные волны частично поглощаются при переходе через диэлектрик;

Преломление волн: электромагнитные волны меняют свое направление при переходе из воздуха в диэлектрик;

Интерференция волн: сложение волн от когерентных источников;

Дифракция волн: отгибание волнами препятствий.

Фронтом волны называется геометрическое место точек, до которых дошли возмущения в данный момент времени. Поверхность равной фазы называется волновой поверхностью. Плоской волной называется волна, у которой волновая поверхность - плоскость. Линия, перпендикулярная волновой поверхности, называется лучом. Электромагнитная волна, как мы уже сказали, переносит энергию. Луч указывает направление, в котором волна переносит энергию. Тогда для плоской электромагнитной волны скорость, которой перпендикулярна поверхности площадью s, то можно ввести понятие плотность потока излучения. Плотностью потока электромагнитного излучения называют отношение электромагнитной энергии переносимой волной за время через перпендикулярную лучам поверхность площадью S, к произведению площади на время.

Источники излучения электромагнитных волн разнообразны, но самым простым является точечный источник. Точечный источник излучения – это источник, размеры которого много меньше расстояния, на котором оценивается его действие, и он посылает электромагнитные волны по всем направлениям с одинаковой интенсивностью (например, звёзды).

Длина электромагнитных волн различна: от значений порядка 10 13 м (низкочастотные колебания) до 10 -10 м (γ-лучи). Свет составляет ничтожную часть широкого спектра электромагнитных волн. Принято выделять низкочастотное излучение, радиоволны, инфракрасное излучение, видимое излучение, ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение, -излучение. Атомные ядра испускают самое коротковолновое -излучение. Особого различия между отдельными излучениями нет. Излучения различной длины волны отличаются друг от друга по способу их получения (излучение антенны, тепловое излучение, излучение при торможении быстрых электронов и др.) и методам регистрации. Электромагнитные волны обнаруживаются, в конечном счете, по их действию на заряженные частицы. В вакууме излучение любой длины волны распространяется со скоростью 300 000 км/с. Если мысленно разложить эти виды по возрастанию частоты или убыванию длины волны, то получится широкий непрерывный спектр – шкала электромагнитных излучений.