Номер 2, страница 36, часть 2 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

2. Расскажите об основных свойствах инфракрасного излучения.

2. Расскажите об основных свойствах инфракрасного излучения.

Инфракрасное (ИК) излучение — это вид электромагнитного излучения, которое невидимо для человеческого глаза и занимает спектральную область между красным концом видимого света (с длиной волны $\lambda \approx 0.78$ мкм) и микроволновым излучением ($\lambda \approx 1$ мм). Основные свойства инфракрасного излучения следующие:

Тепловая природа. Это одно из самых известных свойств. Любое тело, имеющее температуру выше абсолютного нуля ($T > 0$ К), является источником инфракрасного излучения. Поэтому его часто называют «тепловым излучением». Интенсивность и спектр излучения зависят от температуры тела: чем выше температура, тем интенсивнее излучение и тем короче длина волны, на которую приходится его максимум (закон смещения Вина: $\lambda_{max} = b/T$, где $\text{b}$ — постоянная Вина). Суммарная мощность излучения с единицы поверхности пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры (закон Стефана-Больцмана).

Проникающая способность. Инфракрасное излучение способно проходить через некоторые среды, которые являются непрозрачными для видимого света. Например, оно может проникать сквозь дымку, туман, пыль, что используется в приборах ночного видения и для фотосъемки в сложных погодных условиях. Однако ИК-лучи сильно поглощаются водой и водяным паром, а также обычным силикатным стеклом. Это свойство объясняет парниковый эффект: стекло пропускает видимый свет, который нагревает предметы внутри, а затем задерживает инфракрасное излучение, переизлучаемое этими нагретыми предметами.

Оптические свойства. Как и все электромагнитные волны, ИК-излучение подчиняется законам оптики. Оно распространяется прямолинейно, может отражаться от поверхностей, преломляться на границе двух сред, а также для него характерны явления интерференции и дифракции. Его можно фокусировать с помощью линз и зеркал, изготовленных из специальных материалов (например, германия, кремния, фторида кальция).

Химическое действие. Энергии кванта ИК-излучения недостаточно для ионизации атомов, но её хватает, чтобы вызывать возбуждение колебательных и вращательных уровней в молекулах. Различные химические связи поглощают ИК-излучение на строго определённых, характерных для них частотах. Это свойство лежит в основе инфракрасной спектроскопии — мощного метода для идентификации химических соединений и изучения строения молекул.

Биологическое действие. При поглощении биологическими тканями энергия инфракрасного излучения преобразуется в тепло, вызывая их нагрев. Этот эффект широко используется в медицине (физиотерапия) для прогревания тканей и органов. Однако чрезмерно интенсивное ИК-излучение опасно и может вызвать тепловые ожоги кожи и повреждение глаз (в частности, помутнение хрусталика — катаракту).

Невидимость. Сетчатка человеческого глаза не содержит рецепторов, чувствительных к инфракрасному диапазону длин волн, поэтому человек не может его видеть. Для его обнаружения и визуализации используются специальные приборы, такие как тепловизоры, электронно-оптические преобразователи (в приборах ночного видения), болометры и другие датчики.

Ответ: К основным свойствам инфракрасного излучения относятся: его тепловая природа (излучается всеми нагретыми телами), способность проходить через непрозрачные для видимого света среды (например, дым), подчинение законам оптики (отражение, преломление), способность вызывать колебательные переходы в молекулах (что используется в спектроскопии), выраженное тепловое воздействие на биологические ткани и невидимость для человеческого глаза.