Задание 1, страница 124 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

Задание 1

Используя текст учебника, составьте сравнительную таблицу инфракрасного, ультрафиолетового и рентгеновского излучений по следующим параметрам: диапазон длин волн (частот), кем и когда излучение было открыто, природа возникновения излучения, источники излучения, взаимодействие с веществом.

диапазон длин волн (частот)

Инфракрасное излучение: имеет диапазон длин волн $\lambda$ от 760 нм ($7.6 \cdot 10^{-7}$ м) до 1–2 мм ($1-2 \cdot 10^{-3}$ м). Этому диапазону соответствуют частоты $\nu$ от $4 \cdot 10^{14}$ Гц до $1.5 \cdot 10^{11}$ Гц.

Ультрафиолетовое излучение: имеет диапазон длин волн $\lambda$ от 10 нм ($10^{-8}$ м) до 400 нм ($4 \cdot 10^{-7}$ м). Этому диапазону соответствуют частоты $\nu$ от $3 \cdot 10^{16}$ Гц до $7.5 \cdot 10^{14}$ Гц.

Рентгеновское излучение: имеет диапазон длин волн $\lambda$ от 0.01 нм ($10^{-11}$ м) до 10 нм ($10^{-8}$ м). Этому диапазону соответствуют частоты $\nu$ от $3 \cdot 10^{19}$ Гц до $3 \cdot 10^{16}$ Гц.

Ответ: В ряду инфракрасное → ультрафиолетовое → рентгеновское излучение длина волны уменьшается (от $10^{-3}$ м до $10^{-11}$ м), а частота и энергия фотонов растут (от $10^{11}$ Гц до $10^{19}$ Гц).

кем и когда излучение было открыто

Инфракрасное излучение: открыто английским астрономом Уильямом Гершелем в 1800 году при исследовании спектра Солнца с помощью термометра.

Ультрафиолетовое излучение: открыто немецким физиком Иоганном Риттером в 1801 году, который обнаружил, что за фиолетовой частью спектра есть невидимое излучение, вызывающее потемнение хлорида серебра.

Рентгеновское излучение: открыто немецким физиком Вильгельмом Конрадом Рентгеном в 1895 году во время экспериментов с катодными лучами.

Ответ: Инфракрасное излучение было открыто У. Гершелем в 1800 г., ультрафиолетовое – И. Риттером в 1801 г., а рентгеновское – В. Рентгеном в 1895 г.

природа возникновения излучения

Инфракрасное излучение: это тепловое излучение, испускаемое атомами и молекулами вещества при их тепловом движении. Возникает в результате колебательных и вращательных переходов молекул, а также электронных переходов в атомах.

Ультрафиолетовое излучение: возникает при переходах электронов на внешних электронных оболочках атомов и ионов в сильно нагретых телах (с температурой в несколько тысяч кельвинов), а также при электрических разрядах в газах.

Рентгеновское излучение: имеет два основных механизма возникновения: 1) тормозное излучение, возникающее при резком торможении быстрых электронов в электрическом поле атомных ядер; 2) характеристическое излучение, возникающее при переходах электронов с внешних на внутренние электронные оболочки атомов.

Ответ: Инфракрасное излучение связано с тепловым движением атомов и молекул, ультрафиолетовое — с переходами внешних электронов в атомах, а рентгеновское — с торможением быстрых заряженных частиц или переходами внутренних электронов в атомах.

источники излучения

Инфракрасное излучение: Солнце, любые нагретые тела (печи, радиаторы отопления, двигатели внутреннего сгорания), лампы накаливания, живые организмы.

Ультрафиолетовое излучение: Солнце и другие горячие звезды, электрическая дуга (например, при электросварке), ртутно-кварцевые и другие газоразрядные лампы.

Рентгеновское излучение: рентгеновские трубки, ускорители заряженных частиц (синхротроны), некоторые радиоактивные изотопы, а также астрономические объекты (нейтронные звезды, аккреционные диски черных дыр).

Ответ: Основным естественным источником всех трех видов излучения является Солнце; искусственные источники специфичны для каждого диапазона (нагревательные приборы для ИК, газоразрядные лампы для УФ, рентгеновские трубки для рентгеновского излучения).

взаимодействие с веществом

Инфракрасное излучение: поглощается большинством веществ, вызывая их нагрев (увеличение внутренней энергии). Проходит через некоторые непрозрачные в видимом свете среды, такие как дымка, туман, тонкие слои полупроводников.

Ультрафиолетовое излучение: обладает высокой химической активностью. Вызывает фотохимические реакции (например, загар), люминесценцию (свечение) многих веществ, ионизацию газов и фотоэффект. Имеет бактерицидное действие. Поглощается обычным стеклом, но прозрачно для кварцевого.

Рентгеновское излучение: обладает высокой проникающей способностью, которая обратно пропорциональна плотности вещества и атомному номеру его элементов. Сильно ионизирует вещество. Вызывает свечение флуоресцентных экранов и засвечивает фотопленку. В больших дозах биологически опасно, вызывает лучевые ожоги, лучевую болезнь и генетические мутации.

Ответ: При взаимодействии с веществом инфракрасное излучение в основном производит тепловой эффект, ультрафиолетовое — химический, а рентгеновское — ионизирующий и обладает высокой проникающей способностью.