Опыты с инфракрасными лучами

Министерство образования Республики Саха (Якутия)

Муниципальное учреждение Управление образования Чурапчинского улуса

МБОУ «Хаяхсытская средняя общеобразовательная школа

имени А.П. Илларионова»

НПК «Шаг в будущее»

Опыты с инфракрасными лучами

Выполнила ученица 7 класса

МОУ «Хаяхсытская СОШ им.А.П.Илларионова»

Дорофеева Дуня

Руководитель учитель физики

Картузова Ирина Михайловна

с.Туора-Кюель 2011

Содержание

1. Введение

2. Теоретическая часть

• Природа инфракрасных лучей

• Свойства инфракрасных лучей

1. Практическая часть (опыты)

2. Выводы

3. Использованная литература

4. Приложение

Введение.

Сегодня, возможно, ни один человек в мире не может представить себе просмотр каналов по телевидению без пульта дистанционного управления.
Мне стало интересно почему пульт управления телевизором через зеркало отражается и изменяет канал. Я физику изучаю первый год .

Предмет исследования – свойства инфракрасных лучей.

Объект изучения инфракрасного луча.

Цель: изучить огибания, отражение и поглощение инфракрасных лучей .

Гипотеза: доказать волновые свойства инфракрасных лучей.

Задачи:

1. Узнать все о инфракрасных лучах.

2. Провести опыты с целью доказать волновые свойства инфракрасных лучей.

Новизна: опыты с инфракрасным лучом.

Теоретическая часть

Инфракрасное излучение физика

Инфракрасные излучатели работают в соответствии с принципом инфракрасного излучения нагретого тела. Физика возникновения инфракрасного излучения тесно связано с процессами, происходящими в атомно-молекулярном строении излучателя.

Изучение свойств инфракрасного излучения

Инфракрасное (ИК) излучение представляет собой электромагнитное излучение длиной волны от 770 нм до 1 мм. В школе особое внимание обращается на то, что это излучение тепловое, т.е. испускается нагретыми телами. ИК-излучение невооружённым глазом не видно.

Инфракрасное излучение или тепловое излучение – это вид распространения тепла и это можно сравнить с теплом от горячей печи, солнца или батареи центрального отопления. Более того, сейчас инфракрасное излучение нашло очень широкое распространение в медицине (инфракрасные бани, стоматология, хирургия…). ИК излучение играет важную роль в теплообмене. Эффект теплового воздействия на организм зависит: от плотности потока, длительности облучения , зоны воздействия, длины волны, которая определяет глубину проникновения излучения в тело человека. Чем выше температура тела, тем больше частота ИК-лучей. Когда человек сидит перед тепловым рефлектором, он нагревается и его тело излучает тепло, если бы человек, нагреваясь, не излучал, то он бы перегрелся и получил тепловой удар. Мы постоянно подвергаемся действию ИК-лучей, это любые нагревательные приборы в повседневной жизни и в этом случае наш организм сам контролирует ситуацию.

Природа инфракрасного излучения

Наиболее крупным естественным источником инфракрасного теплового потока является Солнце.

Какое наслаждение греться в его лучах в летнее время, в осеннее время, даже в зимнее время года в безветренную погоду мы подставляем лицо его ласковым лучам. Разве нам не очень хочется получать это наслаждение как возможно чаще?

В точности подобное легкое, теплое, естественное "Домашнее солнце" приходит сейчас на смену жарким и душным батареям, газовым котлам и прочим отопительным системам.

- Вероятно ли, чтоб в зимнее время года в квартире, доме или офисе было тепло, однако при том воздух оставался свежим ?

- Чтоб вместо пыли и духоты в воздухе поддерживалась естественная влажность ?

- Чтоб Вы сами создавали микроклимат в любой помещении по собственному желанию?

- Чтоб T в комнате у пола и у потолка была одинаковой ?

- А чтоб при том Вы получали заряд здоровья и профилактику многим болезням ?

- А если бы еще в комнате не было видно ни громоздких батарей, ни труб, ни проводов и удлинителей.

- И основное - чтоб траты на обогрев были порядком более дешево, чем любая из сейчас существующих систем обогрева !

Нет ничего невозможного

Что подобное инфракрасные лучи ?

Инфракрасные (ИК) лучи - электромагнитное излучение, подчиняющееся законам оптики и, значит, имеющее ту же природу, что и видимый свет.

В собственную очередь инфракрасную область спектра условно разделяют на 3 диапазона:

- коротковолновую от ,74 до 2,50 мкм

- средневолновую от 2,50 до 5,00 мкм

- и длинноволновую от 5,00 до 400 мкм

Что является источником инфракрасного излучения ?

Сперва необходимо определить отдельные элементарные понятия

Каждое нагретое тело отдает тепло окружающим его предметам 3-мя способами :

- теплопередачей (теплообмен м/у 2-мя теплоносителями ч/з поверхность раздела м/у ними

- конвекцией (процесс переноса отопления, путем нагревания жидкости или газа, обтекающего нагретое тело, а от них уже окружающих предметов)

- тепловым излучением (электромагнитное излучение в определенном диапазоне длины волны, испускаемое веществом за счёт его внутренней электроэнергии).

Любые тела, нагретые до определенной T, излучают тепловую энергию в инфракрасном диапазоне спектра электромагнитных волн и имеют возможность передавать эту энергию при помощи лучистого теплообмена иным телам.

При том длина излучаемой волны находится в зависимости от T тела - чем она выше, тем короче длина волны, однако выше интенсивность излучения.

На способности тел передавать тепловую энергию при помощи ИК излучения основано воздействие разных приборов, к примеру: устройств ночного видения, инфракрасных микроскопов, телескопов, и естественно, инфракрасных излучателей.

Принцип инфракрасного отопления

Суть лучистого обогрева заключается в том, что источник теплового потока генерирует, формирует в пространстве и направляет тепловое излучение в зону отопления.

Оно попадает на ограждающие устройстве (пол, стенки), технологическое оснащение, тело человека, что располагаются в зоне теплового потока, и нагревает их.

Поток отопления, поглощаясь одеждой и кожей человека, делает тепловой комфорт без повышения T окружающего воздуха. Воздух в обогреваемых комнатах, оставаясь почти прозрачным для инфракрасного излучения, нагревается за счёт "вторичного отопления", т.е. конвекции от конструкций и предметов, нагретых тепловым позже ИК обогревателя.

Инфракрасные лучи являются беспрерывно действующим на человека фактором окружающей среды. Наше тело все время излучает и поглощает инфракрасные лучи.

При инфракрасном лучистом обогреве тело человека отдаёт крупную часть излишнего отопления путём конвекции окружающему воздуху, имеющему более низкую t.

Подобная форма теплоотдачи действует освежающе и благоприятно оказывает влияние на состояние

Дифракция это явление огибание волнами препятствий, встречающихся на пути, и проникновение волн в область за препятствиями света.

Дифракция атомов и молекул (от лат.diffractus – разломанный, преломленный) – рассеяние пучка молекул на частицах газа или на поверхности твердого тела с немонотонной зависимостью интенсивности рассеяния от его направления.

Практическая часть

С помощью дистанционного пульта делаем опыты (инфракрасный луч) .

Опыт №1 Поглощение инфракрасных лучей разными материалами

Дистационный пульт сперва направим прямолинейно - проходит ли через сквозь материал на расстояние менее 4 м от телевизора(см.рис.приложение №1):

На расстояние более 4 м: См.рис.приложение №2

Вывод: инфракрасный луч проходит насквозь или огибается.

Опыт№2 отражение инфракрасных лучей от разных материалов.

Дистанционный пульт направляем на поверхность материала в противоположную сторону от телевизора.

Проверим, что при отражении включается ли телевизор (см.рис.приложение №3):

Вывод: инфракрасный луч отражается при любой твердой поверхности.

Опыт№3 Поглощение прозрачными материалами инфракрасных лучей измеряем с помощью солнечной батареи соединенным миллиамперметром.

Прибор: миллиамперметр, солнечная батарея, соединительные провода.

Собираем схему прибора для определения интенсивности инфракрасных лучей. Направляем ДПУ через разные материалы (см.рис.приложение №4):

ДПУ LG: 0,5 дел* 0,5 мА= 0,25 мА

ДПУ SUPRA: 0,2 дел* 0,5 мА= 0,01 мА

Вывод: инфракрасный луч показывает сила тока в ДПУ LG:0,25 мА, SUPRA: 0,01 мА.

Опыт№4 поглощение прозрачными материалами инфракрасных лучей

Проверим инфракрасный луч на цвет поглощается ли, или проходит сквозь (см.рис.приложение №2).

Материалы: ДПУ (LG, SUPRA) , цветные картоны (красный, зеленый, синий, желтый, белый, черный, голубой и оранжевый).

Вывод: черный картон поглощает инфракрасный луч.

Опыт№5

ИК-луч от пульта невидимый, но его можно увидеть на экране цифровой видеокамеры. Нужно только направить сигнал ДПУ в объектив и нажать на любую кнопку «дистанционки».

Заключение.

На основании наблюдений и опытов мы пришли к заключению, что инфракрасный луч дистанционного пульт телевизора :

1. Инфракрасный луч огибает препятствия (дифракция)

2. Инфракрасный луч отражается от твердых поверхностей

3. Имеет силу тока в 0-0,25 миллиамперах,

4. Черный картон поглощает инфракрасные лучи.

5. Инфракрасный луч можно увидеть через цифровую видеокамеру.

Использованная литература

1. Физическая энциклопедия/гл.ред.А.М.Прохоров, А.С.Боровник-Романов и др.-М.: Сов.энциклопедия. Т.I.1988

2. Физическая энциклопедия/гл.ред.А.М.Прохоров, А.С.Боровник-Романов и др.-М.: Сов.энциклопедия. Т.II.1990

3. Август удивительных открытий/С.Селезнев- М.: 1968.

4. Физика от А до Я. Справочник школьника/Т.И.Трофимова- М.:Дрофа, 2008.

5. Ru/Wikipedia.org/wiki/

Приложение №1

Приложение №2

Приложение №3

Приложение №4

Солнечная батарея