На этой странице подробно разберем электромагнитный спектр - шкалу электромагнитных волн, их свойства и практическое применение различных типов излучений.
Электромагнитный спектр изучается в 9 классе и является важной темой в кодификаторе ОГЭ по физике. Знание спектра помогает понять природу света, радиоволн, рентгеновского излучения и других видов электромагнитных волн.
Устали от рекламы? Отключите её раз и навсегда единоразовой покупкой.
🚫 Отключить рекламуЭлектромагнитный спектр
Электромагнитный спектр - это полный диапазон электромагнитных волн, расположенных в порядке увеличения частоты или уменьшения длины волны.
В этой формуле:
- ν (ню) - частота волны [Гц]
- λ (лямбда) - длина волны [м]
- c = 3·10⁸ м/с - скорость света в вакууме
Основное правило: чем больше частота, тем меньше длина волны, и наоборот.
Электромагнитный спектр охватывает огромный диапазон: от радиоволн длиной в километры до гамма-лучей с длиной волны меньше размера атомного ядра.
Запомните: В детской считалочке про радугу: "Каждый охотник желает знать, где сидит фазан" цвета (красный, оранжевый, жёлтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый) как раз идут по возрастанию частоты(слева направо на картинке выше), значит левее красного будет инфракрасный и ещё левее - радиоволны, а правее фиолетового ультрафиолетовый, рентген и гамма-лучи.
Картинка формата ОГЭ со шкалой электромагнитных волн
В ОГЭ по физике, чаще всего вам будут давать спектры подобного формата(только черно-белые):
Для того чтобы правильно решать задания на ЭМВ - ваша задача выучить последовательность диапазонов. Проще всего - учить их по возрастанию частоты.
Ещё один способ запомнить лучи - по степени их безопасности и областям применения:
📡 Радиоволны
Безопасны при обычной интенсивности, используются во всех беспроводных технологиях по типу Wi-Fi или Bluetooth и в медицине для физиотерапии.
🔴 Инфракрасное излучение
Тепло передается в основном в инфракрасном диапазоне, используется для тепловизоров в армии.
🟣 Ультрафиолетовое излучение
Приводит к загару, образованию витамина D, но так же может быть опасным и проводить к ожогам. Используется для кварцевания помещений - то есть способно даже убивать бактерии.
⚠️ Рентгеновское и гамма-излучение
Ионизирующее излучение - опасно для живых клеток, используется только под строгим контролем дозы. Рентгеновское излучение используется для получения снимков сломанных костей
Видимый свет в спектре
Видимый свет занимает очень узкий диапазон в электромагнитном спектре (всего около 0.0001% от всего спектра), но именно его мы воспринимаем глазами.
Диапазоны длин волн видимого света
Чтобы было удобнее запомнить - собрали всю информацию о диапазонах в одну таблицу
Основные диапазоны электромагнитного спектра
| Тип излучения | Частота | Источники | Применение |
|---|---|---|---|
| Радиоволны | 3 кГц - 300 ГГц | Антенны, космические объекты | Радио, ТВ, сотовая связь |
| Микроволны | 300 МГц - 300 ГГц | Молекулярные колебания | СВЧ-печи, радары, спутниковая связь |
| Инфракрасное излучение | 300 ГГц - 430 ТГц | Нагретые тела, Солнце | Тепловизоры, пульты ДУ, обогрев |
| Видимый свет | 430 ТГц - 790 ТГц | Солнце, лампы, лазеры | Зрение, фототехника, связь |
| Ультрафиолетовое | 790 ТГц - 30 ПГц | Солнце, кварцевые лампы | Медицина, стерилизация, анализ |
| Рентгеновское | 30 ПГц - 30 ЭГц | Рентгеновские трубки, космос | Медицина, дефектоскопия |
| Гамма-излучение | > 30 ЭГц | Ядерные реакции, космос | Медицина, исследования |
🎯 Что нужно запомнить для ОГЭ:
- Порядок диапазонов: Радио → Микроволны → ИК → Видимый свет → УФ → Рентген → Гамма
- Формула связи: ν·λ = c
- Все электромагнитные волны распространяются со скоростью света с=300000000м/с
- Где в жизни применяются электромагнитные волны и какие приборы созданы на их основе
Задачи на электромагнитный спектр для 9 класса
Практические задания помогут закрепить знания об электромагнитном спектре. Вы можете отсортировать задачи по сложности или выбрать только те задачи, которые могут быть в ОГЭ по физике.
Если вы авторизованы - система запомнит ваши решения и будет предлагать задачи под ваш уровень знаний по теме
Задача № 1
10 задание в ОГЭ
Темы задачи
В ответ введите результат вычислений, при необходимости округлите до сотых:
Дано:
Решение:
Примечание: Все электромагнитные волны (включая радиоволны) распространяются в вакууме со скоростью света . Частота и длина волны связаны фундаментальным соотношением.
1. Формула связи частоты и длины волны для электромагнитных волн. Длина волны равна скорости распространения волны, делённой на её частоту:
2. Подставляем числовые значения. Необходимо использовать согласованные единицы измерения: частота в герцах (Гц), скорость в м/с:
3. Упрощаем выражение, разделяя числовые множители и степени десяти:
4. Вычисляем дробь и упрощаем степени десяти:
5. Округляем до сотых: Поскольку в условии частота дана с точностью до десятых (121.5 МГц), результат тоже округляем до сотых метра:
Проверка: Сигнал частотой 121.5 МГц относится к коротковолновому диапазону радиоволн. Полученная длина волны ~2.47 метра соответствует этому диапазону и логически согласуется с известными данными: радиоволны УКВ-диапазона (частоты порядка 100 МГц) имеют длины волн порядка нескольких метров.
Физический смысл: Длина волны 2.47 метра означает, что расстояние между соседними гребнями (или впадинами) электромагнитной волны, используемой для передачи сигналов бедствия в авиации, составляет около 2.5 метров.
Ответ: λ ≈ 2.47 м
Задача № 2
10 задание в ОГЭ
Темы задачи
Электромагнитные волны (Оптика)
Колебания и волны (Механические колебания и волны)
В ответ введите результат вычислений, при необходимости округлите до сотых:
Чтобы понять какая цифра соотвествует диапазону радиоволн нужно вспомнить шкалу электромагнитных волн:
Тогда в ответ запишем
Задача № 3
2 задание в ОГЭ
Темы задачи
- Радиолучи
- Гамма-лучи
- Инфракрасное излучение
- Видимое излучение
В ответ введите результат вычислений, при необходимости округлите до сотых:
Задача № 4
2 задание в ОГЭ
Темы задачи
- Радиолучи
- Гамма-лучи
- Инфракрасное излучение
- Ультрафиолетовое излучение
В ответ введите результат вычислений, при необходимости округлите до сотых:
Задача № 5
10 задание в ОГЭ
Темы задачи
В ответ введите результат вычислений, при необходимости округлите до сотых:
Дано:
Решение:
Примечание: Все электромагнитные волны (включая радиоволны) распространяются в вакууме со скоростью света . Частота и длина волны связаны фундаментальным соотношением.
1. Формула связи частоты и длины волны для электромагнитных волн. Длина волны равна скорости распространения волны, делённой на её частоту:
2. Подставляем числовые значения. Необходимо использовать согласованные единицы измерения: частота в герцах (Гц), скорость в м/с:
3. Упрощаем выражение, разделяя числовые множители и степени десяти:
4. Вычисляем дробь и упрощаем степени десяти:
5. Округляем до сотых: Поскольку в условии частота дана с точностью до десятых (120.4 МГц), результат тоже округляем до сотых метра:
Проверка: Сигнал частотой 120.4 МГц относится к ультракоротковолновому (УКВ) диапазону радиоволн. Полученная длина волны ~2.49 метра соответствует этому диапазону и логически согласуется с известными данными: радиоволны УКВ-диапазона (частоты порядка 100 МГц) имеют длины волн порядка нескольких метров.
Физический смысл: Длина волны 2.49 метра означает, что расстояние между соседними гребнями электромагнитной волны, используемой для голосовой связи диспетчера «Ижевск-вышка» с воздушными судами, составляет около 2.5 метров.
Ответ: λ ≈ 2.49 м