Номер 5, страница 121 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Вопросы. § 34. Спектр электромагнитных волн. Глава 4. Излучение и приём электромагнитных волн радио и СВЧ - диапазона - номер 5, страница 121.

5. Назовите основные источники ультрафиолетового, рентгеновского и $\gamma$-излучения. Охарактеризуйте основные особенности электромагнитного излучения в этих диапазонах электромагнитного спектра.

Ультрафиолетовое излучение

Источники:

• Естественные: основным естественным источником является Солнце. Также УФ-лучи испускают горячие звезды и газовые туманности.
• Искусственные: создаются с помощью газоразрядных ламп (ртутно-кварцевых, ксеноновых), электрической дуги и лазеров.

Особенности:

• Занимает в электромагнитном спектре диапазон между видимым светом и рентгеновским излучением. Длина волны $\lambda$ составляет от 10 нм до 400 нм.
• Обладает высокой химической активностью, способно инициировать фотохимические реакции (например, вызывать загар или выцветание красок).
• Оказывает сильное биологическое воздействие. В малых дозах способствует выработке витамина D и обладает бактерицидными свойствами. В больших дозах может привести к ожогам кожи, повреждению ДНК и развитию онкологических заболеваний.
• Невидимо для человеческого глаза, но вызывает флуоресценцию (свечение) некоторых веществ.
• Имеет низкую проникающую способность, поглощается обычным стеклом и эффективно задерживается озоновым слоем атмосферы.

Ответ: Основные источники УФ-излучения — Солнце и газоразрядные лампы. Ключевые особенности — высокая химическая и биологическая активность, невидимость для глаза, слабая проникающая способность и способность вызывать люминесценцию. Длина волны — 10-400 нм.

Рентгеновское излучение

Источники:

• Естественные: различные астрономические объекты, такие как нейтронные звезды, черные дыры (их аккреционные диски), квазары и галактические скопления.
• Искусственные: главным образом, рентгеновские трубки. В них излучение генерируется при резком торможении разогнанных электронов о специальную мишень (анод). Различают тормозное и характеристическое рентгеновское излучение. Также источниками служат ускорители частиц (синхротроны).

Особенности:

• Расположено в спектре между ультрафиолетовым и гамма-излучением. Длины волн $\lambda$ лежат в диапазоне примерно от $10^{-4}$ нм до 10 нм.
• Обладает высокой проникающей способностью, которая обратно пропорциональна плотности вещества. Это позволяет использовать его в медицине (рентгенография, КТ) для "просвечивания" тела и в промышленности (дефектоскопия) для контроля целостности материалов.
• Является ионизирующим излучением, способно отрывать электроны от атомов и молекул, что делает его опасным для живых тканей при длительном воздействии.
• Способно дифрагировать на кристаллических решетках, что используется в рентгеноструктурном анализе для изучения строения кристаллов.

Ответ: Основной искусственный источник — рентгеновская трубка. Ключевые особенности — очень высокая проникающая способность (основа применения в медицине), ионизирующее действие и способность к дифракции на кристаллах. Длина волны — $10^{-4}$-10 нм.

Гамма-излучение (γ-излучение)

Источники:

• Естественные: возникает в ходе ядерных реакций и радиоактивного распада атомных ядер. Космические источники включают гамма-всплески (самые мощные электромагнитные события во Вселенной), пульсары, квазары.
• Искусственные: ядерные реакторы, ядерные взрывы, ускорители заряженных частиц и искусственные радиоактивные изотопы.

Особенности:

• Представляет собой самую коротковолновую ($\lambda < 10^{-11}$ м) и высокоэнергетическую часть электромагнитного спектра.
• Основное отличие от рентгеновского излучения — механизм возникновения. Гамма-кванты испускаются ядром атома при переходе из возбужденного состояния в основное, в то время как рентгеновское излучение связано с процессами в электронных оболочках атома.
• Обладает наивысшей проникающей способностью. Для защиты требуются толстые экраны из плотных материалов (свинец, бетон).
• Имеет очень сильное ионизирующее действие, что делает его наиболее опасным видом излучения для биологических организмов.
• Применяется в лучевой терапии для уничтожения раковых клеток (гамма-нож), для стерилизации медицинских инструментов и пищевых продуктов, в промышленной дефектоскопии.

Ответ: Источниками γ-излучения служат ядерные процессы (радиоактивный распад, реакции в ядерных реакторах). Ключевые особенности — ядерное происхождение, самая высокая энергия фотонов и проникающая способность, сильное ионизирующее действие. Длина волны — менее $10^{-11}$ м.