Решение: Свойства света и теплового излучения

Прочитайте текст и выполните задания.

Текст 1
Инфракрасное излучение

Электромагнитное излучение с диапазоном длин волн от 0,74 мкм до 1 мм именуется в физике инфракрасным излучением, или инфракрасными лучами. Инфракрасные волны нагревают поверхности тел, поэтому инфракрасное излучение ещё часто именуют тепловым излучением. Всю инфракрасную область принято условно делить на три части:
1) далёкая ИК область — с длинами волн от 50 до 1000 мкм;
2) средняя ИК область — с длинами волн от 2,5 до 50 мкм;
3) ближняя ИК область — от 0,74 до 2,5 мкм.

Тепловое излучение испускается любыми нагретыми телами. При этом спектр излучения зависит от температуры тела. Так, для тела, нагретого до температуры 3000 °С, максимум излучения приходится примерно на 1200 нм, максимум излучения тела человека приходится примерно на 10 мкм, а льда с температурой –70°С примерно на 15 мкм.

Многие из веществ, хотя и пропускают видимый свет, при этом оказываются непрозрачными для волн части инфракрасного диапазона. Так, например, слой воды толщиной в несколько сантиметров непрозрачен для инфракрасной волны с длиной более 1 мкм. А слои германия или кремния не пропускают видимый свет, зато хорошо пропускают инфракрасные лучи определённой длины волны. Большинство металлов, таких как алюминий, золото, серебро и медь, отражают инфракрасное излучение с большей длиной волны, чем падающее ИК-излучение. Твёрдые и жидкие вещества неметаллической природы отражают лишь часть ИК диапазона, в зависимости от химического состава конкретного вещества.

Текст 2
Знаменитому английскому астроному Уильяму Гершелю (1738–1822) принадлежит множество достижений и открытий: изготовление самого большого телескопа своего времени, открытие планеты Уран, открытие спутников Сатурна и Урана, открытие двойных и кратных звёзд, составление каталогов звёздных скоплений и туманностей.

В начале 1800 г. Гершель заметил, что стёкла различных цветов, употребляемые как светофильтры телескопов, по-разному поглощают свет и тепло солнечных лучей. Это показалось Гершелю любопытным, и он провёл серию опытов для того, чтобы уточнить распределение интенсивности теплового воздействия по спектру солнечных лучей, получаемому посредством стеклянной призмы. Помещая чувствительный термометр с зачернённым шариком в каждую цветную полосу солнечного спектра, Гершель обнаружил, что показания термометра увеличиваются по мере продвижения от фиолетовой полосы к красной. У него возникла мысль, что возрастающее тепловое действие лучей не должно оборваться на красных лучах, дающих максимум теплоты. Впервые в истории науки Гершель стал измерять температуру за пределами спектра и обнаружил существование невидимых лучей, «обладающих наибольшей нагревательной силой».

Придерживаясь корпускулярной теории света Ньютона, он утверждал, что «лучистая теплота идентична со светом». В частности, он отмечал различия в прохождении лучей через разные вещества. «Оба вида лучей, – писал Гершель, – подчинены различным законам сродства и, следовательно, они по своей природе различны, несмотря на то что имеют большое подобие в отношении преломления и отражения».

Текст 3
Электронно-оптический преобразователь

«Ночные очки» – это инструмент для наблюдения в условиях крайне низкой или отсутствующей освещённости. Этим устройством с успехом пользуются не только охотники и военные, но и любители природы, туристы, охранники, сотрудники различных служб.

В настоящий момент чаще всего используются очки на электронно-оптических преобразователях – в силу надёжности, ведь условия их эксплуатации не допускают сбоев в работе прибора.

1. Объектив собирает самый слабый ночной свет или отражённый свет инфракрасной подсветки, который часто используют в так называемых инфракрасных очках ночного видения.
2. Лучи света фокусируются и направляются на фотокатод электронно-оптического преобразователя, который превращает поток фотонов в аналогичный поток электронов.
3. Фотоэлектронный умножитель многократно усиливает и ускоряет поток электронов, количество которых лавинообразно растёт.
4. Электроны попадают на люминесцентный анод, находящийся под высоким напряжением, и выбивают из него фотоны, которые полностью повторяют изначальную картинку, но уже многократно усиленную.
5. Полученный поток фотонов направляется оптикой в окуляры очков, и пользователь видит картинку, недоступную невооружённому глазу обычного наблюдателя, получая возможность полноценного ночного видения объектов или панорамы в целом.

В результате вы получаете преимущество перед животным или человеком, которые неспособны полноценно видеть в условиях низкого ночного освещения.

Текст 4
Гибкий настенный инфракрасный плёночный обогреватель

Прохладно дома, в офисе, на даче? С настенным обогревателем-картиной вам станет теплее и уютнее! Настенный инфракрасный плёночный обогреватель-картина греет предметы, не сжигая воздух! Он прослужит вам очень долго. Даёт мягкое тепло, не высушивая воздух и не сжигая кислород. Занимает мало места и легко сворачивается. Потребляет в 4–5 раз меньше энергии, чем обычные обогреватели. Компактен и легко транспортируется. Не причиняет вреда человеку, не оставляет ожогов.

Безопасен: класс защиты II. Может использоваться в сырых и влажных помещениях.

Эстетичен: ваши гости даже не поймут, что приятная картина на стене – это обогреватель. Фиксирующие планки сделаны из натурального дерева.

Характеристики

Размер: 105×60 см
Вес: 0,7 кг
Мощность: 500 Вт
Ресурс работы: 60 000 ч
Температура поверхности: до 70°С
Материал: дерево, ПВХ

Чертёж перерисован вручную — открыть оригинал из банка

Чертёж перерисован вручную — открыть оригинал из банка

Чертёж перерисован вручную — открыть оригинал из банка

Чертёж перерисован вручную — открыть оригинал из банка