Главная / Физика / Ионизирующие и неионизирующие излучения (11 класс)

Ионизирующие и неионизирующие излучения (11 класс)

МНОГОПРОФИЛЬНЫЙ ЛИЦЕЙ - МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ГОРОДА ДИМИТРОВГРАДА УЛЬЯНОВСКОЙ ОБЛАСТИ





Пушкина Лидия Владимировна


учитель физика,

высшей категории




Тема урока: «Ионизирующие и

неионизирующие излучения».

11 класс




PHARFEM





2011 – 2012 учебный год



Пушкина Л.В.

учител физики высшей категории

Многопрофильног лицея МБОУ

г. Димитровграда


Проект урока

Ионизирующие и неионизирующие излучения

11 класс



Пояснительная записка

Образовательный стандарт ориентирует на организацию самостоятельной познавательной деятельности учащихся. Они получают новые знания и развивают свои информационные и коммуникативные учения: способность искать необходимую информацию в разных источниках (интернете, справочниках, энциклопедиях и т.д.), публично выступать, вести диалог, участвовать в обсуждении.

Урок - конференция - особая форма учебного занятия, сочетающая индивидуальную работу каждого учащегося (подготовка сообщения, выступление с ним) с активной работой всего класса (конспектирование выступлений, обсуждение докладов, оценивание выступлений). При изучении в 11 классе вопроса «Виды электромагнитного излучения», провожу урок-конференцию:

  • несложный и интересный материал данной темы может быть изучен учащимися самостоятельно;

  • Тема является межпредметной (она затрагивает и историю открытия излучений, их характеристики, биологическое действие на человека и природу, применение в различных сферах деятельности человека), выходит за пределы учебника;

  • наглядность позволяет компьютерные презентации, которые с интересом готовят учащиеся;

  • учащиеся на уроке - конференции являются выступающими и зрителями, делают сообщения и задают вопросы, оценивают труд своих товарищей, проводят самооценку своей работы. Это позволяет активно усвоить новые знания;

- умения, приобретенные учащимися при подготовке могут использоваться, ими на других уроках.

Цели:

Образовательная: обеспечить усвоение учащимися знаний о видах электромагнитного излучения , их источниках, свойствах, воздействий на человека, применение;

Развивающая:

  • развитие информационно - коммуникативных способностей;

  • совершенствование умений самообразования;

  • развитие умений использовать ИКТ в учебном процессе для поиска
    информации;

Воспитательные:

  • формирование ответственности и самостоятельности;

  • воспитание эстетических чувств в процессе оформления и подачи материала.

Задачи урока:

  • сделать учащихся активными участниками урока;

  • вовлечь как можно больше ребят в самостоятельную активную познавательную и творческую деятельность;

-дать материал в сжатой форме, обеспечив при этом максимум наглядности и связь изучаемых явлений с жизнью.

На уроке используются приемы, соответствующие:

1. Частично - поисковому методу;

  • задания учащимся даны на самостоятельный подбор материала по
    определенному плану;

  • самостоятельность обобщения этого материала.

2. Личностно ориентированная технология позволяющая выявить:

  • эмоционально - ценностное отношение к познанию;

  • значимости этих знаний;

  • польза;

  • позитивные эмоции на уроке.

3. Мотивация достижения успеха:

  • проявление инициативы учащихся;

  • создание ситуации трудности;

  • создание ситуации успеха.

4. Готовность к самоопределению:

  • создание ситуации выбора;

  • постановка целей;

  • определение темы урока самими учащимися;

  • интерес учащихся к себе.

Методы диагностики:

  • наблюдение за познавательной активностью, любознательностью,
    познавательным интересом,
    чувством радости и подъема;

  • наблюдение за состоянием комфортности, готовности включения в сотрудничество с одноклассниками, учителем;

  • чувством готовности и ожидания;

  • чувством удовлетворенности уроком.

Подготовка конференции.

За 2 недели до конференции учащиеся выбирают одному из предложенных мною тем для выступления:

  1. Радиоволны и их применение. Радиолокация.

  2. Инфракрасное излучение.

  3. Видимый свет.

  4. Ультрафиолетовое излучение.

  5. Рентгеновское излучение.

  6. α-излучения, β-излучения.

  7. γ-излучение.

  8. Космическое излучение.

  9. Мой город радиологический центр.

Организация конференции.

Всё мероприятие длится 2 урока. На каждое выступление отводится 5 минут, и 5 минут на обсуждение. Всем учащимся перед началом конференции выдана программа выступления. Она оформлена в виде таблицы. Если выступающий в конце поместил тест, то учащиеся отвечают и задают вопросы, оценивают.

Для обеспечения единой формы подачи материала прошу готовить выступления по единому плану:

  1. Название излучения.

  2. История открытия.

  3. Источники излучения (естественные и искусственные).

  4. Методы регистрации излучения.

  5. Влияние излучения на жизнь и здоровье человека.

  6. Использование данного излучения человеком.

Начинаю конференцию рассказом:

- что такое радиация?

-типы ионизирующих излучений;

- источники излучений.

Программа конференции и оценка работ:

п/п

Фамилия

докладчика

Темы

Проверочный тест

Оценка работы

оформление

содержание

выступление

общий балл



1.Радиоволны и их применение Радиолокация.








2.Инфракрасное излучение.








3.Видимый свет.








4.Ультрафиолетовое излучение.








5.Рентгеновское излучение.








6.α – излучение, β - излучение








7.γ - излучение








8.Космические излучения








9.Мой город радиологический центр.






Все учащиеся получили программу, так же выступают в качестве жюри. Оценивают выступления своих товарищей.

Анкета по окончании урока:

  1. Ничего не понял, в материале не разобрался.

  2. Понял не все.

  3. Осознал проблемы.

  4. Чувствую себя уверенно, но не проявил себя.

  5. Материал знаю, своей работой удовлетворен.

  6. В материале разобрался, могу оказать помощь другим.

Что такое радиация?

Чтобы понять, как возникают излучения, напомним, как устроен атом.

Согласно планетарной модели в положительно заряженном ядре исключительно малых размеров сконцентрирована практически вся масса атома. Вокруг ядра на очень больших (в атомном масштабе) расстояниях от него по круговым и эллиптическим траекториям вращаются отрицательно заряженные электроны, почти невесомые по сравнению с ядром: электрон в 1836 раз легче ядра водорода, которое называют протоном. В атоме тяжелого элемента электроны вращаются вокруг ядра под разными углами, образуя электронную оболочку. Это своего рода шуба, окружающая атомное ядро, удалена от него на огромное расстояние: радиус ядра порядка 10-12 см, тогда как радиус атома 10-8 см, т.е. атомное ядро в 10 тыс. раз меньше окружающей его электронной оболочки. Можно привести следующее сравнение: атом во столько раз меньше горошины, во сколько раз горошина меньше нашей планеты. В свою очередь, атомное ядро занимает ту же долю площади атома, что и копейка по сравнению с Красной площадью Москвы.

Ядро состоит из нескольких более мелких частиц, которые плотно сцеплены друг с другом. Некоторые из этих частиц имеют положительный заряд и называются протонами. Число протонов в ядре и определяет, к какому химическому элементу относится данный атом. Например, ядро атома водорода содержит всего один протон, атом кислорода – 8, а урана -92.

В каждой системе число электронов в точности равно числу протонов в ядре. Каждый электрон несет отрицательный заряд, равный по абсолютной величине заряду протона, так что в целом атом нейтрален. В ядре, как правило, присутствуют и частицы другого типа, которые называют нейтронами, поскольку они электрически нейтральны. Ядра атомов одного и того же элемента всегда содержат одно и то же число протонов, но число нейтронов в них может быть разным. Атомы, имеющие ядра с одинаковым числом протонов, но различающиеся по числу нейтронов, относятся к разным разновидностям одного и того же химического элемента, называемыми изотопами данного элемента. Чтобы отличить их друг от друга, к символу элемента приписывают числа, равное сумме всех частиц в ядре данного изотопа. Например, уран-238 содержит 92 протона и 146 нейтронов, уран-235 тоже 92 протона, но 143 нейтрона. Атомы всех изотопов химических элементов образуют группу нуклидов. Некоторые нуклиды стабильны, то есть в отсутствие внешнего воздействия никогда не претерпевают никаких превращений. Большинство же нуклидов нестабильны, так как они все время превращаются в другие нуклиды. Например, возьмем атом урана-238, в ядре которого протоны и нейтроны едва удерживаются вместе силами «сцепления». Время от времени из него вырывается компактная группа из четырех частиц – двух протонов и двух нейтронов (эта группа называется альфа-частицей). Уран-238 при этом превращается в торий-234, в ядре которого содержится 90 протонов и 144 нейтрона. Торий тоже нестабилен и превращается в протактиний-234, но превращение происходит по-другому, а именно: один из его нейтронов превращается в протон. В новом ядре содержится 91 протон и 143 нейтрона. Далее следуют другие превращения, сопровождаемые излучением, и вся эта цепочка в конце концов оканчивается стабильным нуклидом свинца-206. Разумеется, существует множество таких цепочек самопроизвольных превращений (распадов) разных нуклидов по разным схемам превращений и их комбинациям.

Радиация существовала всегда. Радиоактивные элементы входили в состав Земли с начала ее существования и продолжают присутствовать до настоящего времени. Однако само явление радиоактивности было открыто всего сто лет назад.

Радиация вокруг нас: в пище, в воде, в земле, воздухе - она окружает нас всегда.

Потрогать или понюхать радиоактивное излучение невозможно. Единственная возможность замерить радиацию - использование приборов-дозиметров.

То есть Радиация это - ионизирующее излучение - в самом общем смысле различные виды микрочастиц и физических полей, способные ионизировать вещество. Это потоки частиц, образующиеся при ядерных превращениях, то есть в результате ядерных реакций или радиоактивного распада.

Наиболее значимы следующие типы ионизирующего излучения( Приложение 2 о проникающих свойствах излучения):

Коротковолновое электромагнитное излучение (поток фотонов высоких энергий):

рентгеновское излучение - излучение способное отражаться, поглощаться, ионизировать воздух и т.д. Оно проходит без существенного поглощения через значительные слои вещества, непрозрачного для видимого света.

гамма-излучение — коротковолновое электромагнитное излучение. На шкале электромагнитных волн оно граничит с жёстким рентгеновским излучением, занимая область более высоких частот. Обладают чрезвычайно малой длинной волны, но большей проникающей способностью. Излучение возникает при распадах радиоактивных ядер, элементарных частиц, при аннигиляции пар частица — античастица, а также при прохождении быстрых заряженных частиц через вещество. Потоки частиц:

бета-частиц (электронов и позитронов);

альфа-частиц (ядер атома гелия-4);

нейтронов;

протонов, других ионов, мюонов и др.;

осколков деления (тяжёлых ионов, возникающих при делении ядер).

Источники излучения

Природные источники ионизирующего излучения:

Спонтанный радиоактивный распад радионуклидов. Термоядерные реакции, например на Солнце. Индуцированные ядерные реакции в результате попадания в ядро высокоэнергетичных элементарных частиц или слияния ядер. Космические лучи.

Искусственные источники ионизирующего излучения:

Искусственные радионуклиды. Ядерные реакторы.

Ускорители элементарных частиц (генерируют потоки заряженных частиц, а также тормозное фотонное излучение).

Рентгеновский аппарат как разновидность ускорителей, генерирует тормозное рентгеновское излучение.

hello_html_1a3a47c8.gif

hello_html_6e3d0a98.gif


hello_html_1f3bc524.gif


Ионизирующие и неионизирующие излучения

Ионизирующими излучениями называются такие виды энергии, которые, попадая в определенные среды или проникая через них, производят в них ионизацию. Такими свойствами обладают радиоактивные излучения, излучения высоких энергий, рентгеновские лучи и др.

Виды ионизирующих излучений

Наиболее разнообразны по видам ионизирующих излучений так называемые радиоактивные излучения. Элементы, обладающие способностью радиоактивного распада, называются радиоактивными; они могут быть как естественными, так и искусственными.

При радиоактивном распаде имеют место три основных вида ионизирующих излучений: альфа , бета и гамма. Гамма-лучи обладают гораздо большей проникающей способностью по сравнению с альфа- и бета-лучами. Поэтому для экранирования от них необходимы специальные устройства из материалов, способных хорошо задерживать эти лучи (свинец, бетон, вода).

Радиоактивные элементы могут образовывать аэрозоли, пары, распространяться в воздушной среде, загрязнять окружающие поверхности, спецодежду, кожный покров, проникать в пищеварительный тракт и органы дыхания.

Существуют природные и искусственные источники ионизирующего излучения:

Природные источники ионизирующего излучения:

  • Термоядерные реакции, например на Солнце.

  • ядерные реакции в результате попадания в ядро высокоэнергетичных элементарных частиц или слияния ядер.

  • Космические лучи.

Искусственные источники ионизирующего излучения:

  • Ядерные реакторы.

  • Ускорители элементарных частиц (генерируют потоки заряженных частиц).

  • Рентгеновский аппарат

Ионизация может вызывать разрушения целостности цепочек макромолекул (белков и нуклеиновых кислот), что приводит к массовой гибели клеток или мутагенезу.

Применение:

> Ионизирующие излучения применяются в различных отраслях:

  • Интроскопия (исследование внутренней структуры объекта с помощью звуковых волн)

  • Стерилизация медицинских инструментов, расходных материалов и продуктов питания.

  • В медицине (рентгенография, рентгеноскопия, лучевая терапия, некоторые виды томографии).

  • Источники света.

  • Датчики пожара (задымления).

  • Датчики и счетчики предметов.

На ионизирующие излучения не реагируют органы чувств человека, что делает их особенно опасными.

Ионизирующее излучение существует в течение всего периода существования Земли, оно распространяется в космическом пространстве. Космические лучи могут достигать поверхности Земли или взаимодействовать с ее атмосферой. Нет такого места на Земле, куда бы не падал этот невидимый космический душ. Но одни участки земной поверхности более подвержены его действию, чем другие. Северный и Южный полюсы получают больше радиации, чем экваториальные области, из-за наличия у Земли магнитного поля, отклоняющего заряженные частицы.

Неионизирующие излучения

Неионизирующие излучения - электромагнитные излучения диапазона радиочастот, постоянные и переменные магнитные поля, электромагнитные поля промышленной частоты, электростатические поля, лазерное излучение. Излучение будет неионизирующим в том случае, если оно не способно разрывать химические связи молекул, то есть не способно образовывать положительно и отрицательно заряженные ионы.

Изучение роли неионизирующих излучений в функционировании клеток приводит к выводу, что их роль сводится в основном к поддержанию или восстановлению гомеостаза, поскольку на функционирование клеток, не имеющих нарушений, излучения практически не влияют, а при наличии нарушений подбор соответствующей резонансной частоты ускоряет протекание провесов устранения нарушения. Опубликованные данные свидетельствуют о том, что электромагнитное поле является мощным физическим раздражителем, который может вызвать нарушения всех систем организма. В связи с этим необходимо вести постоянный контроль за уровнем интенсивности полей от источников излучения. Это имеет большое значение при выборе оптимальных гигиенических условий для размещения радиостанций вблизи населенных мест, организации санитарно-защитных зон для охраны населения от вредного воздействия полей. Широкое использование в медицине лазеров оптически диапазона, основанное на резонансных явлениях с восстанови тельными процессами в организме, позволяет успешно лечить ря желудочнокишечных, сердечнососудистых, глазных и других заболеваний, причем именно резонансность процессов делает лечение неионизирующими излучениями высокоэффективным без каких-либо рецидивов заболевания. Действие на человека ультрафиолетового солнечного излучения приводит к образованию витамина В, обеспечивающего усвоение и обмен организмом кальция и фосфора, активизирующих работу большинства ферментов и витаминов.

Радиолокация.

область науки и техники, посвящённая наблюдению различных объектов, использующая свойства распространения радиоволн.

История возникновения

Первые опыты по радиолокации проводились А. С. Поповым при изучении распространения радиоволн на море фиксировались моменты уменьшения напряжённости поля радиоволн при пересечении радиотрассы судном. Первоначальное применение радиолокации -военное, оно диктовалось бурным развитием в 20 в. оружия высокой огневой мощи и средств его доставки. Современные радиолокационные системы позволяют обнаруживать искусственные спутники Земли размером с теннисный мяч и вести наблюдение одновременно за тысячами целей. Радиолокационные комплексы работают во всех диапазонах радиочастотного спектра от декаметровых до миллиметровых радиоволн, с мощностями, достигающими в импульсе нескольких мегаватт.Во 2-й пол. 20 в. радиолокация начинает применяться при исследованиях небесных тел луны, планет, комет, астероидов и метеорных скоплений, включая исследование Земли с космических станций, причём исследуется не только поверхностный рельеф, но и подземное строение, состав почвы, зарождается подземная радиолокация, основанная на различиях электропроводности почвы и подпочвенных структур, позволяющая обнаруживать пустоты и водоносные пласты, залежи полезных ископаемых, трещины и разломы земной коры, ускоряя и удешевляя геологическую разведку, расширяя возможности предсказания землетрясений и метеорологических катаклизмов.

Источники излучения

Источник излучения — вещество или устройство, испускающее или способное испускать излучение.

Как регистрируются

Радиолокационные съемочные системы -это активные всепогодные средства зондировании, основанные на использовании отражения зондирующих сигналов, излучаемых передатчиком радиолокационной станции (РЯС) от различных объектов на земной поверхности. За рубежом радиолокационную съемку называют радарной.

Влияние излучения на жизнь человека

Электромагнитное излучение увидеть невозможно, а представить не каждому под силу, и потому нормальный человек его почти не опасается. Между тем если суммировать влияние электромагнитного излучения всех приборов на планете, то уровень естественного геомагнитного поля Земли окажется превышен в миллионы раз. Масштабы электромагнитного загрязнения среды обитания людей стали столь существенны, что Всемирная организация здравоохранения включила эту проблему в число наиболее актуальных для человечества, а многие ученые относят ее к сильнодействующим экологическим факторам с катастрофическими последствиями для всего живого на Земле.

Использование человеком

Радиолокационная станци. Радиолокационная система охраны периметра и территории объектов предназначена для всепогодного, круглосуточного радиолокационного наблюдения за охраняемой территорией с целью обнаружения движущихся объектов, их распознавания, измерения координат и параметров траектории движения.

Основными достоинствами РЛС по сравнению с системами видеонаблюдения являются:

  • увеличение дальности обнаружения движущихся целей;

  • возможность корректной бесперебойной работы в ночное время и в условиях плохой видимости (интенсивные осадки, туман, дым и т.п.), когда эффективность видеонаблюдения существенно снижается

Режимы отображения информации:

-яркостной режим (радиолокационное изображение без использования алгоритмов обнаружения и распознавания);

-режим карты неподвижных объектов;

-режим обнаружения и распознавания классов движущихся целей на фоне постоянно обновляемой радиолокационной карты.

Тест

1. Радио локация основана на явлении ...?

а) отражения радиоволн различными препятствиями.

б) преломления радиоволн на границе различных сред

в) поглощения радиоволн некоторыми веществами.

2. Радио локацией называют процесс ...?

а) передачи электромагнитных волн на значительное расстояние.

б) выяснения химического состава вещества, облучаемого электромагнитными волнами.

в) обнаружение и точное определение местонахождения объектов с помощью радиоволн.

3.Передатчик радиолокатора излучает волны...?

а) непрерывно.

б) кратковременными импульсами, длительность которых во много раз меньше промежутков между ними.

в) импульсами, длительность которых многократно превосходит промежутки между ними.

4.Во время пауз между импульсами, излучаемыми передатчиком радиолокатора

осуществляется... ?

а) прием отраженных волн.

б) накопление энергии, необходимой для излучения следующего импульса.

в) поворот антенны радиолокатора.

5.Если 1; - общее время прохождения радиоволн от локатора до объекта и обратно, с -

скорость радиоволн, то формула расчета расстояния К от локатора до цели будет иметь вид ?

а) R=ct

б) R=2ct

в) R=ct:2

Инфракрасное излучение,

Интервал длин волн: 1012 -1015. На шкале электромагнитного излучения занимает спектральную область между красным концом видимого света (с длиной волны λ = 0,74 мкм) и микроволновым излучением (λ ~ 1—2 мм).

История открытия

Инфракрасное излучение было открыто в 1800 году английским астрономом У. Гершелем. Занимаясь исследованием Солнца, Гершель искал способ уменьшения нагрева инструмента, с помощью которого велись наблюдения. Определяя с помощью термометров действия разных участков видимого спектра, Гершель обнаружил, что «максимум тепла» лежит за насыщенным красным цветом и, возможно, «за видимым преломлением». Это исследование положило начало изучению инфракрасного излучения.

Источники излучения

Спектр излучения абсолютно чёрного тела при относительно невысоких (до нескольких тысяч Кельвинов) температурах лежит в основном именно в этом диапазоне. Инфракрасное излучение испускают возбуждённые атомы или ионы.

Как регистрируются

Последнее время длинноволновую окраину этого диапазона выделяют в отдельный, независимый диапазон электромагнитных волн — терагерцовое излучение (субмиллиметровое излучение).

Инфракрасное излучение также называют «тепловым» излучением, так как инфракрасное излучение от нагретых предметов воспринимается кожей человека как ощущение тепла. При этом длины волн, излучаемые телом, зависят от температуры нагревания: чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения.

Влияние на здоровье человека

Сильное инфракрасное излучение в местах высокого нагрева может вызывать опасность для глаз и ожоги. Наиболее опасно, когда излучение не сопровождается видимым светом. В таких местах необходимо надевать специальные защитные очки для глаз

Используются человеком

Человеком это излучение используется в медицине (физиотерапия),для стерилизации пищевых продуктов. Применяют как антикоррозийное средство и для проверки денег на подлинность.

Тест

  1. Какова частота волн инфракрасного излучения?

  2. Кем было открыто инфракрасное излучения?

  3. Естественные источники излучения?

  4. Как еще называют инфракрасное излучение?

  5. Как волны влияют на здоровье человека?

  6. Где используют это излучение в наше время?

Ультрафиолетовые лучи.

Ультрафиолетовые лучи - тип энергии, распространяющейся в пространстве в виде электромагнитных волн.

Ультрафиолетовое излучение - электромагнитное излучение, занимающее диапазон между фиолетовой границей видимого излучения и рентгеновским излучением. Диапазон условно делят на ближний и дальний, или вакуумный ультрафиолет, последний так назван, поскольку интенсивно поглощается атмосферой и исследуется только вакуумными приборами.

На шкале электромагнитных излучений находится между инфракрасным излучением и

рентгеновским излучением.

История открытия.

В 1801 году Иоганн Вильгельм Риттер обнаружил, что хлорид серебра, разлагающийся под действием света, быстрее разлагается под действием невидимого излучения за пределами фиолетовой области спектра. Тогда, многие ученые, пришли к соглашению, что свет состоит из трех отдельных компонентов: окислительного или теплового (инфракрасного) компонента, осветительного компонента (видимого света), и восстановительного (ультрафиолетового) компонента. В то время ультрафиолетовое излучение называли также «актиническим излучением».

Источники излучения.

Природные источники.

Основной источник ультрафиолетового излучения на Земле — Солнце. Соотношение интенсивности излучения УФ-А и УФ-Б, общее количество ультрафиолетовых лучей, достигающих поверхности Земли, зависит от следующих факторов:

  • от концентрации атмосферного озона над земной поверхностью

  • от высоты Солнца над горизонтом

  • от высоты над уровнем моря

  • от атмосферного рассеивания

  • от состояния облачного покрова

  • от степени отражения УФ-лучей от поверхности (воды, почвы)

Искусственные источники

Благодаря созданию и совершенствованию искусственных источников УФ излучения, специалистам, работающим с УФ излучением в медицине, профилактических, санитарных и гигиенических учреждениях, сельском хозяйстве и т. д., предоставляются существенно большие возможности, чем при использовании естественного УФ излучения. Разработкой и производством УФ ламп для установок фотобиологического действия (УФБД) в настоящее время занимаются ряд крупнейших электроламповых фирм.

В 70-80 годах эритемные ЛЛ, кроме медицинских учреждений, использовались в специальных «фотариях» (например, для шахтеров и горных рабочих), в отдельных ОУ общественных и производственных зданий северных регионов, а также для облучения молодняка сельскохозяйственных животных.

Ртутно-кварцевая лампа

  • Люминесцентные лампы «дневного света» (имеют небольшую УФ-составляющую из ртутного спектра)

  • Эксилампа

  • Светодиод

Лазерные источники

Существует ряд лазеров, работающих в ультрафиолетовой области. Лазер позволяет получать когерентное излучение высокой интенсивности. Ультрафиолетовые лазеры находят своё применение в масс-спектрометрии, лазерной микродиссекции, биотехнологиях и других научных исследованиях.

Какими приборами регистрируется.

Исследуется только вакуумными приборами. Созданы приборы для визуализации изображений в ультрафиолетовом излучении.

Как влияет на человека.

Положительные эффекты

В XX веке было впервые показано, как УФ-излучение оказывает благотворное воздействие на человека. Было доказано в сотнях экспериментов, что излучение в УФ области спектра (290—400 нм) повышает тонус симпатико-адреналиновой системы, активирует защитные механизмы, повышает уровень неспецифического иммунитета, а также увеличивает секрецию ряда гормонов. Под воздействием УФ излучения образуются гистамин и подобные ему вещества, которые обладают сосудорасширяющим действием, повышают проницаемость кожных сосудов. Изменяется углеводный и белковый обмен веществ в организме. Действие оптического излучения изменяет легочную вентиляцию - частоту и ритм дыхания; повышается газообмен, потребление кислорода, активизируется деятельность эндокринной системы. Особенно значительна роль УФ излучения в образовании в организме витамина Д, укрепляющего костно-мышечную систему и обладающего антирахитным действием. Особо следует отметить, что длительная недостаточность УФИ может иметь неблагоприятные последствия для человеческого организма, называемые «световым голоданием».

Отрицательные эффекты

Действие ультрафиолетового облучения на кожу, превышающее естественную защитную способность кожи (загар), приводит к ожогам. Длительное действие ультрафиолета способствует развитию меланомы. различных видов рака кожи, ускоряет старение и появление морщин. Ультрафиолетовое излучение неощутимо для глаз человека, но при интенсивном облучении вызывает типично радиационное поражение (ожог сетчатки).

Защита глаз

Для защиты глаз от вредного воздействия ультрафиолетового излучения используются специальные защитные очки, задерживающие до 100 % ультрафиолетового излучения и прозрачные в видимом спектре.

  • Многие виды контактных линз также обеспечивают 100 % защиту от УФ-лучей (обратите внимание на маркировку упаковки).

Способы предотвращения вредного воздействия.

Необходимо запомнить четыре основных момента, которые помогают ограничить воздействие УФ излучения:

  • Защита кожи одеждой

  • Нанесение солнцезащитных кремов

  • Ношение головных уборов

  • Использование солнечных очков для защиты глаз и чувствительной кожи вокруг них

Использование человеком.

Ультрафиолет - верный помощник человека в сельском хозяйстве. С помощью ультрафиолетового облучения семян некоторых растений удается получить мутации, из числа которых можно отобрать особи, обладающие ценными хозяйственными качествами. Особый интерес представляет применение ультрафиолета в животноводстве. В осенний, зимний и весенний периоды, когда домашний скот и птица начинают ощущать недостаток света, особенно ультрафиолетового. Коровы начинают давать меньше молока, куры - яиц, учащаются случаи яловости, потомство рождается более слабым. Все это происходит потому, что в крови скота и птицы уменьшается количество гемоглобина, эреироцитов, белка и кальция.Выход из положения ясен: недостаток ультрафиолетового излучения нужно восполнять искусственно. На службу людям поставлена еще одна удивительная особенность ультрафиолетовых лучей. Многие насекомые, в большинстве своем вредители, «видят» ультрафиолетовые лучи и непреодолимо стремятся к ним. Используя эту особенность насекомых, в некоторых странах для массового истребления насекомых-вредителей успешно применяют ультрафиолетовые лампы.

Вопросы для закрепления

1.Определение «Ультрафиолетовые лучи»

  1. Назовите источники излучения.

  2. Основной источник ультрафиолетового излучения на Земле?

  3. Могут ли ультрафиолетовые лучи благотворно воздействовать на человека?

  4. Что используют для защиты глаз от ультрафиолетового излучения?

  5. Назовите способы предотвращения вредного воздействия

7. Где используется человеком ультрафиолетовое излучение?

Рентгеновское излучение

Энергетические диапазоны рентгеновского излучения и гамма-излучения перекрываются в широкой области энергий. Оба типа излучения являются электромагнитным излучением и при одинаковой анергии фотонов — эквивалентны. Терминологическое различие лежит в способе возникновения — рентгеновские лучи испускаются при участии электронов (либо в атомах, либо свободных) в то время как гамма-излучение испускается в процессах девозоуждения атомных ядер. Фотоны рентгеновского излучения имеют энергию от 100 эВ до 250 кэВ, что соответствует излучению с частотой от 3*1016 до 6• 1019 Гц и длиной волны 0,005—10 нм.

Все методы обнаружения рентгеновского излучения основаны на их взаимодействии с веществом. Детекторы могут быть двух видов: те, которые дают изображение, и те, которые его не дают. К первым относятся устройства рентгеновской флюорографии и рентгеноскопии, в которых пучок рентгеновского излучения проходит через исследуемый объект, а прошедшее излучение попадает на люминесцентный экран или фотопленку. Изображение возникает благодаря тому, что разные части исследуемого объекта поглощают излучение по-разному - в зависимости от толщины вещества и его состава. В детекторах с люминесцентным экраном энергия рентгеновского излучения превращается в непосредственно наблюдаемое изображение, а в рентгенографии оно регистрируется на чувствительной эмульсии и его можно наблюдать лишь после проявления пленки. Ко второму типу детекторов относятся самые разнообразные устройства, в которых энергия рентгеновского излучения преобразуется в электрические сигналы, характеризующие относительную интенсивность излучения. Сюда входят ионизационные камеры, счетчик Гейгера, пропорциональный счетчик, сцинтилляционный счетчик и некоторые специальные детекторы на основе сульфида и селенида кадмия.

Рентгеневекое излучение является ионизирующим. Она воздействует на ткани живых организмов и может быть причиной лучевой болезни, лучевых ожогов и злокачественных опухолей. По причине этого при работе с рентгеновским излучением необходимо соблюдать меры защиты. Считается, что поражение прямо пропорционально поглощённой дозе излучения, рентгеновское излучение является мутагенным фактором.

Профессионалы, работающие с рентгеновской аппаратурой. Эта категория охватывает врачей-рентгенологов, стоматологов, а также научно-технических работников и персонал, обслуживающий и использующий рентгеновскую аппаратуру. Принимаются эффективные меры по снижению уровня радиации с которым им приходится иметь дело.

Пациенты. Строгих критериев здесь не существует, и безопасный уровень облучения, который получают пациенты в© время лечения, определяется лечащими врачами, врачам не рекомендуется без необходимости подвергать пациентов рентгеновскому обследованию. Особую осторожность следует проявлять при обследовании беременных женщин и детей. В этом случае принимаются специальные меры. Методы контроля. Здесь имеются в виду три аспекта:

Тема «Гамма-излучение»

Гамма-излучение - это коротковолновое электромагнитное излучение. На шкале электромагнитных волн оно граничит с жестким рентгеновским излучением, занимая область более высоких частот. Гамма-излучение обладает чрезвычайно малой длинной волны (λ<10~8см) и вследствие этого ярко выраженными корпускулярными свойствами, т.е. ведет себя подобно потоку частиц - гамма квантов, или фотонов, с энергией hν (ν - частота излучения, h - Планка постоянная).

Гамма- излучение возникает при распадах радиоактивных ядер, элементарных частиц, при аннигиляции пар частицы-античастица, а также при прохождении быстрых заряженных частиц через вещество.

Испускание ядром γ-кванта не влечет за собой изменения атомного номера или массового числа, в отличие от других видов радиоактивных превращений. Ширина линий гамма-излучений чрезвычайно мала (~10"2эв). Поскольку расстояние между уровнями во много раз больше ширины линий, спектр гамма-излучения является линейчатым, т.е. состоит из ряда дискретных линий. Изучение спектров гамма-излучения позволяет установить энергии возбужденных состояний ядер. Гамма-кванты с большими энергиями испускаются при распадах некоторых элементарных частиц. Так, при распаде покоящегося π°- мезона возникает гамма-излучение с энергией ~70Мэв. Гамма-излучение от распада элементарных частиц также образует линейчатый спектр. Однако испытывающие распад элементарные частицы часто движутся со скоростями, сравнимыми с скоростью света. Вследствие этого возникает доплеровское уширение линии и спектр гамма-излучения оказывается размытым в широком интервале энергий. Гамма-излучение, образующееся при прохождении быстрых заряженных частиц через вещество, вызывается их торможением к кулоновском поле атомных ядер вещества. Тормозное гамма -излучение, также как и тормозное рентгеновское излучение, характеризуется сплошным спектром, верхняя граница которого совпадает с энергией заряженной частицы, например электрона. В ускорителях заряженных частиц получают тормозное гамма- излучение с максимальной энергией до нескольких десятков Гэв.

В межзвездном пространстве гамма-излучение может возникать в результате соударений квантов более мягкого длинноволнового, электромагнитного излучения, например света, с электронами, ускоренными магнитными полями космических объектов. При этом быстрый электрон передает свою энергию электромагнитному излучению и видимый свет превращается в более жесткое гамма-излучение.

Аналогичное явление может иметь место в земных условиях при столкновении электронов большой энергии, получаемых на ускорителях, с фотонами видимого света в интенсивных пучках света, создаваемых лазерами. Электрон передает энергию световому фотону, который превращается в у-квант. Таким образом, можно на практике превращать отдельные фотоны света в кванты гамма-излучения высокой энергии.

Гамма-излучение обладает большой проникающей способностью, т.е. может проникать сквозь большие толщи вещества без заметного ослабления. Основные процессы, происходящие при взаимодействии гамма-излучения с веществом, - фотоэлектрическое поглощение (фотоэффект), комптоновское рассеяние (комптон-эффект) и образование пар электрон-позитрон. При фотоэффекте происходит поглощение у-кванта одним из электронов атома, причём энергия у-кванта преобразуется (за вычетом энергии связи электрона в атоме) в кинетическую энергию электрона, вылетающего за пределы атома. Вероятность фотоэффекта прямо пропорциональна пятой степени атомного номера элемента и обратно пропорциональна 3-й степени энергии гамма-излучения. Таким образом, фотоэффект преобладает в области малых энергии у-квантов ( <100 кэв ) на тяжелых элементах.

При комптон-эффекте происходит рассеяние у-кванта на одном из электронов, слабо связанных в атоме. В отличие от фотоэффекта, при комптон-эффекте у-квант не исчезает, а лишь изменяет энергию (длинну волны) и направление распрастранения. Узкий пучок гамма-лучей в результате комптон-эффекта становится более широким, а само излучение - более мягким (длинноволновым ). Интенсивность комптоновского рассеяния пропорциональна числу электронов в 1см3 вещества, и поэтому вероятность этого процесса пропорциональна атомному номеру вещества. Комптон-эффект становится заметным в веществах с малым атомным номером и при энергиях гамма-излучения, превышают энергию связи электронов в атомах. Так, в случае РЬ вероятность комптоновского рассеяния сравнима с вероятностью фотоэлектрического поглощения при энергии - 0,5 Мэв. В случае А1 комптон-эффект преобладает при гораздо меньших энергиях.

Для характеристики ослабления гамма-излучения в веществе обычно пользуются коэффициентом поглощения, который показывает, на какой толщине X поглотителя интенсивность 1о падающего пучка гамма-излучение ослабляется в е раз:

hello_html_4b744739.gif

Здесь μ0- линейный коэффициент поглощения гамма-излучения. Иногда вводят массовый коэффициент поглощения, равный отношению μ0 к плотности поглотителя.

hello_html_m3804f5ef.gif

Космические лучи

Космические лучи - поток элементарных частиц (в основном протонов и ядер водорода) очень высоких энергий, приходящий из космического пространства и вызывающий в атмосфере Земли вторичное излучение, происходящее от их столкновения с атомными ядрами газов воздуха (и любого другого присутствующего в воздухе вещества)

Космические лучи открыл в 1912 году австрийский физик Виктор Гесс. Он был сотрудником Радиевого института Вены и проводил исследования ионизированных газов. К тому времени уже знали, что все газы (и атмосфера в том числе) всегда слегка ионизованы, что свидетельствовало о присутствии радиоактивного вещества (подобного радию) либо в составе газа, либо вблизи прибора, измеряющего ионизацию, вероятнее всего — в земной коре. Опыты с подъёмом детектора ионизации на воздушном шаре были задуманы для проверки этого предположения, так как с удалением от поверхности земли ионизация газа должна уменьшаться. Ответ получился противоположный: Гесс обнаружил некое излучение, интенсивность которого росла с высотой. Это наводило на мысль, что оно приходит из космоса, но окончательно доказать внеземное происхождение лучей удалось только после многочисленных опытов (Нобелевскую премию В. Гессу присудили лишь в 1936 году). Напомним, что термин «излучение» не означает, что эти лучи имеют чисто электромагнитную природу (как солнечный свет, радиоволны или рентгеновское излучение); его использовали при открытии явления, природа которого ещё не была известна. И хотя вскоре выяснилось, что основная компонента космических лучей — ускоренные заряженные частицы, протоны, термин сохранился. Изучение нового явления быстро стало давать результаты, которые принято относить к «передовому краю науки».

Космическое излучение складывается из частиц, захваченных магнитным полем Земли, галактического космического излучения и корпускулярного излучения Солнца. Космические лучи являются составляющей естественной радиации (фоновой радиации) на поверхности земли и в атмосфере.

Долгое время после открытия космических лучей, методы их регистрации не отличались от методов регистрации частиц в ускорителях, чаще всего — газоразрядные счетчики или ядерные фотографические эмульсии, поднимаемые в стратосферу, или в космическое пространство. Но данный метод не позволяет вести систематические наблюдения частиц с высокой энергией, так как они появляются достаточно редко, а пространство, в котором такой счётчик может вести наблюдения, ограничено его размерами. Современные обсерватории работают на других принципах. Когда высокоэнергетичная частица входит в атмосферу она, взаимодействуя с атомами воздуха на первых 100 г/см2, рождает целый шквал частиц, в основном пионов и мюонов, которые в свою очередь рождают другие частицы, и так далее. Образуется конус из частиц который называют ливнем. Такие частицы двигаются со скоростью, превышающей скорость света в воздухе, благодаря чему возникает черепковское свечение, регистрируемое телескопами. Такая методика позволяет следить за областями неба площадью в сотни квадратных километров.

Создание медицинского центра в Димитровграде

Создание Центра медицинской радиологии - главный инвестиционный проект Димитровграда В Димитровграде будет создан Федеральный высокотехнологичный центр медицинской радиологии. Лечение в Центре будет осуществляться на основе короткоживущих радионуклидов, производимых в ОАО «ГНЦ НИИАР».

Медицинский Радиологический Центр Финансирование проекта

Общая стоимость проекта составляет более 14 млрд. рублей. На проведение проектно-изыскательских работ по строительству Центра из федерального бюджета 2009 года выделено 500 миллионов рублей. В 2009 году осуществлены проектнр-изыскательские работы, а к 2012 году планируется возвести Центр.

Развитие смежных отраслей

Строительство медицинского центра позволит расширить спектр работ и услуг на территории города, в частности:

организовать производство и реализацию современных радиофармпрепаратов и увеличить объем научных работ в сфере медицинской радиологии;

расширить сектор оказываемых на территории города платных медицинских услуг;

развить гостиничный бизнес;

развить сферу бытового обслуживания;

расширить систему культурно-досугового обслуживания населения.

Развитие инженерной инфраструктуры города

Город оказывает всяческое содействие реализации проекта строительства Центра. Разработана программа «Развитие инженерной инфраструктуры Западного района города Димитровград на 2010-2012 гг.», которая предусматривает обеспечение электро-, тепло-, водоснабжением комплекса Центра медицинской радиологии.

Создание социальной инфраструктуры Центра

В проект Генерального плана Димитровграда включены объекты жилья и соцкультбыта Центра, строительство которых предполагается на территории за улицей Курчатова. Здесь планируется построить 200 индивидуальных коттеджей для сотрудников высшей категории, 200 квартир в многоэтажных жилых домах для среднего и младшего персонала, манежный гараж на 200 автомобилей; детский сад-ясли на 140 мест, объекты общественного центра: магазины, кафе, открытую стоянку для Центра на 100 автомобилей, гостиницу на 300 мест.

Развитие строительной индустрии

Строительство на территории города объектов, необходимых для функционирования Центра, станет «толчком» для развития строительной отрасти Ульяновской области -увеличится производство строительных материалов с использованием сырьевых ресурсов региона, объем строительно-монтажных работ, будут созданы новые рабочие места в строительной отрасли.

Развитие гостиничного комплекса

В связи с предполагаемым притоком пациентов Центра необходима программа по модернизации гостиничного комплекса города. Программа должна включать:

строительство новой гостиницы в районе проектируемого Центра; создание на базе гостиницы «Радуга» совместно с ОАО «ГНЦ НИИАР» современного гостиничного комплекса; реконструкция и расширение гостиницы «Черемшан».

Развитие туризма

В рамках создания инфраструктуры Центра предполагается тесное сотрудничество органов местного самоуправления Димитровграда и Мелекесского района по следующим вопросам:

развитие и строительство баз отдыха и санаториев для нужд Центра медицинской радиологии; обеспечение устойчивого транспортного сообщения города с сельскими населенными пунктами в рамках проектов типа «Сельский туризм», «Эко-туризм»; обеспечение города свежими экологически чистыми продуктами питания.

Развитие транспортной системы

Для удобства граждан, проходящих курс лечения в Центре, будет модернизирована система железнодорожного и автомобильного транспорта, обслуживающего внешние связи города Димитровграда.

Предлагается электрифицировать магистральные железнодорожные линии. Это даст возможность организовать скоростное движение пригородных электричек на связях с областным центром и прилегающими поселениями.

Реконструкция автомобильных дорог на подходах к городу прежде всего включает в себя завершение строительства обходной автодороги Ульяновск-Самара. Это позволит вывести за пределы городской застройки значительные потоки транзитного автотранспорта.

Создание городской транспортной сети планируется в увязке с объездной дорогой.

Генеральным планом предлагается также восстановить пассажирское речное сообщение с окружающими город Димитровград населенными пунктами и местами отдыха.

Атом вылечит рак

Проектировка первого в России центра ядерной медицины практически завершена в этом году. В следующем начнется его строительство в городе Димитровграде Ульяновской области. С 2013 года в нем будут на принципиально новом уровне лечить онкобольных со всей страны.

К 2015 году таких центров в России будет три. Еще два построят в Обнинске и Томске. Благодаря этому к 2020 году российская медицина сможет практически победить рак. Об этом рассказал на пресс-конференции руководитель Федерального медико-биологического агентства (ФМБА) Владимир Уйба.

Владимир УйбаПо его словам, Россия сейчас в числе первых в мире по открытиям в ядерной медицине и внедрению новых технологий. Есть разработки, позволяющие с помощью ядерных технологий эффективно лечить опухоли на всех стадиях. Эти технологии позволяют достать опухоль в самых труднодоступных местах (к примеру/в головном мозге), не облучая при этом весь организм. В нужную точку локально вводятся радиофармпрепараты - и опухоль в короткие сроки полностью погибает.

«Сейчас эти методы частично используются в онкоцентрах. В центрах же ядерной медицины будет сразу весь комплекс услуг и можно будет выявлять и лечить опухолевые заболевания на любых стадиях. Причем после этого речь не будет идти о «доживанми» пациента. Какой-либо угрозы от болезни не останется», - сказал Владимир Уйба.

Цена строительства одного такого центра -14 миллиардов рублей. Димитровград для возведения первого из них выбран не случайно. Там есть предприятие, где производятся все известные в мире радиоизотопы. Всего их 32,10 из них уже сейчас используются в медицине, и еще 10 исследуются в этом направлении. Эти изотопы послужат основой для изготовления радиофармпрепаратов для лечения в центре.

Работать в лечебном заведении будут 500 врачей, 200 из них - уникальные специалисты, медицинские физики, химики, радиологи.

«Пока специалистов такого профиля катастрофически не хватает, но мы уже открыли два факультета медицинской физики в Ульяновском и Обнинском медицинских университетах. Со следующего года на них будут готовить врачей конкретно для ядерной медицины», - говорит глава ФМБА. А сейчас параллельно с проектированием центра ядерной медицины в Димитровграде идет подготовка к строительству университетского городка и коттеджного поселка для специалистов.

Центр будет рассчитан на 400 коек. Продолжительность лечения одного больного - 7-10 дней. Таким образом, предполагается, что в год в центре будут помогать в среднем 40 тысячам человек. Построить аналогичное учреждение в Обнинске предполагается в 2014 году, в Томске - в 2015-м.

Подводя итоги года ФМБА в целом, Владимир Уйба отметил положительные сдвиги в области донорства. Во-первых, на сегодняшний день современным оборудованием оснащена 41 региональная станция переливания крови (остальные переоборудуют до конца 2011 года, всего их в стране 151). Во-вторых, кровь стали собирать по всем правилам, с учетом требований карантинизации, и варианты, что человеку вольют кровь или плазму, в которой есть инфекция, сводятся практически к нулю. «Единственное, такой гарантии пока не могут дать центры переливания крови при больницах, работающие «с колес».

В-третьих, благодаря госпрограмме по донорству удалось вернуть кадровых доноров, людей, переставших сдавать кровь в конце 1990-х.



Ионизирующие и неионизирующие излучения (11 класс)
  • Физика
Описание:

Пояснительная записка

Образовательный стандарт ориентирует на организацию самостоятельной познавательной деятельности учащихся. Они получают новые знания и развивают свои информационные и коммуникативные учения: способность искать необходимую информацию в разных источниках (интернете, справочниках, энциклопедиях и т.д.), публично выступать, вести диалог, участвовать в обсуждении.

Урок - конференция - особая форма учебного занятия, сочетающая индивидуальную работу каждого учащегося (подготовка сообщения, выступление с ним) с активной работой всего класса (конспектирование выступлений, обсуждение докладов, оценивание выступлений). При изучении в 11 классе вопроса «Виды электромагнитного излучения», провожу урок-конференцию:

                    несложный и интересный материал данной темы может быть изучен учащимися самостоятельно;

                    Тема является межпредметной (она затрагивает и историю открытия излучений, их характеристики, биологическое действие на человека и природу, применение в различных сферах деятельности человека), выходит за пределы учебника;

                    наглядность позволяет компьютерные презентации, которые с интересом готовят учащиеся;

                    учащиеся на уроке - конференции являются выступающими и зрителями, делают сообщения и задают вопросы, оценивают труд своих товарищей, проводят самооценку своей работы. Это позволяет активно усвоить новые знания;

- умения, приобретенные учащимися при подготовке могут использоваться, ими на других уроках.

Цели:

Образовательная: обеспечить усвоение учащимися знаний о видах электромагнитного излучения , их источниках, свойствах, воздействий на человека, применение;

Развивающая:

                    развитие информационно - коммуникативных способностей;

                    совершенствование умений самообразования;

                    развитие умений использовать ИКТ в учебном процессе для поиска
информации;

Воспитательные:

                    формирование ответственности и самостоятельности;

                    воспитание эстетических чувств в процессе оформления и подачи материала.

Задачи урока:

                    сделать учащихся активными участниками урока;

                    вовлечь как можно больше ребят в самостоятельную активную познавательную и творческую деятельность;

-дать материал в сжатой форме, обеспечив при этом максимум наглядности и связь изучаемых явлений с жизнью.

На уроке используются приемы, соответствующие:

1.      Частично - поисковому методу;

                    задания учащимся даны на самостоятельный подбор материала по
определенному плану;

                    самостоятельность обобщения этого материала.

2.      Личностно ориентированная технология позволяющая выявить:

                    эмоционально - ценностное отношение к познанию;

                    значимости этих знаний;

                    польза;

                    позитивные эмоции на уроке.

3.      Мотивация достижения успеха:

                    проявление инициативы учащихся;

                    создание ситуации трудности;

                    создание ситуации успеха.

4.      Готовность к самоопределению:

                    создание ситуации выбора;

                    постановка целей;

                    определение темы урока самими учащимися;

 

                    интерес учащихся к себе.

Автор Романенко Оксана Александровна
Дата добавления 22.11.2014
Раздел Физика
Подраздел Конспекты
Просмотров 1466
Номер материала 4638
Скачать свидетельство о публикации

Оставьте свой комментарий:

Введите символы, которые изображены на картинке:

Получить новый код
* Обязательные для заполнения.


Комментарии:

↓ Показать еще коментарии ↓