Elektromagnetické vlny a záření ZŠ Velké Březno

Kde všude se s nimi setkáváme? Zapneme-li rozhlasový nebo televizní přijímač a vyladíme-li nějakou stanici. Ohříváme-li si jídlo v mikrovlnné troubě. V létě, když se opalujeme. Pokud nás lékař pošle na rentgen. Používáme-li mobilní telefon. A to zdaleka není všechno.

Co je pro člověka nejdůležitějším a nejznámějším zářením? Světlo Teprve v 19. století James Clerk Maxwell dokázal, že světlo souvisí s elektřinou a magnetismem a že jsou to vlastně elektromagnetické vlny. Zároveň předpověděl, že kromě světla musí existovat i jiné, neviditelné, elektromagnetické vlny.

Tyto vlny pak byly skutečně objeveny německým fyzikem Heinrichem Hertzem a staly se základem pro rozvoj radiotechniky, televize a celé bezdrátové techniky spojů. Historie radiotechniky. Předválečná televize. Zapsat tabulku na str. 87

Druhy vlnění Mechanické Elektromagnetické

Jaké znáte mechanické vlnění? Vlnění vznikne vhodíme-li kámen do rybníka. Vlny v rybníce se projevují tak, že částice na hladině střídavě klesají a stoupají.

Vlny brzy vymizí, aby se šířily dál, museli bychom povrch vody neustále rozkmitávat. Kde se člověk v poslední době setkal s velmi ničivým vlněním tohoto typu?

Tsunami

Pobřeží před a po tsunami

Dalším druhem mechanického vlnění jsou zvukové vlny. Při šíření zvuku kmitají částice vzduchu. Zdrojem zvuku je nějaké kmitající těleso.

Elektromagnetické vlny Vznikají kmitáním částic s elektrickým nábojem – tedy necháme-li vodičem procházet střídavé proudy o vysokém kmitočtu, bude takový vodič vysílat elektromagnetické vlny (anténa). Elektromagnetické vlnění se šíří rychlostí světla c=300 000 km/s.

Základní veličiny λ-vlnová délka Jednotka 1m 1nm (nanometr)=10-9m 1pm (pikometr)=10-12m

f – kmitočet (frekvence) f=c/λ Jednotka 1 Hz (1 hertz) Kmitočet udává kolik kmitů vykoná těleso za 1s.

Závislost šíření elektromagnetických vln na vlnové délce. Je-li vlnová délka velká elektromagnetické vlny snadno pronikají za překážky- např. rádiové vlny. Je-li vlnová délka malá nebude se tato vlna šířit za překážky- např. světlo str. 90

Rádiové vlny rozhlas televize dlouhé střední krátké velmi krátké Vlnová délka Vlny Použití, výskyt 2 000 m-1 000 m dlouhé rozhlas 600 m- 150 m střední 50 m-15 m krátké 15 m- 1 m velmi krátké televize

Cesta signálu Vysílač ( taky se používal dřív výraz anténa ) vysílá vlny. Ty se šíří nejenom vzduchem, ale i vakuem. Na příjem potřebujeme anténu. Obr. Str. 90

Přenos informací Elektromagnetická vlna přenáší nějakou informaci. V případě rozhlasového vysílání je v ní zakódován zvuk a v případě televizního vysílání i obraz. Čím kratší je vlnová délka (čím vyšší je frekvence), tím více informace do ní můžeme zakódovat. Pro televizní vysílání je tedy potřeba kratší vlnová délka.

Jaké problémy z toho plynou pro televizní vysílání? Televizní vlny nepronikají za překážky. Jak se tento problém řeší? Je potřeba hustější síť vysílačů nebo satelitní vyslání. Str. 91

Princip televizní obrazovky str. 91

Mikrovlny Vlnová délka vlny Použití, výskyt 1 m – 0,3 mm mikrovlny Mobilní telefony GPS Mikrovlnné trouby

Mobilní telefony Jaké informace jsou zakódované do mikrovln při použití obilních telefonů? Číslo toho, komu voláte. Zvuk Dnes už i obraz.

GPS Global Positioning System Globální poziční systém Satelitní síť 28 družic Pohybují se ve výšce 20 200 km nad Zemí Oběžná doba ½ dne

Systém družic

Detail družice

Starší a modernější GPS

GPS v autě

Co to je? Vysvětli princip.

Radar Radio Detecting and Ranging Využívá toho, že se mikrovlny odrážejí od kovových předmětů. Za války umožňoval vyhledávat a ničit nepřátelské lodě a letadla. Dnes složí spíše k navigaci. Měření rychlosti aut a při předpovědi počasí.

Radarové snímky oblačnosti

Hurikán na radaru

Infračervené záření Vlnová délka Vlny Použití výskyt 0,3 mm – 750 nm dálkové ovladače, noční vidění, tepelné záření

Noční vidění

Jaký je princip, a kde se využívá?

Noční vidění v autě

Strom na termosnímku

Tepelné úniky domů na termosnímcích

vidění Světlo červené oranžové žluté zelené modré fialové 750 nm – 400 nm červené vidění oranžové žluté zelené modré fialové

Ultrafialové záření Vlnová délka Vlny Výskyt, použití 400 nm – 10 nm opalování, solária, sterilizace potravin

Co to je?

Toto záření způsobuje opalování kůže. Ale může také způsobit rakovinu kůže. Oči před ním chráníme slunečními brýlemi. Největší intenzitu má na horách a u moře. Pozor, tímto zářením jsme se dostali k zářením, která už jsou pro člověka nebezpečná.

Rentgenové záření Vlnová délka Vlny Výskyt, použití 10 nm – 1 pm Lékařská a průmyslová diagnostika

Toto záření objevil v roce 1895 Wihelm Conrad Röntgen. V roce 1901 získal jako první Nobelovu cenu za fyziku. Toto záření proniká i měkkými tkáněmi lidského těla. Než se přišlo na to, že toto záření má větší rakovinotvorné účinky než ultrafialové, mnoho lékařů na to doplatilo životem.

Záření gama Vlnová délka Vlny Použití, výskyt Menší než 300 pm Ozařování nádorů, kosmické záření, radioaktivní záření

Vzniká při radioaktivní přeměně atomových jader Přichází k nám z kosmu, především od Slunce Před nebezpečnými druhy záření ze Slunce (slunečním větrem nás chrání magnetické pole Země)