6) distinguishes transverse and longitudinal waves; describes light as an electromagnetic waveelectromagnetic waveelectromagnetic wave; describes the polarization of light resulting from the transverse nature of the wave;
7) describes the spectrum of white light as a mixture of waves at different frequencies.
The teacher introduces the concept of electromagnetic waves.
Electromagnetic waves: Electromagnetic waves are an effect of an oscillationoscillationoscillation of electric and magnetic fields. They are also called electromagnetic radiationradiationradiation, light or photons.
Electromagnetic radiationradiationradiation propagates in the vacuum at a constant speed of about 3 ∙ 10Indeks górny 8 Indeks górny koniec8 . It propagates in the wave motion. The electric field oscillates in a perpendicular plane to the magnetic field oscillationoscillationoscillation plane. Both oscillationoscillationoscillation planes are perpendicular to the direction of the wave motion.
[Interactive graphics]
FrequencyfrequencyFrequency and wavelength: The propagationpropagationpropagation of electromagnetic waves can be described in any medium by the relation:
where: - is the wavelength, v - its speed, f - the frequencyfrequencyfrequency.
In the vacuum electromagnetic waves travel with the speed of light and this formula can be rewritten as:
where: c - is the speed of light.
The electromagnetic waveelectromagnetic waveelectromagnetic wave transfers energy not in a continuous manner but in portions, called quanta. The smaller the wavelength, the larger the portions of energy carried by the wave.
The students calculate the parameters of an electromagnetic waveelectromagnetic waveelectromagnetic wave.
Task 1
An electromagnetic wave travels in vacuum and has a length of 7,5 ∙ 10Indeks górny -2-2 m. What is its frequencyfrequencyfrequency?
Answer:
f = 4 ∙ 10Indeks górny 99 Hz.
Types of electromagnetic waves: Electromagnetic waves play very important role in our daily life. We use them in communication technology, in science and industry, in medicine, in culture and entertainment.
Electromagnetic waves are used to transmit radio signals (long, short and ultrashort waves) as well as TV signals, mobile phone and wireless devices signals. They are also used for transmitting energy in the form of microwaves, infrared radiationradiationradiation (IR), visible light (VIS), ultraviolet light (UV), X‑rays, and gamma rays.
[Illustration 1]
-rays: Gamma rays have the smallest wavelengths and carry the largest portion of energy among the waves in the electromagnetic spectrumelectromagnetic spectrumelectromagnetic spectrum. They are produced by stars and by some radioactive substances.
X‑rays: X‑rays carry also a large portions of energy and have high frequencies. They are used for medical imaging, treating cancer and even used for exploring the cosmos.
Ultraviolet rays: Ultraviolet rays are invisible to humans, but visible to a number of insects and birds.
Ultraviolet rays make black‑light posters glow and are responsible for summer tans — and sunburns.
Visible spectrum: Human eyes are sensitive to only a very narrow band of electromagnetic waves referred as the visible light spectrum. In daily life this spectrum is called simply “light”. The range of the visible light is from approximately 700 nanometers (abbreviated nm) to approximately 400 nm. Expressed in SI units, the range of wavelengths extends from 7 ∙ 10Indeks górny -7-7 m to 4 ∙ 10Indeks górny -7-7 m.
Infrared radiationradiationradiation: Infrared radiationradiationradiation is used in industrial, scientific, and medical applications. They are also used in night‑vision cameras.
Microwaves: Microwaves are most often used in satellite communications, when transmitting radar, telephone and navigation signals.
Radio waves: Radio waves are used to transmit radio signals emitted by e.g. radio broadcasting stations, radar devices, and other navigation systems, communication satellites.
Task 2
Why an application of a UV cream is recommended in very sunny days?
Answer:
It protects the human skin from getting too much UV radiationradiationradiation, and also decreases the danger of getting the skin cancer.
Fale elektromagnetyczne powstają w wyniku drgań pola elektrycznego i pola magnetycznego. Fale elektromagnetyczne odgrywają bardzo ważną rolę w naszym codziennym życiu. Wykorzystywane są w komunikacji, w nauce, gospodarce i medycynie.
Zmysł wzroku jest najbardziej wrażliwy na kolor zielony i jego odcienie. Dlatego zielone światła są używane jako sygnał do poruszania się w sygnalizacji świetlnej. Warto również użyć tego koloru, gdy zapisujemy ważne informacje. Spośród wielu linii jednokolorowego tekstu (czarny, niebieski), oko skupi się na części zapisanej (podkreślonej) na zielono.
m5f174e53b47d2ea5_1528449000663_0
Podział fal elektromagnetycznych oraz ich zastosowanie
m5f174e53b47d2ea5_1528449084556_0
Drugi
m5f174e53b47d2ea5_1528449076687_0
IX. Fale i optyka. Uczeń:
6) rozróżnia fale poprzeczne i podłużne; opisuje światło jako falę elektromagnetyczną; opisuje polaryzację światła wynikającą z poprzecznego charakteru fali;
7) opisuje widmo światła białego jako mieszaniny fal o różnych częstotliwościach.
m5f174e53b47d2ea5_1528449068082_0
45 minut
m5f174e53b47d2ea5_1528449523725_0
Wyjaśnia, czym są fale elektromagnetyczne.
m5f174e53b47d2ea5_1528449552113_0
1. Oblicza częstotliwości i długości fali światła.
2. Opisuje różne rodzaje fal elektromagnetycznych.
m5f174e53b47d2ea5_1528450430307_0
Uczeń:
- wyjaśnia, czym są fale elektromagnetyczne,
- opisuje różne rodzaje fal elektromagnetycznych.
m5f174e53b47d2ea5_1528449534267_0
1. Dyskusja.
2. Analiza tekstu.
m5f174e53b47d2ea5_1528449514617_0
1. Praca indywidualna.
2. Praca grupowa.
m5f174e53b47d2ea5_1528450127855_0
Nauczyciel rozpoczyna dyskusję, w jaki sposób informacje mogą być przekazywane za pomocą telefonów komórkowych.
W jaki sposób przekazywane są informacje za pomocą telefonów komórkowych?
m5f174e53b47d2ea5_1528446435040_0
Nauczyciel wprowadza pojęcie fal elektromagnetycznych.
Fale elektromagnetyczne: Fale elektromagnetyczne są wynikiem drgań pól elektrycznych i magnetycznych. Nazywa się je również promieniowaniem elektromagnetycznym, światłem lub fotonami.
Promieniowanie elektromagnetyczne rozchodzi się w próżni ze stałą prędkością około 3 ∙ 10Indeks górny 88. Rozchodzi się ono jako fala. Pole elektryczne oscyluje w płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzny drgań pola magnetycznego. Obie płaszczyzny oscylacji są prostopadłe do kierunku rozchodzenia się fali.
[Grafika interaktywna]
Częstotliwość i długość fali: Rozchodzenie się fal elektromagnetycznych może być opisane w dowolnym medium poprzez związek:
gdzie: - jest długością fali, v - jej prędkością, f - częstotliwością.
W próżni fale elektromagnetyczne poruszają się z prędkością światła i ten wzór może być przepisany jako:
gdzie: c - jest prędkością światła.
Fala elektromagnetyczna przekazuje energię nie w sposób ciągły lecz porcjami, zwanymi kwantami. Im mniejsza długość fali, tym większe porcje energii niesionej przez falę.
Uczniowie obliczają parametry fali elektromagnetycznej.
Polecenie 1
Fala elektromagnetyczna przemieszcza się w próżni i ma długość 7,5 ∙ 10Indeks górny -2-2 m. Jaka jest jej częstotliwość?
Odpowiedź:
f = 4 ∙ 10Indeks górny 99 Hz.
Rodzaje fal elektromagnetycznych: Fale elektromagnetyczne odgrywają bardzo ważną rolę w naszym codziennym życiu. Wykorzystywane są w komunikacji, w nauce i gospodarce, w medycynie, w kulturze i rozrywce.
Fale elektromagnetyczne są używane do przesyłania sygnałów radiowych (fale długie, krótkie i ultrakrótkie) oraz sygnałów telewizyjnych, sygnałów telefonii komórkowej i urządzeń bezprzewodowych. Są również wykorzystywane do przekazywania energii w postaci mikrofal, promieniowania podczerwonego, światła widzialnego, promieniowania ultrafioletowego, promieniowania rentgenowskiego i promieniowania gamma.
[Ilustracja 1]
Promieniowanie gamma: Promieniowanie gamma ma najmniejszą długość fali i niesie ze sobą największe porcje energii wśród fal w widmie elektromagnetycznym. Jest ono wytwarzane przez gwiazdy i niektóre substancje radioaktywne.
Promieniowanie rentgenowskie: Promienie rentgenowskie niesie również duże porcje energii i ma wysoką częstotliwość. Jest wykorzystywane do obrazowania w medycynie, leczenia raka, a nawet w badaniach kosmosu.
Promieniowanie ultrafioletowe: Promieniowanie ultrafioletowe jest niewidoczne dla ludzi, ale widoczne dla wielu owadów i ptaków.
Promieniowanie ultrafioletowe sprawia, że fluorescencyjne plakaty świecą i jest odpowiedzialne za letnie opalenizny - i oparzenia słoneczne.
Światło widzialne: Ludzkie oczy są wrażliwe tylko na bardzo wąski zakres fal elektromagnetycznych określanych jako widmo światła widzialnego. W potocznym sformułowaniu to widmo nazywa się po prostu „światłem”. Zakres światła widzialnego wynosi od około 700 nanometrów (w skrócie nm) do około 400 nm. Wyrażony w jednostkach SI, zakres długości fal rozciąga się od 7 ∙ 10Indeks górny -7-7 m do 4 ∙ 10Indeks górny -7-7 m.
[Ilustracja 2]
Zmysł wzroku jest najbardziej wrażliwy na kolor zielony i jego odcienie. Dlatego zielone światła są używane jako sygnał do poruszania się w sygnalizacji świetlnej. Warto również użyć tego koloru, gdy zapisujemy ważne informacje. Spośród wielu linii jednokolorowego tekstu (czarny, niebieski), oko skupi się na części zapisanej (podkreślonej) na zielono.
Promieniowanie podczerwone: Promieniowanie podczerwone jest wykorzystywane w przemyśle, nauce i medycynie. Jest również używane w kamerach noktowizyjnych.
Mikrofale: Mikrofale są najczęściej wykorzystywane w łączności satelitarnej, przy przesyłaniu sygnałów radarowych, telefonicznych i nawigacyjnych.
Fale radiowe: Fale radiowe są wykorzystywane do transmisji sygnałów radiowych emitowanych przez np. radiowe stacje nadawcze, urządzenia radarowe, systemy nawigacyjne, satelity komunikacyjne.
Polecenie 2
Dlaczego stosowanie kremu przeciwko promieniowaniu ultrafioletowemu jest zalecane w bardzo słoneczne dni?
Odpowiedź:
Chroni ludzką skórę przed nadmiernym promieniowaniem ultrafioletowym, a także zmniejsza ryzyko zachorowania na raka skóry.
m5f174e53b47d2ea5_1528450119332_0
Fale elektromagnetyczne powstają w wyniku drgań pola elektrycznego i pola magnetycznego. Fale elektromagnetyczne odgrywają bardzo ważną rolę w naszym codziennym życiu. Wykorzystywane są w komunikacji, w nauce, gospodarce i medycynie.