Номер 6, страница 209 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

6. Приведите примеры применения разных диапазонов электромагнитных волн и их воздействия на живые организмы.

Электромагнитные волны представляют собой непрерывный спектр излучений, различающихся длиной волны $ \lambda $ и частотой $ f $. Энергия фотона $ E = hf $ (где $h$ — постоянная Планка) определяет характер взаимодействия волны с веществом, в том числе и с живыми организмами. Чем выше частота (и меньше длина волны), тем больше энергия фотонов и тем более выраженным и потенциально опасным может быть их воздействие.

Радиоволны

Применение: Радиоволны являются основой для беспроводной связи. Они используются в радиовещании, телевидении, мобильной связи (частично), сетях Wi-Fi, радиолокации и радиоастрономии. Пульты дистанционного управления также часто работают в радиодиапазоне.

Воздействие на живые организмы: Энергия фотонов радиоволн слишком мала, чтобы вызывать ионизацию атомов или разрыв химических связей в молекулах. Поэтому в интенсивностях, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни, они считаются безвредными. Однако очень мощное радиоизлучение может вызывать нагрев тканей организма (термический эффект). Вопрос о нетермическом воздействии длительного облучения малой интенсивности остается предметом научных исследований.

Ответ: Радиоволны применяются в основном для передачи информации (радио, ТВ, мобильная связь). Их биологическое воздействие при обычных уровнях мощности незначительно, но при высокой интенсивности могут вызывать нагрев тканей.

Микроволны (СВЧ-излучение)

Применение: Наиболее известное бытовое применение — микроволновые печи, где излучение используется для разогрева пищи. Также микроволны применяются в радарах, для спутниковой связи, в сетях мобильной связи (GSM, 3G, 4G, 5G) и Wi-Fi.

Воздействие на живые организмы: Основной эффект — тепловой. Микроволны эффективно поглощаются молекулами воды, заставляя их колебаться, что приводит к нагреву тканей. При высокой мощности это может вызвать ожоги и повреждения внутренних органов. Именно поэтому микроволновые печи имеют защитные экраны. Безопасность долгосрочного воздействия от мобильных телефонов и Wi-Fi-роутеров регулируется санитарными нормами, ограничивающими мощность излучения.

Ответ: Микроволны используются в кулинарии (микроволновые печи) и связи (мобильные сети, радары). Основное воздействие на организмы — нагрев тканей за счет поглощения энергии молекулами воды.

Инфракрасное излучение (ИК)

Применение: Используется в приборах ночного видения, тепловизорах, пультах дистанционного управления, для обогрева помещений и в физиотерапии (прогревание). Также применяется для сушки и в инфракрасной астрономии.

Воздействие на живые организмы: Воспринимается кожными рецепторами человека как тепло. Теплокровные животные сами являются источниками ИК-излучения. Оно играет важную роль в процессах теплообмена. Интенсивное инфракрасное излучение может вызвать перегрев организма, ожоги кожи и повреждение глаз (особенно хрусталика).

Ответ: Инфракрасное излучение применяется для обогрева, в тепловизорах и пультах ДУ. Оно воспринимается как тепло и участвует в теплообмене; при высокой интенсивности может вызывать ожоги.

Видимый свет

Применение: Основа зрения для человека и большинства животных. Используется в осветительных приборах, лазерах, оптоволоконной связи, фотографии. Является источником энергии для фотосинтеза — ключевого процесса для жизни на Земле.

Воздействие на живые организмы: Жизненно важно. Обеспечивает возможность зрения. У растений запускает процесс фотосинтеза. У животных и человека свет регулирует циркадные ритмы (циклы сна и бодрствования) через воздействие на выработку гормонов, например, мелатонина. Слишком яркий свет (например, от лазера или солнца) может повредить сетчатку глаза.

Ответ: Видимый свет необходим для зрения и фотосинтеза, регулирует биологические ритмы. Слишком интенсивный свет опасен для глаз.

Ультрафиолетовое излучение (УФ)

Применение: Используется для дезинфекции и стерилизации воды, воздуха и поверхностей в медицине и промышленности (жесткий УФ-C). Применяется в соляриях, для отверждения полимерных материалов, а также в криминалистике для обнаружения следов.

Воздействие на живые организмы: Обладает как полезными, так и вредными свойствами. В малых дозах УФ-излучение (спектр B) необходимо для синтеза витамина D в коже человека. Однако избыточное воздействие опасно: фотоны УФ обладают достаточной энергией для повреждения ДНК в клетках кожи, что приводит к солнечным ожогам, преждевременному старению кожи и может вызвать рак (меланому). Также УФ-излучение вредно для глаз, вызывая катаракту.

Ответ: Ультрафиолет применяется для стерилизации; для организмов он может быть как полезен (синтез витамина D), так и вреден (ожоги, риск рака кожи) из-за способности повреждать ДНК.

Рентгеновское излучение

Применение: Широко используется в медицине для диагностики — рентгенография и компьютерная томография (КТ) позволяют получать изображения костей и внутренних органов. Применяется в системах безопасности (сканеры в аэропортах), в материаловедении для анализа структуры кристаллов, а также в лучевой терапии рака.

Воздействие на живые организмы: Является ионизирующим излучением. Его фотоны обладают высокой энергией и способны выбивать электроны из атомов и молекул, образуя ионы и свободные радикалы. Это приводит к повреждению или гибели клеток и мутациям в ДНК, что увеличивает риск развития онкологических заболеваний и генетических нарушений. Поэтому его применение в медицине строго дозируется, и используются средства защиты (например, свинцовые фартуки).

Ответ: Рентгеновское излучение используется в медицинской диагностике и системах безопасности. Является ионизирующим и может повреждать клетки и ДНК, поэтому его дозы строго контролируются.

Гамма-излучение

Применение: Используется в медицине для лучевой терапии злокачественных опухолей (например, "гамма-нож"), так как способно уничтожать раковые клетки. Применяется для стерилизации медицинских инструментов, материалов и даже продуктов питания. В промышленности используется для дефектоскопии (просвечивания) массивных изделий.

Воздействие на живые организмы: Это наиболее энергичное и проникающее ионизирующее излучение. Оно чрезвычайно опасно для живых организмов. Вызывает тяжелые повреждения на клеточном уровне, приводя к лучевой болезни, массовой гибели клеток, раку и генетическим мутациям. Любая работа с источниками гамма-излучения требует строжайших мер радиационной защиты.

Ответ: Гамма-излучение применяется для лечения рака и стерилизации. Это крайне опасное ионизирующее излучение, вызывающее серьезные повреждения живых тканей.